煤矿井下用电安全及保护
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总开关、分开关等。 2、管理制度: 执行验证采购制度，要求“两证一标齐全”， 安全标志准用证（MA），生产许可证，产品
合格证。 3、按技术参数选择: ① 额定电压应等于接入电网的额定电压； ② 额定电流应大于其长时最大工作电流； ③ 按最大三相短路电流校验其动、热稳定。
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三、 漏电与触电分析
（一）漏电：
1、什么是漏电：广义上讲，漏电是一种电网对地 发生电能泄漏的现象，特征是电网对大地的绝缘阻 抗降低，流入大地的电流增大，该现象称为漏电。 (该电流为漏电电流)
2、分类：
集中性漏电:（某一处或某一点）机械、某点老化、 处界；
分散性漏电：（老化）（整条线路或整个电网）；
②触电时间：根据实验测定的数据，触电时间 在0.2s以下和0.2s以上，电流对人体的危害程 度是有较大差别的。如0.2s以下 ，400mA能 使心脏损伤，0.2s以上，25mA能使心脏损伤。
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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，胖和搜 。 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。
5、井下电气设备启动频繁，负荷变化较大，容易过载。要 求电气设备有较强的过负荷能力。
(二)电气设备的防爆原理:
1、隔爆性和耐爆性：
隔爆性：外壳内爆炸后，高温和火焰通过接合面喷出 时， 受到足够的冷却（防爆面）。
耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强 度）。
2、隔爆面的三要素：间隙、宽度、光洁度 (见下图)
Id
v 式中Iz为馈电开关的过载整定，Id为串电抗启动情况下电动机的启动电 流。
v 3、短路保护定值按能躲过电动机在此启动方式下的启动电流即可，要 尽量提高可靠系数 。（风机、排水等重要负荷要考虑变频器出现故障时， 使用旁路直接启动的需要，故除外）。
v 4、直接启动的电动机的过载、短路保护按原规定执行。
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v 2、在高压综合保护器受电网杂波干扰或 大容量变压器投用产生励磁涌流造成短路 保护误动的情况下，为避免受干扰的综合 保护器误动，可投短路保护经电压闭锁， 以提高其保护的准确性。可用于高压系统 有选择的投用。幅值可投80%—90%。
v 3、如高压开关的短路保护是作为移变低 压近端的主保护使用的，低压系统短路时 短路容量仅相当于高压的十分之一，引起 的电压降非常小，不可使用。
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。
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2、影响触电危害程度的有关因素：
①通过人身的电流大小：根据实验得， 交流 在15－20mA以下，直流在50mA以下，一般 对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流30 －50mA就有生命危险，超过50mA对人的生 命是绝对有危险的。
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。
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4、井下预防触电主要办法：
（一）对矿山供电系统的要求: 可靠性：保证不间断供电； 安全性：不发生触电、引爆瓦斯煤尘等事故； 优质性：电压、频率稳定，谐波含量不超过允许值 经济性：在保证前三项的前提下力求低成本。
（二）电力负荷及对供Fra Baidu bibliotek的要求
1、什么是电力负荷？
电力负荷是指设备或线路中正常运行时消耗的功 率与损耗的功率之和。是供电系统规化、设计、设 备选型以及发电、输电、变电布局的主要依据。
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（后面分析）
②井下电气设备采用保护接地（后面分析）
煤矿井下用电安全及保 护
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2020/11/21
煤矿井下用电安全及保护
•学 习 提 纲
一、煤矿供电系统简介 二、矿用电气设备 三、漏电与触电分析 四、井下变压器中性点禁止接地的分析 五、漏电保护装置 六、接地与接零保护 七、如何预防触电及电弧烧伤
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一、矿山供电系统简介
v 1、为变频启动的情况下的馈电开关的过载整定根据变频器的内部整定 再取1—1.2的系数即可，即：Iz=（1-1.2）Ib
v
式中Iz为馈电开关的过载整定，Ib为变频器内部的过载整定。
v 2、为串电抗启动情况下的馈电开关的过载整定根据实际的启动电流 （一般为电动机额定电流的3倍以内）再取1—1.2的系数，即Iz=（1-1.2）
3、漏点电流回路：如图3所示
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图3
变压 器 C R I
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4、漏电的危害： ①人身触电（外壳带电） ②引起爆炸（煤尘、沼气） ③电雷管无准备引爆 ④烧损电气设备（发热） ⑤引起短路（更大的事故） ⑥影响产生（停电处理）
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任何供电系统都除技术和功能上满足要求 外，还要确保其使用和运行的安全，这里的安 全指的是①人身安全；②设备安全；③煤矿井 下由于电气事故引起的瓦斯爆炸。所有我们学 习的重点是井下电气上的防爆原理和三大保护 (漏电保护、保护接地、过流保护)。
二、矿用电气设备:
(一)矿用电气设备的要求:
1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要 求电气设备体积小、重量轻。
正压型：利用新鲜空气、惰性气体，在外壳内保持一定 的正压，ExpⅠ
特殊型：除以上外，均属这一种（国家确认）ExsⅠ
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防爆电气设备（Ex—防爆总标志）
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(四)防爆电气设备的选择与管理:
1、类型选择: 户用、户外型；普通型、矿用一般型、隔爆型；
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三、变压器两侧不带高低压开关 的干变的使用要求
v
v 1、原则上仅限于变电所内使用，若不在此 限必须配合高压开关使用或使用移变。
v 2、带干变的高压开关，短路保护定值的整 定要考虑干变低压侧近端发生短路要可靠动 作，不能存在保护盲区。
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3、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。
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2、电力负荷的分级
根据对供电可靠性要求的不同，也就是根据停电造成 的损失或影响程度，矿山将电力负荷可分成以下三级：
一级负荷：当中断供电后，将造成人身伤亡者，或在 政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。
二级负荷：当中断供电后，将在政治、经济上造成较 大损失者，为二级负荷。
③ 井下供电严禁中性点接地。 ④ 高压电网单相接地电流应＜20A。 ⑤ 高压下井电缆严禁装设自动重合闸。 ⑥ 井上下必须装设防雷电装置。 ⑦电气操作实行工作票制度, 包括工作票的内容、 签发与执行. ⑧高压停、送电制度,要遵守：停电→验电→放 电→装设接地线→设置遮栏警示等程序，严禁带电 作业。
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（二）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。
煤矿井下用电安全及保护
煤矿安全规程对电气保护设置的规定
v 井下高压电动机，动力变压器的控制设备，应具有短路、过 负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电 站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保 护装置。低压电动机的控制设备，应具有短路、过负荷、单 相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。煤电钻必须使 用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动 和停止煤电钻功能的综合保护装置。
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(三)常见矿用防爆电气设备:(六种)
增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火花、高 温的部件，ExeⅠ
隔爆型：外壳具有耐爆性和隔爆性能，ExdⅠ
充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中， ExoⅠ
本质安全型：工作时所产生的电火花和热均不能点燃瓦 斯和煤尘，ExibⅠ
（三）矿山供电系统的结线方式 1、供电系统的结线方式: 放射式:(单源单放、单源双回、双源双回) 干线式:(直联、贯穿) 环状式: 2 、变电所常用的结线方式: 母线式:(单母不分段、单母分段、双母) 桥式:(内桥、外侨、全桥) 线路-变压器组式:
（四）煤矿典型供电系统分析(深井为例） A 、典型煤矿地面供电系统（图1） B、 典型煤矿井下供电系统（图2）
2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电 缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内 部之件有较强的抗震能力。
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3、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电气设 备防潮性能和绝缘水平要高。
4、井下有瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，要 求电气设备具有防爆性能。
三级负荷：除一、二级负荷外，均为三级负荷。
3、对电力负荷的供电要求
一级负荷：双电源双回路 由于一级负荷属重要负荷，中断供电后会造成十分严 重的后果，因此要求应有两个独立电源供电，任何一个电 源发生故障，不会影响另一个电源的供电。 二级负荷：双回路或专用线。 三级负荷：无要求。
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二、高压系统中过流保护投经电压闭锁的使用要求：
1、过流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流整定的， 在有些情况下不能满足灵敏度的要求,因此为了提高 过流保护在发生短路故障时的灵敏度和改善躲过最大 负荷电流的条件，这种情况下可在过流保护中加装低 电压闭锁，以提高过流保护的灵敏系数。例如对于两 台并列运行的变压器，其中一台因检修或其它故障退 出运行时，所有负荷由一台变压器负担，很可能因过 负荷而使过电流保护动作掉闸。为了防止误动作，需 将过电流定值提高，但是提高了定值，动作的灵敏度 就要降低，采用低电压闭锁就可以解决这个矛盾，即 使保护不误动，又能提高保护灵敏度。幅值一般投 75%-80%。
v 以上《规程》规定的电气保护功能必须正常使用，严禁私自 甩掉保护，对于私自甩掉保护或造成保护失灵的，按公司相 关规定进行责任追究。
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几种特殊情况下的过流保护整定要求
v 一、电动机的启动方式为变频器、串电抗情况下的上级高低压馈电开关 的短路、过载保护的整定要求：
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煤矿井下用电安全及保护
图1
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煤矿井下用电安全及保护
图2
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（五）对电源与供电系统的规定: （煤矿安全规程09年版）
① 双回路供电，不得分接负荷， 不得共杆架 设，不准装负荷定量器。
② 两路电源线若一用一备则必须带电备用(我 公司要求分列运行）。
合格证。 3、按技术参数选择: ① 额定电压应等于接入电网的额定电压； ② 额定电流应大于其长时最大工作电流； ③ 按最大三相短路电流校验其动、热稳定。
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三、 漏电与触电分析
（一）漏电：
1、什么是漏电：广义上讲，漏电是一种电网对地 发生电能泄漏的现象，特征是电网对大地的绝缘阻 抗降低，流入大地的电流增大，该现象称为漏电。 (该电流为漏电电流)
2、分类：
集中性漏电:（某一处或某一点）机械、某点老化、 处界；
分散性漏电：（老化）（整条线路或整个电网）；
②触电时间：根据实验测定的数据，触电时间 在0.2s以下和0.2s以上，电流对人体的危害程 度是有较大差别的。如0.2s以下 ，400mA能 使心脏损伤，0.2s以上，25mA能使心脏损伤。
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煤矿井下用电安全及保护
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，胖和搜 。 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。
5、井下电气设备启动频繁，负荷变化较大，容易过载。要 求电气设备有较强的过负荷能力。
(二)电气设备的防爆原理:
1、隔爆性和耐爆性：
隔爆性：外壳内爆炸后，高温和火焰通过接合面喷出 时， 受到足够的冷却（防爆面）。
耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强 度）。
2、隔爆面的三要素：间隙、宽度、光洁度 (见下图)
Id
v 式中Iz为馈电开关的过载整定，Id为串电抗启动情况下电动机的启动电 流。
v 3、短路保护定值按能躲过电动机在此启动方式下的启动电流即可，要 尽量提高可靠系数 。（风机、排水等重要负荷要考虑变频器出现故障时， 使用旁路直接启动的需要，故除外）。
v 4、直接启动的电动机的过载、短路保护按原规定执行。
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v 2、在高压综合保护器受电网杂波干扰或 大容量变压器投用产生励磁涌流造成短路 保护误动的情况下，为避免受干扰的综合 保护器误动，可投短路保护经电压闭锁， 以提高其保护的准确性。可用于高压系统 有选择的投用。幅值可投80%—90%。
v 3、如高压开关的短路保护是作为移变低 压近端的主保护使用的，低压系统短路时 短路容量仅相当于高压的十分之一，引起 的电压降非常小，不可使用。
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。
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2、影响触电危害程度的有关因素：
①通过人身的电流大小：根据实验得， 交流 在15－20mA以下，直流在50mA以下，一般 对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流30 －50mA就有生命危险，超过50mA对人的生 命是绝对有危险的。
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。
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4、井下预防触电主要办法：
（一）对矿山供电系统的要求: 可靠性：保证不间断供电； 安全性：不发生触电、引爆瓦斯煤尘等事故； 优质性：电压、频率稳定，谐波含量不超过允许值 经济性：在保证前三项的前提下力求低成本。
（二）电力负荷及对供Fra Baidu bibliotek的要求
1、什么是电力负荷？
电力负荷是指设备或线路中正常运行时消耗的功 率与损耗的功率之和。是供电系统规化、设计、设 备选型以及发电、输电、变电布局的主要依据。
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（后面分析）
②井下电气设备采用保护接地（后面分析）
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•学 习 提 纲
一、煤矿供电系统简介 二、矿用电气设备 三、漏电与触电分析 四、井下变压器中性点禁止接地的分析 五、漏电保护装置 六、接地与接零保护 七、如何预防触电及电弧烧伤
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煤矿井下用电安全及保护
一、矿山供电系统简介
v 1、为变频启动的情况下的馈电开关的过载整定根据变频器的内部整定 再取1—1.2的系数即可，即：Iz=（1-1.2）Ib
v
式中Iz为馈电开关的过载整定，Ib为变频器内部的过载整定。
v 2、为串电抗启动情况下的馈电开关的过载整定根据实际的启动电流 （一般为电动机额定电流的3倍以内）再取1—1.2的系数，即Iz=（1-1.2）
3、漏点电流回路：如图3所示
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图3
变压 器 C R I
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4、漏电的危害： ①人身触电（外壳带电） ②引起爆炸（煤尘、沼气） ③电雷管无准备引爆 ④烧损电气设备（发热） ⑤引起短路（更大的事故） ⑥影响产生（停电处理）
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任何供电系统都除技术和功能上满足要求 外，还要确保其使用和运行的安全，这里的安 全指的是①人身安全；②设备安全；③煤矿井 下由于电气事故引起的瓦斯爆炸。所有我们学 习的重点是井下电气上的防爆原理和三大保护 (漏电保护、保护接地、过流保护)。
二、矿用电气设备:
(一)矿用电气设备的要求:
1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要 求电气设备体积小、重量轻。
正压型：利用新鲜空气、惰性气体，在外壳内保持一定 的正压，ExpⅠ
特殊型：除以上外，均属这一种（国家确认）ExsⅠ
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防爆电气设备（Ex—防爆总标志）
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(四)防爆电气设备的选择与管理:
1、类型选择: 户用、户外型；普通型、矿用一般型、隔爆型；
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三、变压器两侧不带高低压开关 的干变的使用要求
v
v 1、原则上仅限于变电所内使用，若不在此 限必须配合高压开关使用或使用移变。
v 2、带干变的高压开关，短路保护定值的整 定要考虑干变低压侧近端发生短路要可靠动 作，不能存在保护盲区。
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3、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。
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2、电力负荷的分级
根据对供电可靠性要求的不同，也就是根据停电造成 的损失或影响程度，矿山将电力负荷可分成以下三级：
一级负荷：当中断供电后，将造成人身伤亡者，或在 政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。
二级负荷：当中断供电后，将在政治、经济上造成较 大损失者，为二级负荷。
③ 井下供电严禁中性点接地。 ④ 高压电网单相接地电流应＜20A。 ⑤ 高压下井电缆严禁装设自动重合闸。 ⑥ 井上下必须装设防雷电装置。 ⑦电气操作实行工作票制度, 包括工作票的内容、 签发与执行. ⑧高压停、送电制度,要遵守：停电→验电→放 电→装设接地线→设置遮栏警示等程序，严禁带电 作业。
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（二）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。
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煤矿安全规程对电气保护设置的规定
v 井下高压电动机，动力变压器的控制设备，应具有短路、过 负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电 站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保 护装置。低压电动机的控制设备，应具有短路、过负荷、单 相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。煤电钻必须使 用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动 和停止煤电钻功能的综合保护装置。
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(三)常见矿用防爆电气设备:(六种)
增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火花、高 温的部件，ExeⅠ
隔爆型：外壳具有耐爆性和隔爆性能，ExdⅠ
充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中， ExoⅠ
本质安全型：工作时所产生的电火花和热均不能点燃瓦 斯和煤尘，ExibⅠ
（三）矿山供电系统的结线方式 1、供电系统的结线方式: 放射式:(单源单放、单源双回、双源双回) 干线式:(直联、贯穿) 环状式: 2 、变电所常用的结线方式: 母线式:(单母不分段、单母分段、双母) 桥式:(内桥、外侨、全桥) 线路-变压器组式:
（四）煤矿典型供电系统分析(深井为例） A 、典型煤矿地面供电系统（图1） B、 典型煤矿井下供电系统（图2）
2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电 缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内 部之件有较强的抗震能力。
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3、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电气设 备防潮性能和绝缘水平要高。
4、井下有瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，要 求电气设备具有防爆性能。
三级负荷：除一、二级负荷外，均为三级负荷。
3、对电力负荷的供电要求
一级负荷：双电源双回路 由于一级负荷属重要负荷，中断供电后会造成十分严 重的后果，因此要求应有两个独立电源供电，任何一个电 源发生故障，不会影响另一个电源的供电。 二级负荷：双回路或专用线。 三级负荷：无要求。
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二、高压系统中过流保护投经电压闭锁的使用要求：
1、过流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流整定的， 在有些情况下不能满足灵敏度的要求,因此为了提高 过流保护在发生短路故障时的灵敏度和改善躲过最大 负荷电流的条件，这种情况下可在过流保护中加装低 电压闭锁，以提高过流保护的灵敏系数。例如对于两 台并列运行的变压器，其中一台因检修或其它故障退 出运行时，所有负荷由一台变压器负担，很可能因过 负荷而使过电流保护动作掉闸。为了防止误动作，需 将过电流定值提高，但是提高了定值，动作的灵敏度 就要降低，采用低电压闭锁就可以解决这个矛盾，即 使保护不误动，又能提高保护灵敏度。幅值一般投 75%-80%。
v 以上《规程》规定的电气保护功能必须正常使用，严禁私自 甩掉保护，对于私自甩掉保护或造成保护失灵的，按公司相 关规定进行责任追究。
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几种特殊情况下的过流保护整定要求
v 一、电动机的启动方式为变频器、串电抗情况下的上级高低压馈电开关 的短路、过载保护的整定要求：
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煤矿井下用电安全及保护
图2
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煤矿井下用电安全及保护
（五）对电源与供电系统的规定: （煤矿安全规程09年版）
① 双回路供电，不得分接负荷， 不得共杆架 设，不准装负荷定量器。
② 两路电源线若一用一备则必须带电备用(我 公司要求分列运行）。