煤矿电气安全学习资料，矿用一般型干式变压器

　一.矿山企业对供电提出以下基本要求：1，供电可靠供电可靠就是要求供电不间断。在矿山企业中，各种电力负荷对供电可靠性的要求是不同的，为了能在技术经济合理的前提下满足不同负荷对供电可能性的要求，把电力负荷分为三类1)一类负荷凡因突然中断供电，可能造成人身伤亡事故或重大设备损坏，给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷，均属一类负荷。如矿井的主通风设备一旦停电，可能导致瓦斯爆炸及井下人身伤亡等重大事故。一类负荷中影响人身与设备安全的负荷又叫保安负荷。对一类负荷应由两个独立电源供电;对有特殊要求的一类负荷，两个独立电源应来自不同地点，以保证供电的绝对可靠2)二类负荷凡因突然停电，造成大量减产或生产大量废品的负荷。如矿井集中提煤设备、空压机及采区变电所等3)三类负荷三类负荷是指除一类、二类负荷外的其他负荷，如矿山企业的附属车场。对三类负荷供电一般采用单回路供电方式，不考虑备用电源，根据需要各负荷还可用一条输电线路。对电力负荷分类的目的是为了便于合理地供电。在供电系统运行，确保一类负荷的供电不间断;保证二类负荷的用电;而对三类负荷则更多地考虑供电的经济性。因此，当电力系统因故障必须拉闸限电时，首先停三类负荷，必要时再停二类负荷，但必须保证一类负荷的用电。2，供电安全供电安全就是在电能的分配、供应和使用过程中，不应发生人身触电事故和设备事故，也不致引起电火灾和爆炸事故。尤其是矿井井下，工作环境特殊，特别容易发生上述事故。因此，必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定执行，确保安全供电。煤矿安全供电的三大任务是防爆、防火、防触电。3，供电质量用电设备在额定参数下运行时性能最好。因此，要向用户供应质量合格的电能，其电压和频率必须稳定。对于额定频率为50Hz的交流电，其频率偏差不允许超过-50～+50Hz。供电频率由发电厂保证，用电企业无法改变。4，供电经济供电的经济性一般考虑三个方面：尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资;尽可能降低设备、材料及有色金属的消耗量;尽量降低供电系统的电能损耗及维护费用。

　二.1矿井供电线路和变电、配电设备组成的系统。矿井对供电系统的主要要求是安全可靠。2地面供电系统 包括地面变电所和高、低压配电网。地面变电所有两回路电源进线，任一回路因故障停止供电时，另一回路应仍能担负矿井的全部负荷，以保证可靠供电。进线电压一般为35kV和6kV(或10kV),大型矿井也有110kV的。变电所内一般设主变压器两台,一台停止运行时，另一台必须保证安全生产的用电负荷。在高压绕阻侧，采用桥式接线方式，低压绕阻侧采用单母线分段，以保证提升机、主扇、井下中央变电所等重要负荷的供电。地面高压配电电压为 6kV，低压为380/220V。在大型矿井和选矿厂，正在发展高压10kV和低压660V供电。在工业广场内的高低压配电网，一般采用电缆。远离工业广场的用户，如扇风机房，采用架空线供电。

　1、矿井供电的类型1)矿井供电方式的决定因素：井田范围、煤层开采深度、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素进行。2)分类：深井和浅井两种类型。A、特点：设立中央变电所。 B、决定因素：煤层深，井下负荷大、涌水量大等。如平煤各生产矿。C、组成：地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。D、供电回路数：两路或两路以上。

　井下供电系统 包括井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点或移动变电站和高低压电缆网。

　井下中央变电所 由两回路或更多高压电缆供电，并引自地面变电所的不同母线段。任一回路停止供电时，其余回路能担负全部负荷。馈电电缆一般沿副井井筒敷设，使用钢丝铠装不滴流电缆。中央变电所一般设在井底车场附近靠水泵房的硐室内,经高压配电箱,用橡套电缆向井下水泵房、变流站、采区变电所供电,并经降压变压器供应车场附近的低压动力及照明。井下多水平开采时，需在每一水平设一中央变电所。

　2、井下中央变电所

　1)井下中央变电所的结线：(1)单母线分段结线：可靠性高，负荷大(独立双电源)：对一二类负荷供电.独立电源：对二三类负荷供电.(2)运行方式：母线采用分列运行。(3)适用情况;可靠性高、负荷大(独立双电源)、对一二类负荷供电。

　2)井下中央变电所的位置和硐室布置(1)位置选择原则：负荷中心、通风、交通、运输、进出线、顶板、无淋水等。(2)硐室要求：耐火材料、尺寸、大小、通道、20%余地。出口、栅栏门、防火门、外开门、标高等。

　3)设备布置原则：安全、方便、留有余地。B、布置方式：①高压、低压设备分开②留有检修间距③留有备用设备余地是总回路数量的20%。

　三 采区变电所 一般设在靠近采区的上山或石门运输巷(见矿山井巷)中。变电所硐室内设有高压防爆配电箱、变压器和低压馈电开关，向采区各低压负荷供电。

　3、采区变电所

　任务：接受中央变电所高压电能、变压、配出低压电能。

　1)采区变电所的结线

　考虑因素：电源回路数、负荷大小、变压器台数等。

　(1)单电源进线。适用于：负荷小的工作面，炮采工作面。(2)双电源进线。接线、分列运行。适用对象;综采工作面或下山采区、有排水泵的采区变电所。

　2)采区变电所的位置和硐室布置与井下中央变电所的位置和硐室布置类同。

　四 工作面配电点 在回采工作面附近，负荷比较集中，一般设工作面配电点，以便于操作、移动并少用橡套电缆，从采区变电所到配电点一般采用低压橡套电缆，经总的馈电开关和各自的防爆磁力起动器用橡套电缆分头向各负荷供电。对装备容量大的采掘工作面，可借助移动变电站将6kV高压直接深入负荷中心,缩短低压供电距离，改善供电电压质量。移动变电站放在工作面附近的平巷里，它由高压开关、干式变压器和低压馈电开关组成，可借助轨道或单轨吊车沿平巷移动。高压侧用屏蔽电缆、高压电缆连接器和进线连接，移动时拆装方便。高低压的屏蔽电缆都配有漏电保护装置，确保供电安全。采用移动变电站的采区供电系统见上页图煤矿采区供电系统示意图。在负荷较小、井深较浅的矿井，可通过井筒或钻孔直接向井下供低压电。

　4、综采工作面供电与工作面配电点

　1)综采工作面供电。①高压深入负荷中心②组成：采区配电所—移动变电站—工作面。③设备布置。

　2)工作面配电点 ①引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。②组成：采区变电所---工作面配电点方式。

　五.按变压器中性点接法不同，井下供电分：①中性点直接接地系统:单相接地故障电流大,容易引起火灾、瓦斯爆炸和人身触电危险，煤矿中不宜采用;②中性点经阻抗接地系统：可将单相接地电流限制在适当值内，英、美、加、澳等国采用;③中性点绝缘不接地系统：发生单相接地或人身触电时，电流自电源经接地点或人身流入大地，再经其他两相的对地绝缘电阻和分布电容回到电源。分布电容较小和绝缘电阻较高时,接地电流小,安全性较好。但容易产生单相接地过电压，导致严重的相间短路，故须采用适当的漏电保护，及时切除单相接地事故。当前，中国井下低电压等级有36、127、380、660、1140V。架线电机车的直流供电电压一般为660V和275V。

　六.电气照明技术的基本概念：1、照明分类：自然照明：太阳;人工照明：电灯。2、照明的几个基本概念： 1)光：光是一种电磁波。可见光波长380nm ～780nm.人眼对各种波长的可见光具有不同的敏感性。2)光通：光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量。

　二、电光源与照明灯具

　1、电光源类型：1)热辐射光源：如白炽灯、碘钨灯。2)气体放电光源：如日光灯、高压汞灯。

　2、矿用照明灯具：1)矿用一般型照明灯 2)矿用防爆增安型照明灯：应用于有瓦斯的矿井中通风良好的巷道或机电硐室、井底车场等场所作固定式连续照明。3)矿用隔爆型照明灯4)矿用隔爆型荧光灯

　三、井下照明系统：1、井下井底车场及其附近巷道的照明电源由设在井下中央变电所硐室的照明变电器供给。2、井下采区照明包括工作面照明和顺槽照明。3、采区照明线路设备及接线方式。

　一.矿用电气设备的特点：适应于在井下环境工作。

　二、防爆原理

　1、隔爆外壳：1)耐爆性(机械强度8个大气压、7.4)。2)隔爆性符合国标：GB3836-83

　2、本质安全型电路：2)引爆瓦斯最小能量：0.28mJ。3)火花能量：0.02mJ。

　4)限制火花能量的主要方法：P101。5)应用：低电压、小电流，如：矿井通讯、信号、测量、控制等。6)特点：体积小、重量轻、安全可靠等。

　3、超前切断电源和快速断电系统：1)应用：矿灯、屏蔽电缆、放炮器等2)配合检漏继电器和矿用屏蔽电缆。3)快速断电系统：工作原理：引烧时间≥5ms，断电时间：2.5～3ms。小于引燃时间即可。

　四、矿用电气设备的类型

　类型：矿用一般型、矿用防爆型。

　1、矿用一般型(总标志KY)P101应用(非防爆设备)在无瓦斯、煤尘场所，如：符合条件的中央变电所。

　2、矿用防爆型：(总标志EX) P1011)属І类设备 2)类型：防爆型电气设备、安全型电气设备、本质安全型电气设备、防爆本质安全型电气设备等。

　五 矿用防爆电气设备 系指按GB3836.1-2000标准生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备。规程中采用的矿用防爆型电气设备，除了符合GB3836.1-2000的规定外，还必须符合专用标准和其他有关标准的规定，其型式包括：1. 隔爆型电气设备d 具有隔爆外壳的防爆电气设备，该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。2. 增安型电气设备e 在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备。3. 本质安全型电气设备i 全部电路均为本质安全电路的电气设备。所谓本质安全电路，是指在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。4. 正压型电气设备p 具有正压外壳的电气设备。即外壳内充有保护性气体，并保持其压力(压强)高于周围爆炸性环境的压力(压强)，以阻止外部爆炸性混合物进入的防爆电气设备。5. 充油型电气设备o 全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备。6. 充砂型电气设备q 外壳内充填砂粒材料，使之在规定的条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热温度，均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备。7. 浇封型电气设备m将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备。8. 无火花型电气设备n 在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。9. 气密型电气设备h 具有气密外壳的电气设备。10. 特殊型电气设备s 异于现有防爆型式，由主要部门制订暂行规定，经国家认可的检验机构检验证明，具有防爆性能的电气设备。该型防爆电气设备须报国家技术监督局备案。

　一.矿用隔爆型高压配电箱1、应用场所：有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下。 2、控制对象：作为配电开关用来控制和保护变压器及高压电动机。3、类型：PB3-EGA。DB6-6和BGP等系列。

　第四节 矿用隔爆型低压自动馈电开关

　一、用途与结构1、应用场合：有瓦斯煤尘爆炸危险的场所、井下变电所或配电点。2、控制对象：作用配电开关，控制保护低压供电网络。3、作用：在正常操作时手动分、合闸，当被保护线路发生短路或漏电时，自动跳闸，起到保护作用。

　还具有过载、短路、过电压、欠电压、漏电和漏电闭锁保护;具有断路器故障测试、保护功能自检测、系统自检、网络通讯等功能;具有电源、通讯状态、运行、过载预告、故障等指示灯和液晶屏信号指示。

　一、矿用油浸式动力变压器(KS7)P120。

　1、 属于矿用一般型电气设备。2、应用：井下无瓦斯、煤尘的中央变电所。

　二、矿用隔爆型干式变压器 (1)适用环境：用于井下有爆炸危险的场所。(2)应用设备：煤电钻照明和动力两种。

　第六节 电缆线路

　一、电缆的结构

　分类：纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆。

　1、纸绝缘电缆

　1)分类：铅护套、铜线芯、铝线芯，油浸纸绝缘、干绝缘、不滴流。

　在有火灾、爆炸危险的场所严禁使用铝芯电缆和铅包电缆。(井下禁用铅包电缆)无铠装电缆、铠装电缆。

　2、橡胶绝缘电缆

　.二、电缆的选用①必须选用经检验合格的，并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。严禁采用铝包电缆。②由于铅皮纸绝缘铠装电缆敷设的水平差，当超过允许值后，将出现接头漏油或铅皮变形，影响电缆寿命。因此，规定电缆实际铺设地点的水平差，应与电缆规定的允许敷设水平差相适应。 ③—般铅皮铠装电缆的铅皮和其铠装，均可作为保护接地的导体。但采用塑料和橡套绝缘的电缆，必须有单独的足够截面的导体供接地之用，以便连接接地网络。电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体，即保证作保护接地用的电缆芯线，其电阻值应不超过规定值。用于移动式和手持电气设备的电缆芯线的电阻值、作保护接地用的电缆芯线电阻，都不得超过1Ω;其他电气设备用的电缆、作保护接地用的电缆芯线电阻值，不得超过2Ω。④对固定敷设的高压电缆应注意以下几点。a.在立井井筒或倾斜45°及其以上的井巷内，由于机械强度的要求，规定要采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆，钢丝铠装氯乙烯绝缘电缆或钢丝铠装铅包纸绝缘电缆或铠装聚氯乙烯护套电力电缆，交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。如果电缆敷设的高差超过电缆允许的要求时，应在中间没堵油接头，以保证电缆能长期稳定使用。b.从经济安全出发，在水平巷道或倾角在45°以下的井巷内，应采用钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆，聚氯乙烯绝缘钢带或细钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，交联聚氯乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。⑤非固定敷设的高压电缆必须采用符合MT818标准的橡套软电缆。⑥铝芯电缆：在进风斜井、井底车场及其附近、井下中央变电所至采区变电所之间的电缆可采用铝芯电缆，其他地点的电缆必须采用铜芯电缆⑦由于移动变电站在工作中经常移动，且使用地点接近工作面，所以对移动变电站的供电电缆，应采用监视型屏蔽橡胶电缆。⑧低压动力电缆：固定敷设的电缆应采用MVV铠装或非铠装电缆，或对应电压等级的移动橡套软电缆。非固定敷设的低压电缆，必须采用符合MT818标准的橡套软电缆。移动式和手持式电气设备应使用专用橡套电缆。照明、通信、信号和控制用电缆应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力缆。

　注意：采区低压电缆严禁采用铝芯电缆。 发现铝芯电缆的接线盒温度较高时，必须停电处理。接地线不能使用铝芯电缆。

　三、电缆截面的选择

　井下高压动力电缆截面的选择原则如下：①按经济电流密度确定电缆截面。②按长时允许电流校验电缆截面。③按电缆通过正常负荷电流时，电网允许的电压损失校验电缆截面。④按最大运行方式下发生三相短路故障，校验电缆的热稳定性。⑤当电缆通过最小两相短路电流时，必须满足过电流保护装置最小灵敏度要求。

　井下低压动力支线电缆截面的选择原则如下：①按机械强度选择电缆截面，其芯线截面应不小于各种用电设备按机械强度要求所规定的最小截面。②按电缆实际通过的最大工作电流，不超过电缆长时允许电流进行校验。③当用熔断器作短路保护时，熔断器中熔件的额定电流应与所选电缆截面相配合。

　井下低压动力干线电缆截面的选择原则如下：①按低压系统允许电压损失选择电缆主芯线截面。②按电缆的长时允许电流校验电缆截面。③按启动条件校验所选电缆截面，校验时，距电源最远、容量最大的一台电动机启动而其余电动机正常运行时的电压损失应小于电网的允许电压损失。④当电缆通过最小两相短路电流时，应满足过电流保护装置最小灵敏度的要求。

　一、触电的危险性

　电击：指电流通过人体内部，造成人体内部器官的损伤和破坏。

　电伤：指电流瞬间通过人体的某一部位或电弧对人体表面的烧坏。

　电流对人体的危害程度，与通过人体电流大小，持续时间、途径、电流种类及人体状况等多种因素有关，特别是电流的大小和持续时间。

　电击:通常所说的触电事故指的是电击，它是指电流通过人体内部，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩造成的伤害;严重时会破坏人的心脏、肺部以及神经系统的工作，直至危及生命的伤害。

　电伤 :电伤即指电流的热效应、化学效应、机械效应给人体造成的伤害，往往在肌体表面留下伤痕，造成电伤的电流比较大。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光眼等。

　(1).直接接触电击和间接接触电击(2).直接接触电击是指人体有意或无意与危险的带电部分直接接触导致的电击。(3).间接接触电击是指故障状态下的电击。

　1、流过人体的电流(人体触电电流)工频交流的极限安全电流值为30mA。

　2、人体电阻通常人体的平均电阻1000欧姆作为计算依据。

　3、人体接触电压1)人体电阻不是固定不变的。2)安全接触电压：根据安全电流和人体电阻的乘积。3)一般煤矿企业安全电压采用36V。

　4、1)触电持续时间：指从触电瞬间开始到人体脱离电源的时间。2)我国规定：触电电流与触电时间的乘积不得超过30mA.s。3)从左手到脚的触电电流路径最危险。4)工频交流电对人体危害最大，直流电比工频交流电危害小，交流电的频率越高，危害越小。

　二、触电的预防方法1、使人体不能接触和接近带电导体。2、人体接触较多的电气设备采用低电压。3、设置保护接地或接零装置。4、设置漏电保护装置。5、井下及向井下供电的变压器中性点严禁直接接地。(6)为了有效地防止触电事故，可采用安全电压、绝缘、屏护、安全间距、保护接地或接零、漏电保护等项技术或措施。

　防止直接接触电击(绝缘、防护、安全距离):(1)绝缘是用绝缘材料把带电体封闭起来，借以隔离带电体或不同电位的导体，使电流能按一定的通路流通。良好的绝缘是保证电气设备和线路正常运行的必要条件，也是防止触电事故的重要措施。(2)防护，采用遮栏、护罩、护盖等将带电体育外界隔离。护栏高度不应低于1.7m，下部边缘距地面不应超过0.1m.金属屏护装置应采取接零或接地保护措施(3)安全距离，保证带电体与地面、带电体与其他设备、带电体与人、带电体之间有必要的安全距离。间距可以用来防止人体、车辆或其他物体触及或过分接近带电体，间距还有利于检修安全和防止电气火灾及短路等各类事故。间距的大小与电压高低、设备类型、环境条件及安装方式等有关。

　防止间接接触电击(保护接地、工作接地、重复接地、保护接零、速断保护)

　保护接地：把正常工作时不带电而在绝缘或意外情况下可能带电的电工设备的金属外壳接地。是最基本的电气防护措施，

　工作接地：正常情况下有电流通过，利用大地代替导线的接地。变压器或发电机的中性点的接地。

　重复接地：零线上除工作接地以外的其它点的再次接地，以提高TN系统的安全性。

　保护接零：指电气设备正常情况不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性连接。用于三相四线制配电。即保护接零是用于中性点直接接地的体统。

　速断保护：通过切断电路达到保护的目的的措施，常用的有融断器和电流脱扣器。

　防止直接和间接接触电击(双重绝缘、加强绝缘、安全电压、电气隔离、漏电保护)

　(1)双重绝缘：兼有工作绝缘和保护绝缘的绝缘。用“回”符号表示。

　(2)加强绝缘：在绝缘强度和机械性能上具备双重绝缘同等能力的单一绝缘。

　(3)安全电压：通过限制作用于人体的电压，抑制通过人体的电流，保证触电使处于安全状态。

　(4)漏电保护：不仅可以防止直接和间接接触电击还可以防止因漏电引起的火灾。

　三、触电的急救

　1、两快：快速切断电源和快速进行抢救(人工呼吸法、心脏挤压法) 2、一坚持：坚持对失去知觉的触电者持久连续的进行人工呼吸与心脏挤压。3、一慎重：慎重使用药物。

　第四章 矿山地面供电安全技术

　一、煤矿企业对供电的基本要求:供电可靠,供电安全,有良好的供电质量

　二、电力用户的分类(上面)

　三、矿井供电电压等级

　《煤矿安全规程》第四百四十八条：井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求(一)高压，不超过10000V(二)低压，不超过1140V。(三)照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V。(四)远距离控制线路的额定电压，不超过36V。采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

　四、煤矿供电系统

　(一)矿井供电系统

　1、深井供电系统

　地面变电所 井下中央变电所 采区变电所 工作面配电点

　2、浅井供电系统

　地面变电所 采区变电所 工作面配电点

　《煤矿安全规程》第四百四十一条 ：矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源;备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。

　矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。

　《煤矿安全规程》第四百四十二条：对井下各水平中央变(配)电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回路直接由变(配)电所馈出的供电线路;受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。

　本条上述设备的控制回路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源。

　《煤矿安全规程》第四百五十条：矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面辐射示意图，并随着情况变化定期填绘。图中应注明：(一)电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。(二)每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。(三)馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值(四)线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。(五)保护接地装置的安设地点。

　(二)采区供电系统

　采区变电所高、低压接线方式

　掘进工作面供电的特殊要求： “三 专”：专用变压器、专用开关、专用线路

　“两闭锁”：风电闭锁与瓦斯电闭锁

　(二)、造成人触电危险的主要因数1)流过人体的电流的大小2)触电时间的长短3)触电电压的高低4)人体电阻5)电流频率

　极限安全电流：30 mA.s

　人体电阻：800～1000Ω

　(三)、触电的一般预防方法

　1、供电系统结构及保护要合理①井下配电变压器及向井下供电的变压器或发电机，中性点禁止直接接地②电气设备必须有保护接地。③变电所的高压馈电线及低压馈电线，应装设漏电保护装置。④供电系统应有完善的过电流保护装置。2、防止人身接触或接近带电导体①将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮拦。如电机车架空导线的高度从轨道平面算起，井下不得低于2米，井底车场不得低于2.2米。②各种电气设备的导电部分都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，不能接通电源。井下电缆敷设应符合《规程》规定，电缆破损必须及时更换或进行冷、热补。电缆连接须经隔爆接线盒，坚决消灭“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头③各变(配)电所的入口或门口都悬挂“非工作人员，禁止入内”警示牌;无人值班的变(配)电所，必须关门加锁，井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”警示牌。3、降低使用电压：对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压。例如井下照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V，控制回路电压不应超过36V等 4、严格遵守各项安全用电作业制度①不得带电检修、搬迁电气设备。检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验;检验无电并对地放电后，才允许检修或搬迁。放电前必须先检查周围环境的瓦斯，只有当其巷道风流中的瓦斯浓度在1%以下时，方可将导体对地完全放电②在切断电源后，应将开关操作手柄闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”的警示牌。只有执行这项停电操作的工作人员，才有权取下此牌并送电。即在进行停送电操作时，必须严格执行谁停电就由谁送电的停送电制度，中间不得换人。严禁采用约时停送电③非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备;操作高压电气设备主回路时、操作人员必须戴绝缘手套，穿电工绝缘靴或站在绝缘台上;操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工绝缘靴。④ 127V手持式电气设备的操作手柄和工作人员必须接触的部分，应有良好绝缘。⑤电工必须经过培训，持证上岗。严禁非电气作业人员操作或摆弄电气设备。严禁醉酒上岗，疲劳上岗。

　一、电气保护装置的任务

　二、井下电气保护的类型

　1)过电流保护。包括短路保护、过流(过负荷)保护。2)漏电保护。包括选择性和非选择性漏电保护、漏电闭锁。3)接地保护。包括局部接地保护、保护接地系统4)电压保护。包括欠电压保护、过电压保护。5)单相断线(断相)保护。6)风电闭锁、瓦斯电闭锁。7)综合保护。电动机综保和煤电钻(照明)综保等。

　三、对电气保护装置的要求1、选择性2、快速性3、灵敏性4、动作可靠性

　什么叫漏电：当三相变压器的中性点不接地时，如果发生一相火线接地，这时，变压器接地一相中流过的电流就不是短路电流，而是比正常工作电流还小的漏电电流，它不会使熔丝熔断，也不会使过流继电器动作;并且当发生这种故障时，电动机还会照常转动，这种故障就叫做漏电。

　人身触及由于绝缘损坏而漏电的一相火线的带电部分或已经带电的设备金属外壳时，流过人身的电流虽然也是不太大的漏电电流，但是，对电压为127伏及以上电压等级的电网而言，这时流过人身的电流一般都大于30至50毫安，完全可能使人触电伤亡，因而是十分危险的。在煤矿井下发生漏电故障的机会较多，人身与电缆线或电气设备金属外壳随时都可能接触。许多矿井也都有因漏电而触电伤亡的记载。所以，向井下供电380伏或660伏系统，都要安装漏电继电器;127伏电煤钻要使用综合保护装置。

　漏电保护

　矿山供电，从安全角度考虑，无论采取哪种接地方式，高压和低压电网都必须装设漏电保护装置。我国《煤矿安全规程》规定，矿井变电所的高压馈电线上应装设选择性的检漏保护装置;井下低压馈电线上应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置。漏电保护的目的是通过切断电源来防止人身触电伤害和漏电电流引发的电气事故。

　漏电保护的主要作用是：防止人身触电;不间断地监视井下采区低压电网的绝缘状态，以便及时采取措施，防止其绝缘进一步恶化;减少漏电电流引起瓦斯、煤尘爆炸的危险。防止漏电电流引爆电雷管;防止短路电流所产生的电弧烧穿隔爆型电气设备的外壳，或使其外壳的温度升高超过危险值，引起瓦斯、煤尘爆炸;预防电缆和电气设备因漏电引起的相间短路故障;选择性漏电保护装置的使用，将会缩短漏电的停电范围，并便于寻找漏电故障，及时排除，从而缩短了漏电停电时间。

　一、地面低电压电网的漏电保护

　1、漏电保护器的种类：1)按结构和保护功能分：分装式漏电保护器、组装式漏电保护器和漏电保护插座三大类。2)按动作原理分：电压动作型、电流动作型、电压电流动作型、交流脉冲型和直流动作型。

　二、矿用漏电设备保护装置种类：JY82系列、JL系列、BJJ系列、JJKB30型等。

　一、 变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置

　变压器常见故障、不正常运行状态

　内部故障：绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。

　外部故障：绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。

　变压器不正常运行状态：过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。

　保护配置：反应变压器油箱内部的各种故障及油面降低(瓦斯保护)变压器引出线、套管及绕组的相间短路(纵差动保护或电流速断保护 )外部相间短路引起的变压器过电流 (过电流保护)变压器高压绕组接地(接地保护)过负荷(过负荷保护)过励磁(过励磁保护)

　第三节 保护接地与接零(重要)

　一、接地的基本概念

　1、接地和接地装置：接地、接地体、接地线、接地装置、接地网、散流电阻、接地电阻。

　接地：将电气装置的某些金属部分用导体(接地线：包括接地干线、接地支线和接地引下线)与埋设在土壤中的金属导体(接地体或接地极)相连接，并与大地做可靠的电气连接。

　接地体(接地极)：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。其又可分为自然接地体和人工接地体。自然接地体：专门为接地而人为装设的接地体。人工接地体：兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等。

　接地线：连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线。接地线又分为接地干线、接地支线和接地引下线。

　接地装置：接地线与接地体合称为接地装置。

　接地网：由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。

　中性点和零点：发电机、变压器、电动机等电器的绕组中以及串联电源回路中有一点，它与外部各接线端间的电压绝对值相等，这一点就成为中性点。当中性点接地时，该点则称为零点。

　中性线与零线：由中性点引出的导线叫做中性线。由零点引出的导线叫做零线(又分为工作零线和保护零线)

　流散电阻和接地电阻：接地电流流入地下以后，就通过接地体向大地作半球形散开，这一接地电流就叫做流散电流。

　流散电流：在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻

　接地电阻：是接地装置的电阻与接地体的流散电阻的总和。数值等于接地装置对地电压与接地电流之比。接地装置的电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以近似认为流散电阻就是接地电阻。

　地和对地电压：在距单根接地极或碰地处20m以外的地方，呈半球形的球面已经很大，电阻很小，不再有什么电压降，该处的电位已接近于零。这电位等于零的““电气地””称为““地电位””。电气设备的接地部分(如接地的外壳和接地体等)，与零电位的““大地””之间的电位差，就称为接地部分的对地电压

　接触电势：是指接地电流自接地体流散，在大地表面形成不同电位时，设备外壳、构架或墙壁与水平距离0.8m处之间的电位差。

　接触电压：是指设备绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。如人在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压，接触电压通常按人体离开设备0.8m考虑。如下图所示，a的接触电压为Uc，故障设备对地，电压为Ud

　跨步电势：是指地面上水平距离为0.8m(人的跨(距)的两点之间的电位差。

　跨步电压：是指人站立在流过电流的大地上，加于人的两脚之间的电压，如上图中的Ub1、Ub2。人的跨步一般按0.8m考虑。紧靠接地体位置，承受的跨步电压最大;离开了接地体，承受的跨步电压小一些，对于垂直埋设的单一接地体，离开接地体20m以外，跨步电压接近于零。

　接地分类

　电气装置的接地按用途可分为工作接地、保护接地、保护接零、防雷接地和防静电接地。 ���工作接地：(又称为“电力系统中性点接地”)为了保证电气设备在正常或发生故障情况下都能可靠地工作而进行的接地。���保护接地为保证工作人员接触时的人身安全，将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地。

　保护接零：在中性点直接接地的低压电网中，把电气设备的外壳与零线(即接地中性线)直接连接，以实现对人身安全的保护作用。它与保护接地相比，能在更多的情况下保证人身安全，防止触电事故。 ���防雷接地：(又称为“过电压保护接地”)为防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，通过雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。

　防静电接地：为防止静电对易燃油、天然气贮罐和管道等的危险作用而设的接地。

　工作接地的分类

　工作接地也称为电力系统中性点接地。电力系统的中性点是指星形连接的三星变压器绕组或发电机绕组的公共点。电力系统中性点运行方式如下：

　小电流接地：中性点不接地;中性点经消弧线圈接地;中性点经大电阻接地

　大电流接地：中性点直接接地;中性点经小电阻接地

　1.正常运行情况中性点的电压为零，中性点没有电流流过。

　2.单相接地故障由于接地相直接通过大地与电源构成单相回路，形成单相短路故障，则短路电流很大，继电保护装置立即动作，断路器断开，迅速切除故障部分。

　优缺点：优点：单相接地短路时，故障相对地电压为零，非故障相的对地电压仍为相电压。设备和线路对地绝缘按相电压设计，降低了造价。电压等级愈高，节约投资的经济效益愈显著。���

　缺点：中性点直接接地系统供电可靠性较低。中性点直接接地系统的线路上，通常都装设有自动重合闸装置。���单相接地时的短路电流很大，必须选用较大容量的开关设备。���单相接地时，对附近通信线路将产生电磁干扰。为了减少电磁干扰，电力线路应尽量避免和通信线路平行架设。

　中性点经电阻接地的电力系统：

　适用范围：配网系统(与中性点经消弧线圈接地、不接地比较)

　在我国城市配网系统中：全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过30A时采用中性点经电阻接地;���全架空线路出线变电站的单相接地故障电流超过10A时，采用中性点经消弧线圈接地;���对电缆与架空线混合线路的单相接地故障电容电流超过10A时，可采用中性点经消弧线圈接地或采用中性点

　1.中性点经大电阻接地的电力系统适用于接地故障电流小于10A的系统

　特点(与中性点不接地方式比较)���保持了中性点不接地系统发生单相接地故障时仍能维持短时供电的优点���解决了中性点不接地系统存在的电弧接地过电压问题

　2.中性点经小电阻接地的电力系统适用于接地故障电流控制在100~1000A的系统

　特点(与中性点不接地方式和大电阻接地方式比较)���保证继电保护的快速选择性要求，迅速切除故障线路���可消除电弧接地过电压���避免中性点不接地系统中经常出现的由电磁式电压互感器引起的铁磁谐振现象

　中性点不直接接地系统

　1、中性点直接接地系统存在的问题

　《煤矿安全规程》第四百四十三条 严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。

　三、保护接地

　定义：将电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体的伤害。

　保护接地：是通过限制带电外壳对地电压或减小通过人体的电流来达到保证人身安全的目的。适当选择接地装置的接地电阻RE，就可以保证人身的安全。

　保护接地的基本原理���如果电气设备的外壳不接地当电气设备绝缘损坏，发生一相碰壳时，设备外壳电位将上升为较高的电压(大于相电压的一半)，人接触设备时，故障电流IE将全部通过人体流入地中，这显然是很危险的。

　保护接地及其作用

　为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，《煤矿安全规程》规定：“36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。”

　无保护接地时人体触电的分析：当供电系统绝缘电阻值足够大时(不考虑电容电流的影响)，通过人身的电流便会小于我国规定的30mA的极限电流;否则，人身电流将超过安全极限电流。例如，660伏系统，电网的绝缘阻值R=35ΚΩ，通过人身的电流为30mA。由此可知当电网绝缘值低于35ΚΩ，过人体的电流便会超过极限安全电流。

　有保护接地时人体触电的分析：因为人体与接地构成了并联，而人身电阻为1000Ω，接地极电阻为2Ω，通过电阻并联与电流有关，则通过人身电流比较小，因而是安全的。另外，有了保护接地的良好接地，大大减少了因设备漏电时，使其外壳与地接触不良产生的电火花。从而减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。

　四、低压配电系统接地形式

　低压配电系统按电气设备的接地方式不同分：IT;TT;TN,其中TN包括TN-C;TN-S;TN-C-S

　第一个字母表示电源的对地关系(工作接地情况)

　T：中性点直接接地

　I：中性点不接地或经阻抗接地

　第二个字母表示电气装置外壳的对地关系

　T：独立于电力系统接地点而直接接地(保护接地)

　N：与电力系统接地点进行电气连接(保护接零)

　第三个字母表示中性导体与保护导体的组合情况

　S：中性导体和保护导体是分开的

　C：中性导体和保护导体是合一的

　IT系统：电源端的中性点不接地或有一点通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地。

　TT系统：电源端的中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。

　TN系统：电源端的中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性线或保护线连接到此接地点。根据中性线和保护线的组合情况，TN系统的型式有以下三种：TN-S、TN-C和TN-C-S。

　配电系统导线代号：

　中性线：代号(N)保护线：代号(PE)保护中性线：代号(PEN)

　1.TN-S系统：整个系统的中性线和保护线是分开的。保护线上没有电流流过，设备外壳不带电，广泛用于中小企业以及民用生活中。

　2.TN-C系统：整个系统的中性线和保护线是合一的的。通常适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。

　3.TN-C-S系统：整个系统中的中性线与保护线部分是合一的，局部采用专设的保护线。

　五、保护接零

　定义：将电气装置正常情况下不带电的金属部分与系统零线连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体的伤害。

　保护接零的基本原理：没有保护接零措施时，在电气设备的某一相绝缘损坏以后，运行人员接触设备的金属的结构或外壳时形成电流流过人体回路，导致触电。有保护接零措施时，某一相绝缘损坏时，单相接地短路电流IK则通过该相和零线构成回路，使线路上的保护装置迅速动作，从而将漏电设备与电源断开，消除了触电危险，并使低压系统迅速恢复正常工作，从而起到保护作用。

　保护接零的注意事项1.严禁在保护零线上安装熔断器或单独的断流开关;2.在由同一台配电变压器或同一段母线供电的低压配电系统中，保护接零和保护接地不能混用;3.重复接地——零线的一处或多处通过接地体与地作良好的金属连接。

　保护接零和保护接地不能混用：1.系统并存保护接地和保护接零时，当部分设备实行保护接零，则另一某台接地设备发生某相碰壳对地短路，该设备的容量较大、熔体的熔断电流也较大时，碰壳所产生的短路电流将不足以使熔断器熔断，导致电源不能切断。2.接地短路电流产生的压降，将使电网中性线的对地电压升高到电源相电压的一半或更高，从而所有接零电气设备的外壳均带有该升高的电压。此时，人体接触运行中的接零电气设备的外壳，便会发生触电事故。

　六、重复接地：无重复接地时，当零线发生断线的同时，电动机一相绝缘损坏碰壳，这时，在断线处前面的电动机外壳上的电压接近于零值，而在断线处后面的电动机失去保护，外壳上的电压接近于相电压值。有重复接地时，在断线处前电动机外壳上的电压接近于零值，断线处后的电动机其保护方式变成保护接地，其外壳上的电压降低，所以提高了保护接零的安全性。

　重复接地的设置原则：1.零线重复接地：架空线路的干线和分支线的首终端;无分支的架空线路的沿线每1km处;电缆和架空线在引入屋内的进线处;车间内零干线的终端处;零干线很长时其中间的适当部位处。2.屋内设备接地时，将零线与所有低压开关等设备及控制屏的接地装置连接。3.低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω。4.在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10Ω的电力网中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω，重复接地不应少于三处。

　第四节 过电压保护(重要)

　低压电网电压保护

　1、欠电压保护：煤矿井下高低压防爆开关都具有欠电压保护功能。磁力起动器的控制回路就兼有欠电压装置的功能

　2、过电压保护1)内部过电压保护：主要采用压敏电阻(高压隔爆配电箱)、阻容吸收装置(馈电开关、磁力起动器)进行防护。2)外部过电压保：主要采用避雷针、避雷器、接地等措施进行防护。

　《煤矿安全规程》第四百五十九条：井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：(一)经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线，必须在入井处装设防雷电装置。(二)由地面直接入井的轨道及露天架空引入(出)的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好的集中接地。(三)通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。

　一、过电压的原因及危害1、过电压：超过正常的工作要求的电压。

　2、分类：内部过电压、大气过电压。1)内部过电压：操作过电压、谐振过电压、电弧接地过电压。2)大气过电压：直接雷击过电压、感应过电压、反击过电压。

　二、大气过电压：

　1、直接雷击过电压：1)“电容器”。2)雷电先导。3)迎雷先导。4)主放电阶段。5)直接雷击过电压。6)对于直接雷击过电压，一般采用避雷针或避雷线进行防护。

　2、感应过电压：1)感应过电压。2)感应过电压的保护，一般采用避雷器进行防护。

　3、反击过电压：1)反击过电压。2)反击过电压的保护。

　应使避雷针、避雷线与配电装置带电部分或接地网之间的距离符合要求。

　一、避雷针和避雷线的保护作用

　1、避雷针1)作用：防止建筑物(如水塔、楼房等)免遭直接雷击的侵袭。2)组成;接闪器、接地引下线、接地极。

　2、避雷线1)作用：防止架空线路(35kV及以上架空线路)免遭直接雷击的侵袭。2)设置：位于架空导线的上方。3)材质：35mm2镀锌钢绞线。

　防止直接雷击(架空线路、建筑物)

　应用举例：高压线35kV以上、水塔、楼房等。

　*4)雷电的形成：云的摩擦。

　二、避雷针和避雷线的保护范围

　1、避雷针的保护范围 1)避雷针的保护范围:能防护直击雷的空间。2)确定保护范围的方法：“滚球法”。

　避雷器：1、作用：防止电气设备因感应雷击过电压而造成的绝缘击穿损坏。2、接线：一端接被保护设备，另一端接地。3、要求;对地放电电压低于被保护设备的绝缘水平。4、种类：保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、压敏避雷器等。

　变电所的防雷保护：一、直击雷的防护

　1、防护方法：避雷针。2、避雷针的设置要求

　二、雷电入侵波的防护

　1防护方法：母线段上的阀型避雷器2、避雷器的设置要求：避雷器有一定的有效保护距离。

　三、进出线的防雷保护

　1、35～110kV变电所进出线段的防雷保护

　内部过电压及防护：一、内部过电压产生的原因

　1、操作过电压：1)切断空载线路或并联电容器组时：可能出现LC震荡，从而产生过电压。2)切断空载变压器时;可能出现磁能转化为电能。

　2、电弧接地过电压。

　3、谐振过电压：LC参数，出现LC谐振，从而引起过电压。

　内部过电压与电力网的结构、参数、中性点接地方式、断路器的性能、操作方式等因素有关。

　二、防护措施

　1、阀型避雷器2、压敏电阻3、阻容吸收装置4、调节电路参数5、装设电容器—破坏谐振。

　继电保护：一、继电器保护装置的作用与要求

　1、继电保护装置的作用1)不正常运行状态：过负荷、一相断线、一相接地。2)故障：短路。3)继电保护装置及作用：

　不正常运行状态时，发出信号，提醒工作人员及时采取措施;故障时，控制断路器跳闸。

　2、对继电保护装置的要求。1)选择性：切除故障部分，防止越级跳闸。2)速动性：尽快速切断故障，减少故障存在的时间。 3)灵敏性：指对故障或不正常运行状态的反映能力。

　用灵敏系数来反映4)可靠性

　不拒动、不误动。具体：有所偏重、如：线路保护偏重选择性、井下偏重速动性。

　二、常用保护继电器

　1、作用：用来接通或断开控制或保护回路。2、区别(与接触器)： 主回路(I≥5A)、继电器多用于控制电路(I≤5A)。输入信号(电量、非电量)=输出信号(电信号)。3、种类：电磁式继电器、感应式继电器、晶体管继电器。

　1)电磁式电流继电器①作用：当电流超过某一整定值时继电器动作。

　2)电磁式中间继电器(1)作用：A、提供足够数量的触点以便同时控制不同的电路。B、增加触点容量，以便接通断开较大的电流回路(如跳闸回路)。C、提供必要的延时特性，以满足保护及自动装置的要求。

　三、微机保护装置

　1、微机保护的优越性1)电力系统微机保护。2)微机保护的优点。

　2、微机保护的硬件组成

　电网的接地保护：一、绝缘监视装置：1、作用：监视电网的对地绝缘。2、绝缘监视装置的原理接线图及工作原理。 3、组成：一个三相五柱式电压互感器、三个电压表和一个电压继电器。4、信号显示：音响、灯光和掉牌。5 、缺点：动作无选择性

　二、零序电流保护

　零序电流保护是利用故障线路零序电流比非故障线路零序电流大的特点，实现有选择性的保护。

　第五章 井下供电与照明安全技术

　煤矿井下供电三大保护

　(一 )矿井低压电的电流保护

　一、常见过电流故障的类型

　低压电网运行中，常见的过电流故障有短路、过负荷(过载)和单相断线三种情况。

　短路是指供电线路的相与相之间经导线直接逢接成回路。短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。在井下中性点不接地的供电系统中，短路分为三相、两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。

　⑴短路故障发生的原因①线路与电气设备绝缘破坏。例如，绝缘老化、绝缘受潮，接线(头)工艺不合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低及大气过电压等。②受机械性破坏。例如，受到运输机械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，电缆敷设半径过小等。③误接线、误码操作。例如，相序不同线路的并联，带电进行封装接地线与带封装接地线送电，局部检修送电等。④严重隐患点。例如，“鸡爪子”、“羊尾巴”处。⑤带电检修电气设备。⑥带电移挪电气设备。

　⑵短路故障的危害：短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，它产生的电流很大，在短路点电弧的中心温度一般在2500℃~ 4000℃，可在极短的时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或爆炸.短路可使电网电压急剧下降，影响电气设备的正常工作。

　2、过负荷：过负荷也称为过载，是指实际流过电气设备的电流超过其额电流，又超过了允许的过流时间。从过流和时间两个量来说，都是相对量，必须具备过流和超时这两个条件，才称为过负荷。

　过负荷常烧坏井下电气设备，造成过负荷的原因有：电源电压过低;重载起动;机械性堵转和单相断相。其共同表现是：电气设备超允许时间的过电流，设备的温升超过其允许温升，有时会引起线路着火，甚至扩大为火灾或重大事故。

　3、断相：供电线路或用电设备一相断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫单相运行。断相时产生于供电线路，有时产生于设备内部，其断相的原因有：电缆与电缆的连接、电缆与用电设备的连接不牢，松动脱落或一相虚接而烧断;熔断器有一相熔断;电缆芯线受外力作用而断开。其危害主要表同为过负荷，即电动机电流增加，转矩下降，温度升高，甚至烧毁电动机。

　二、低压电网短路电流的计算

　低压电网短路电流计算的目的，其一是接最大短路电流选择开关设备，使开关的遮断电流大于所保护电网发生的最大三相短路电流;其二是接保护线路最末端的两相短路电流校验其保护装置的灵敏度，从而达到保护装置的要求。

　短路电流的计算，应根据井下低压电网的实际情况，力求计算过程简单，并设定一些条件。

　㈠计算低压电网短路电流的设定条件⑴低压共电系统的容量为无穷大时,变压器二次空载电压维持不变。⑵计算线路阻抗时，电缆的电阻值若小于其电抗值的三分之一，可忽略电缆的电阻。⑶计算低压电网短路电流可不计算高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和弧光电阻。

　㈡低压电网短路电流的计算

　短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简单，但不如公式法准确。

　三、低压电网过流保护装置的整定

　过流保护装置是煤矿井下电气设备使用最普遍的保护装置之一。《煤矿安全规程》规定：井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压保护功能;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备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护 。低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护的整定和校验，确保供电安全。

　3、电磁式过电流继电器的整定

　低压电网中使用的电磁式过电流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数装在矿用馈电子表开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。另一种是装在矿用磁力开关中的限流热继电器的电磁元件，主要用于支线和电动机的保护。它们都是电磁式的，如果作为短路保护使用时，无选择性。低压电网中电磁式过流继电器动作电流的整定应满足如下两个基本要求：一是被保护设备通过正常最大工作电流时，保护不应动作;二是被保护设备发生最小两相路时，保护应能可靠动作。

　4、电子保护器的电流整定

　电子保护器同时具有过负荷延时保护、短路瞬时动作等性能，是煤矿井下电气保护的发展方向。

　(二)漏电保护

　一、井下漏电故障的类型及原因和危害1、漏电和漏电故障

　漏电是指在电网对地电压的作用下，电流沿电网对地的绝缘电阻和分布电容流入大地，这一电流称为电网对地的漏电电流，简称漏电。

　在变压器中性点不接地的供电系统中，当电网中的任何一相，不论什么原因，使其绝缘遭到破坏，出现漏电时，它对电网的平衡影响很小，不会影响电动机正常运转。这种漏电隐患在供电中长期存在下去的现象，称为漏电故障。

　2、漏电故障的类型

　漏电故障是低压供电系统工程中的常见故障。若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到时破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常时，叫做集中性漏电;若供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下时，称为分散性漏电故障。在井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障类型，分散性漏电故障类型极为少见。

　3、常见漏电故障的致因

　井下工作环境较差，供电系统对地绝缘极容易受到破坏，常导致漏电故障的发生。归纳起来主要有如下几方面的原因。⑴电缆和设备长期过负荷运行，促绝缘老化;⑵电缆芯线接头松动后碰到金属设备外壳;⑶运行中的电缆和电气设备受潮或进水，使供电系统绝缘性能降低.⑷在电气设备内部随意增设电气元件，使元器件间的电气间隙小于规定值，导致放电而接地⑸导线芯线与地线错接;⑹电缆和电气设备受到机械性冲击或炮崩电缆;⑺人身直接触及一相导电芯线

　4、漏电故障的危害

　漏电故障会给人身和矿井的安全带来很大的威胁，因而必须进行严格的管理。当漏电电流的电火花能量达到瓦斯、煤尘最小点燃能量时，如果漏电处的瓦斯浓度在5%~16%时，即能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸;当漏电电流超过50mA时，可能引起电雷管的超前引爆，导致人员伤亡;当漏电故障不能及时发现和排除时，就可能扩大为相间短路事故;若人身触及一相带电导体或漏电设备外壳时，流经人身电流超过30mA的极限电流时，就有伤亡的危险。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取措施加以预防。

　二、低压检漏保护装置

　《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电电线上，应装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。加外，还能对电网对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是井下安全供电的有效措施。

　㈠漏电保护装置的动作电阻值

　漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础。电网系统总的绝缘电阻值规定为：1140V时不低于80kΩ;660V时不低于50kΩ;380V时不低于30kΩ;127V时不低于15kΩ。

　㈡电网对地电容电流的补偿

　井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布电容产生的电容电流往往会大超过极限安全电流。例如，当供电线路长为1000米左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达380m A左右，显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。对电容电流的补偿，可使用电抗器，产生感性电流来抵消电网对地的电容电流。补偿有三种情况，其一是完全补偿，但实际电网对地分布电容介变化的，不可能做到完全补偿;其二是欠补偿;其三是不用过补偿。

　㈢漏电保护方式

　煤矿井下变压器中性点绝缘的供电系统最常见的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序电流方向式、旁路接地式、自动复电式等几种。

　2、旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电保护原理：当人身触电功率或网路漏电后，馈电开关即切断供电线路电源,此时该漏电保护能够减少电动机及反电势以及电网分布电容在人体触及电网镍的电流.其原因是通过选相电路选择出故障相,通过执行电路(1KD~3KD)，使故障相接地，直接分流人体或漏电处的绝大部电流，实现检测后断电，选相后旁路，确保人身和矿井安全。

　3、零序电流方向式漏电保护

　在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电保护继电器。

　(三)接地保护

　一、保护接地及其作用

　为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，《煤矿安全规程》规定：“36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。”

　在井下变压器中性点不接地供电系统中，用导体把电气设备中所有正常不带电金属外壳、构架与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地

　二、井下保护接地系统

　井下各种电气设备装设单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危害。因此《煤矿安全规程》规定，将井下电气设备正常不带电的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带(钢丝)、铅皮和橡套电缆的地芯线或屏蔽护套用导线与埋在地下的接地极(主接地极、局部接地极)连接起来，形成一个总接地网。形成接地不仅降低了接地电阻，而且也能防止不同电气设备，不同相同时碰外壳带来的危害。

　井下保护接地网包括：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等。

　1、主接地极

　主接地极，一般设在主、副水仓或集水井内，但必须各段一块。其面积应不小于0.75mm2，厚度用不小于5mm的钢板制成。当矿井水为酸性时，还应加大其厚度或镀耐酸金属或用耐腐蚀钢板。如果矿井有多个水平时，各个水平应独立设置主接地极;若有几个水平时，不能设立主接地极的水平，应与有主接地极的水平形成接地网。为保证一个水仓的清理，两块接地极必须分设在两个水仓或两个水仓的集水井内。

　2、局部接地极

　根据《煤矿安全规程》规定，下列地点应装设局部接地极;

　⑴采区变电所(包括移动变电站和移动变压器)。

　⑵装有电气设备的硐室和单独装设的高压主电气设备。

　⑶低压配电点或者装有3台以上电气设备的地点。

　⑷无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。

　⑸、连接高压动力电缆的金属连接装置。

　局部接地极可设于巷道水沟或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6mm2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板;也可以用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋深不得小于0.75m。

　3、接地线

　⑴接地母线

　连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须应设置接地母线。采区变电所、采区配电点、其他机电硐室和几个水平电网的连接地线都必须应设置辅助接地母线。

　连接主接地极的母线，应采用截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2扁钢。

　⑵连接地线

　电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。

　橡套电缆的接地芯，除用作监测接地回路外，不是兼作其他用途;与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，应可靠接地。

　禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地线。每台设备均需用单独的连接导线与总接地网(包括接地母线、辅助接地母线)直接相连。禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。接地母线和主接地极、局部接地极的连接、接地导线直接与局部接地极的连接均要焊接。若采用其他形式的连接，其连接处不得产生接触电阻，否则应采取相应措施。

　三、接地装置的安装、检查和测定

　㈠　接地极安装

　1、主接地极安装

　主接地的构造及安装：安装时，应保证接地母线和主接地极连接处不受较大拉力，并应设有便于取出主接地极进行检修、检查的牵引装置，一般使用专用吊环和吊绳。

　2、局部接地极的安装

　局部接地极一般设置于水沟或潮湿的地方，对于其他地点的管状局部接地极，必须垂直打入地中，地中的长度不得小于1.5m，外露的部分应留有100mm以上，以便于检查，若局部接地极周围比较干燥，应用坑埋式，坑填有砂子、木炭和食盐的混合物，食盐和砂子的体积比例为6：1。

　㈡　接地装置检查

　有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备的保护接地，每班交接班时必须进行一次表面检查。其他电气设备的保护接地，由维修人员进行每周不少于一次的表面检查。每年至少对主接地极和将浸在水沟中的局部接地极提出来，进行详细检查一次。矿井水含酸性较大时，应适当增加检查次数。进行检查时，应着重检查连接情况和锈蚀情况。发现问题，应及时处理。对那些震动性较大及经常移动的电气设备，应随时加强检查。检查后或复查后要随时做好记录，并向有关领导汇报。需要特别注意的是，凡电气设备的保护接地，因损坏而未修复以前，禁止向其送电。

　㈢接地电阻的测定：井下接地电阻的测量，由电气管理人员(专人)负责，每季度对接地网接地电阻值至少测定一次，并记录，以备查阅。新安装的接地装置，使用前要进行测量。 在进行接地电阻测量时，一般使用便携式仪表，若在有瓦斯及煤尘爆炸的矿井测量，应使用本质安全仪表。否则必须采取一定的安全技术措施。

　(四)矿井电缆截面的选择

　一、矿井电缆截面的选择原则:1、首先要保证电缆不发热，也就是说负荷的电流不能超过电缆的允许电流，否则电缆将会发热，造成电缆损坏，甚至引起短路事故2、按电缆长期允许负荷电流预选电缆截面:

　(五)电压保护：电压保护包括欠电压保护和过电压保护。欠电压保护也叫做失压保护，它是指在供电过程中，由于某种原因，出现电网电压突然消失或急剧降低30%~40%，此时，保护装置使开关跳闸，自动切断电源。当电网电压恢复后，开关不会自动跳闸，不会自动恢复供电或用电设备自起动的一种保护装置。煤矿井下高压防爆开关和低压防爆磁力起动开关都具有欠电压保护的功能。高压防爆开关内装设有欠电压释放装置，通常叫做无压释放装置。低压防爆磁力起动开关的接触器在失压或欠压的情况下，接触器电磁吸合力不能保持吸合状态而释放，其起动控制回路中的自保节点已打开，只有电压恢复后人工重新起动，起动器才能送电。所以，磁力器起动的控制回路就兼有欠电压装置的功能，能够起到防止电动机低压运行时被烧毁和电动机自起动造成事故的作用。过电压是指在供电系统的运行过程中，产生危及电气设备绝缘的电压升高，称为过电压。一般超过额定电压15%以上。

　电气设备的安全运行，主要取决于设备的绝缘水平和作用于绝缘上的电压，而各种形式的过电压都有可能破坏电气设备的绝缘、烧毁供电线路，造成供电系统长时间停电的重大事故。依照过电压产生的来源，其可分为内部过电压和大气过电压两类。经由地面架线引入井下的供电线路和电机车架线，为防止大气过电压波及到井下，应在该线路的入井处装设防雷电装置，通信线路还应装有熔断保护器。煤矿井下的过电压主要是内部过电压，按其性质可分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等几种。供电系统中的误操作、一相接地和短路故障等是引起内部过电压的直接原因。

　减少过电压的技术措施⑴研制低截流和低重燃率的真空触头(其截流值为0.5A~1A)。⑵在感性负载上并联电容器或在10KV及其以下的母线上装设一中性点接地的星形接线电容器组。⑶负载端并联电阻—电容，可以有效地降低截流过电压和减少或阻止电弧重燃。

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