第七章 井下供电及安全

图1
变压器 C
I
R
2、中性点不接地系统： 如图2所示，
变压器 C I
R
根据基尔霍夫第一定律得：
Im a Ua r (r 6 Rr ) Rma * 1 9 Rma 2 (1 r 2 2 c 2 )
a、当电容忽略时，Rma=1000 Ώ，r=35000 Ώ， Ux=660V，
Im a 3U x 3 660 0.03 A 30mA 3Rma r 3 1000 35000

1、附加直流电源检测漏电保护(5)
设R Σ=RKD+R KΩ+R2l+R1l/3为保护装置内阻，
则当V和R Σ一定时，直流继电器KD和千欧 表中的电流值将随rΣ的变化而变化。而直流 继电器选定后，动作电流即确定。当rΣ下降 到一定程度，当电流I大于继电器动作电流 时，KD便动作，通过自动馈电开关跳闸， 达到漏电保护的目的。
3、电流性质：直流和交流对人体的危害程度是不同的， 而以50－100Hz的交流电流对人体的危害最为严重。 4、电流路径：主要取决于心脏受损的程度，电流从手 到脚特别是通过心脏对人最为危险。 5、体重和健康状况：健康和有病不同，情绪好和不好 不同，胖和瘦 。 6、人身电阻：主要是人体表面皮肤层和体内的电阻， 它随人的皮肤状况（损伤、潮湿）、触电时间、触 电电压高低等因素而变动，当皮肤完整干燥时，人 身电阻可达10－100千欧触电时相对安全；当皮肤 潮湿或有损伤，人身电阻降低到1000欧左右，触电 时相对危险（以后人身电阻取最小值1000欧）。 7、触电电压：作用于人身的电压越高，则通过人体的 电流越大，也就越危险。
第七章 井下供电及安全
第一节 触电
一、触电：
1、什么是触电：人身接触带电体或接近高压带电体时，使 人身成为电流通路的一部分，叫做触电。触电是前面讲过 的漏电的一种特殊情况，只是过渡电阻变成了人身电阻。 触电对人体组织的破坏大体可分为两种：电击和电伤。 电击：是指触电后电流通过人体，使人体主要器官（如心 脏）受到损伤，有生命危险，这是最危险的触电。 电伤：是指电弧或强电流瞬时通过人体某一局部，造成人 体外表器官的破坏（烧伤），一般不至于有生命危险。
1、附加直流电源检测漏电保护(6)
2）直流继电器动作值的确定。 直流继电器的动作值应根据线路对地绝缘rΣ的大 小 来确定，线路对地绝缘低到危险值后动作。考虑到 人身安全电流为30mA，因此， rΣ的整定值要满足使 人身触电电流小于30mA的条件。 在不考虑电网对地电容时，有
Vl1 I ma Rma r / 3
1、附加直流电源检测漏电保护(2)
直流电源V通过三相电抗器1L所组成的人为
中性点（也可通过变压器中性点）加在三相电网与 大地之间，直流电流I由电源正极流出入地，经绝缘 电阻r1,r2,r3进入三相线路，再由三相电抗器1L、零 序电抗器2L、千欧表KΩ（直流毫安表）和直流继电
器KD返回电源负极。
1、附加直流电源检测漏电保护(3)

不同电网电压的漏电故障动作电 阻值
单相 380*
（按50mA计算）
两相
三相
3.5
11 20
7
22 40
10.5
33 60
660 1140
直流继电器动作值的整定
三相电网交流对装置的影响：当电网对地绝缘阻 抗不对称时，即使电源电压正常，也会有交流电 流流经三相电抗器、零序电抗器进入直流回路， 使保护装置受到交流电流的干扰，因而动作值不 再保持1：2：3的关系。同时电网的对地电容电流 也对动作值产生影响。 为消除交流电流对直流回路的影响，在零序电抗 器与大地之间接入一个大电容C0（几个毫法至几 十毫法），构成交流通路（电容具有隔直流通交 流的特性），通过C0的滤波作用，消除了交流电 流的影响。
可见是安全的。
b、当电容不忽略时，Rma=1000 Ώ，r=35000 Ώ， Ux=660V，C=0.5μf
Im a Ua r (r 6 Rr ) Rma * 1 9 Rma 2 (1 r 2 2 c 2 ) 660

3 35000(35000 6 1000) 1000 1 9 10002 1 350002 (2 3.14 50)2 (0.5 106 )2 30mA
4）附加直流电源检测式漏电保护的 优点
附加直流电源检测式漏电保护的优点：
（1）保护全面。保护范围几乎可以覆盖到整个低压 供电保护单元，唯一不能保护的是一段由井下动力 变压器低压侧至总低压馈电开关的电缆。保护动作 无死区，故障跳闸不受故障类型和发生的时间地点 的影响。 （2）对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流 和人身触电电流较小。
— 供电给单台设备的电气分隔；
— 供电给多台设备的电气分隔（用于熟练人员）； — 非导电场所（用于熟练人员） ；
自动切断电源
具备条件：
● 基本保护 — 基本绝缘或遮拦或外护物； ● 外露可导电部分接PE线；
● 同时可触及的外露可导电部分连接至同一接地
系统；
第三节 漏 电 保 护

漏电保护的目的是通过切断电源的操作来防止人 身触电伤亡和漏电电流引爆沼气煤尘。保护方式 有： 附加直流电源检测式漏电保护 利用三个整流管的漏电保护 零序电压式漏电保护 零序电流式漏电保护 零序功率方向式漏电保护 旁路接地式漏电保护

3）电容电流的补偿

由于电网对地电容的存在，会使漏电电流和人身触 电电流显著增大。在电容电流完全被补偿的情况下， 漏电电流或人身触电电流才可能为最小。

利用零序电抗器的电感电流与对地电容电流的反相 特点，实现电容电流的补偿。
3）电容电流的补偿
电容电流补偿后的等效图
等效内阻为：
M Vl1 3C L Ile Rtr
r 1 Zzs //( jX L // ) 3 JX 3C r jL //[ ] 2 3 1 3 LC
r/3
Izs
N
3）电容电流的补偿

当电容电流与电感电流完全相等时，即电容电流
被全部补偿时，漏电电流最小。即 L=1/3ω2C.或 XL=X3C

当XL>X3C时漏电电流呈容性即欠补偿状态； 当XL<X3C时漏电电流呈感性即过补偿状态； 当XL=X3C时即（完）全补偿或最佳补偿状态；
五、井下预防触电主要办法： 由于矿井的情况特殊，触电的可能性较 大。因此，必须采取有效措施，防止触电事 故发生。我国从实践中总结出来预防触电的 方法主要有以下三点： ①变压器中性点禁止接地 ②井下电气设备采用保护接地 ③井下电网采用漏电保护装置
电击防护 ● 电击防护 = 基本防护 + 故障防护 （直接接触防护） （间接接触防护）
直流继电器动作值的整定
代入Ima=30mA, Vl1=380V（相电压）, Rma=1000 Ω, 可得r＝35 kΩ.即对于井下660V低压电网，相对地实 际绝缘水平必须在35kΩ以上，否则在发生人身触电 时就可能危及人身安全。因此可以确定单相漏电保 护装置的动作电阻应为： rΣ ＝r/3＝11.7 kΩ 低压电网的单相、两相、三相漏电的动作电阻值应 为1：2：3关系， 即11.7：23.4：35 kΩ的关系。
四、人身触电电流: 1 、中性点接地系统： 如图1所示，这时人体承受电网相电压，通过人体 的电流可根据欧姆定律求出：
Im a Ua Rma Ux 3Rma
当取Rma=1000Ώ，线电压为660V时，通过人体的电 流为：
660 Im a 0.38 A 380mA 3 1000
可见，无论是线电压是660v供电系统，当中性点接地 时，通过人体的电流都远远超过30mA，所以是 绝对危险的。
三、安全电流、安全电压及安全值： 1、安全电流：也就是人体触电后不会使人致死、致 伤的最大电流，称为安全电流。根据上述的因素分 析，触电危险性取决于通过人体的电流与作用时间 的乘积。通过对动物的实验，我国提出发生心室颤 动的电流50mA与时间乘积的安全值为50mA· S，取 1.67倍安全系数，规定为30mA、美国为10 mA、 英国为50mA等。 2、安全电压：安全电流和人身电阻的乘积，称为安 全电压。经常接触的电气设备，在没有高度危险的 条件下，采用65v电压，有高度危险的条件，采用 36v，在特别危险的条件下，采用12v。 3、安全值：安全电流与触电时间的乘积，称安全值。 我国为30 mA· S。
4）附加直流电源检测式漏电保护的 优点
（3）动作值整定简单，数值固定，而且能直接反应
电网对地的绝缘情况； （4）这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开 关、磁力启动器中的漏电闭锁单元结合，可以构成 一个简单易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故
障支路的漏电保护系统；

5）缺点
（1）保护无选择性，即在供电单元的任何处发生
154mA
可见当电容不忽略时，同样不安全，但比中性 点接地系统通过人体的电流要小的多，故相对安全。
3、结论：
①中性点绝缘比中点接地的人身触电电流要小得多，比较安全。 ②入地电流很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。 ③不影响线电压（可运行2个小时）。 以上三大优点就是井下变压器禁止中性点接地的原因。 然而，也存在一些缺点： A、当电网一相接地时，往往不易发觉，易烧电动机（并不影 响三相设备的短时运行）； B、如果没有漏电指示，一相接地可能长期存在，再此情况下， 如人站在地上又触及另一相带电导体，人身跨接电网线电压， 这时通过人身的触电电流较中性点接地的供电系统还要大 0.73倍(660mA)，这是非常危险的。 C、其他两相电压将升高√3倍，容易使绝缘差的地方被击穿。 为克服以上缺点，井下电网必须装设漏电保护装置。
无故障条件下防电击 单一故障条件下防电击
● 基本防护
— 带电部分的基本绝缘； — 遮拦或外护物（外壳）；