矿井防爆电气设备

矿井防爆电气设备付成道煤矿井下常见引爆瓦斯煤尘的火源带电作业；电缆火花；矿灯；信号照明电话系统；防爆设备失爆；放炮母线短路；非防爆电气设备；电机车火花；开关冒火、摩擦；静电瓦斯煤尘爆炸的条件瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：●有一定的瓦斯浓度（5%-16%），●具有一定能量、能点燃瓦斯的点火源或温度，●有足够的氧气（12%以上）；煤尘爆炸也必须同时具备三个条件：●煤尘本身具有爆炸性且在空气中悬浮的煤尘达到一定浓度（45g/m3~1500-2000g/m3），●有能引起煤尘爆炸的高温热源，●有足够的氧气（18%以上）；煤矿井下使用防爆电器设备的意义由以上瓦斯煤尘爆炸的条件可以看出，为了防止井下瓦斯煤尘发生爆炸事故，一方面要限制它们在空气中的含量，另一方面，要杜绝一切能够点燃矿井瓦斯煤尘造成爆炸的点火源和危险温度。煤矿井下可能引起瓦斯煤尘爆炸的火源由：电气设备的电火花、违章放炮产生的火焰、机械撞击和摩擦产生的火花、矿灯故障产生的火花、架线电机车或电缆破坏产生的电弧以及煤炭自燃、吸烟、明火等。电气设备正常运行或故障状态下可能出现火花、电弧、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定能量，可以成为点燃矿井瓦斯煤尘的点火源。因此煤矿井下使用防爆电气设备具有非常重大的意义。下面就五个方面的内容对矿井防爆电气方面的知识进行讲解：第一节：矿用防爆电气设备的类型及其通用要求第二节：防爆电器设备原理、标志第三节：防爆型电气设备的完好与失爆第四节：煤矿井下常见失爆现象第五节：煤矿机电设备完好第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求防爆电气设备：是指按照国家标准设计制造的不会引起周围爆炸性气体爆炸的电气设备。一、分类1、矿用一般型“KY”：专用于煤矿井下非防爆2、矿用防爆型“Ex”：按照GB3836-2010《爆炸性环境用电气设备》标准生产I类电气设备，专用于煤矿井下瓦斯气体环境按照GB3836-2010《爆炸性环境用电气设备》标准生产的防爆电气设备分为三种：Ⅰ类：煤矿用瓦斯气体环境；Ⅱ类：用于除煤矿用瓦斯气体之外的其它爆炸性气体环境；Ⅲ类：用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求一、类型防爆电气设备类型标志防爆电气设备类型标志隔爆型电气设备正压型电气设备p本质安全型电气设备i（ia,ib）充油型电气设备o增安型电气设备e无火花型电气设备n浇封型电气设备m特殊型电气设备S气密型电气设备h矿用一般型电气设备KY充砂型电气设备qExdⅠ第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求1、标志：为了从电气设备外观上能明显的了解它的类型，把防爆电气设备的类型（d,e,ia,……等）、级别和组别（Ⅰ,Ⅱ）连同防爆电气设备的总标志（Ex）按照一定顺序排列起来，构成防爆标志。例如：ExdⅠ--煤矿用（Ⅰ）隔爆型（d）电气设备ExdibⅠ--煤矿用（Ⅰ）隔爆（d）兼本质安全（i）型电气设备，其中本质安全回路为ib等级。矿用防爆电气设备的外壳明显处，均有清晰永久性凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。（各种防爆类型解释见矿山供电技术187页）第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求2、现行防爆电气设备的国家标准现行的防爆电气设备的国家标准为GB3836-2010《爆炸性环境用电气设备》，2010年8月9日发布，2010年8月1日实施。本标准共分为四个部分：①GB3836.1-2010通用要求②GB3836.2-2010隔爆型“d”③GB3836.3-2010增安型“e”④GB3836.4-2010本质安全型“i”第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求现国家标准GB3836-2010《爆炸性环境用电气设备》，与GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用防爆电器设备》相比，有以下重要改变：1、标准名称的修订，即将《爆炸性气体环境用防爆电器设备》改为《爆炸性环境用电气设备》（爆炸性环境：大气条件下，可燃性物质以气体、蒸汽、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气构成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境）；2、设备分类增加了Ⅲ类(爆炸性粉尘用电气设备)第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求3、增加了超声波能量限制,电磁辐射能量限制和静电要求及设备保护级别(EPL：根据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境及煤矿甲烷爆炸性环境所具有的不同特征而对设备的保护级别)…………4、在Ⅱ类电气设备的含轻金属外壳材料中增加了对轻金属含锆量的要求；5、重新引入了设备使用环境条件；6、在型式试验中主要增加了接地连续性试验和非金属性材料表面起电试验；7、在温度一章增加了外部热源或冷源作为环境影响的因素第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求二、通用要求1、通用要求防爆电气设备的通用要求是各种电气设备都具有的性能，主要包括：①温度：防爆电气设备使用的环境温度为－20～60℃；设备表面可能积聚煤尘时，表面温度不应超过150℃，当不会堆积或采取防止积聚措施后，不应超过450℃。②电气设备与电缆的连接应采用防爆电缆接线盒，电缆的引入引出必须用密封式电缆引入装置，并应具有防松动、防拔脱措施。③对不同的额定电压和绝缘材料，电气间隙和爬电距离都有相应的较高的要求。第一节矿用防爆电气设备的类型及其通用要求④具有电气或机械闭锁装置，有可靠的接地及防止螺钉松动装置。⑤防爆电气设备如果采用塑料外壳，须采用不燃性或难燃性材料，并保证塑料表面的绝缘电阻不大于1×109Ω，以防积聚静电，还必须承受冲击试验和热稳定试验。⑥防爆电气设备限制铝合金外壳，防止与钢铁摩擦产生大量热能而形成危险温度。⑦防爆型电气设备，必须经国家的防爆试验鉴定。2、防护等级①防外物②防水例如：IP54：5防止影响产品正常运行的灰尘进入壳内，4防止任何方向的喷水对产品的有害影响。第二节防爆电器设备原理、标志第二节防爆电器设备原理、标志一、隔爆型电气设备1、隔爆型电气设备的特征共同特征：将正常工作或事故状态下可能产生火花的部分放在一个或分放在几个外壳中。这种外壳应能承受可能进入其内部的可燃性气体的爆炸，而不至于损坏或产生永久性变形，并且不致使内部产生的火焰通过外壳上任何接合面或孔眼点燃外部的可燃性气体。因此，要求隔爆外壳具有隔爆性和耐爆性。隔爆性，又称不传爆性。耐爆性，指隔爆外壳的机械强度。第二节防爆电器设备原理、标志2、隔爆型电气设备隔爆原理⑴间隙隔爆：内部爆炸火焰通过结合间隙向外传播时，金属壳体的吸热灭火和冷却作用，使火焰熄灭并降温，避免传爆；⑵外壳具有足够强度，壳体内发生最严重的爆炸时，所产生的高温不致使外壳损伤，所形成的压力不致使外壳变形或损坏。3、标志矿用隔爆型电气设备ExdI第二节防爆电器设备原理、标志二、增安型电气设备1、防爆原理正常运行条件下和规定的过载条件时，不产生电火花和危险温度，在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像。2、防爆措施①防护外壳；②加大电气间隙与爬电距离；电气间隙：指两个导电部分间的最短空间距离；爬电距离：指两个导电部分间的沿绝缘材料表面的最短距离；第二节防爆电器设备原理、标志常见电压等级最小爬电距离和最小电气间隙③提高绝缘等级；④电路和导线可靠连接；⑤加大导线截面等。3、标志矿用增安型电气设备ExeI452510最小爬电距离（mm）18106最小电气间隙（mm）1140V660V127V电压等级第二节防爆电器设备原理、标志三、本质安全型电气设备1、防爆原理本质安全型电气设备的防爆原理是：通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆。①限制能量；②限制功率（最大约25W）；③限电流和限电压；④正常工作与规定的故障状态；⑤电火花与危险温度。第二节防爆电器设备原理、标志2、防爆措施⑴电源：（1）限电压；（2）限电流；（3）双重化。⑵负载：（1）限电感；（2）限电容；（3）双重化。3、本质安全型电气设备的特点：①结构简单、体积小、重量轻；制造、维修方便、投资少；安全性能可靠。本安型是一种比较理想的防爆设备,在满足技术要求的情况下，应优先选用。②本质安全型电气设备的外壳可采用金属、塑料及合金制成。外壳必须具有一定的强度，并具有一定的防尘、防水、防外物能力。采用合金外壳的材质中的含镁量不超过0.5％，以防止由于摩擦产生危险火花。第二节防爆电器设备原理、标志③本质安全型电气设备的电源有两种：独立电源：指干电池、蓄电池、光电池和化学电池等。外接电源：指经电网引入、经电源变压器供电的电源。④煤矿井下使用的本质安全型电气设备的电源大多数是从电网引入经电源变压器整流后的电源，一般为隔爆兼本质安全型。4、分类及标志①本质安全型电气设备分为：单一式和复合式单一式：指电气设备的全部电路是由本质安全电路组成的。复合式：指电气设备的部分电路是本质安全型电路，另一部分是非本质安全型电路第二节防爆电器设备原理、标志②本质安全型电气设备的级别：本质安全型电气设备根据安全程度的不同分为ia和ib两个等级。ia等级是指电路在正常工作和一个或两个故障时，都不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5；两个故障时，安全系数为1。ib等级是指正常工作和一个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5。从安全等级划分标准和技术要求上可以看出，ia等级的本质安全型电气设备的安全程度和设计制造要求高于ib等级。③本质安全型电气设备的标志为“i”。矿用本质安全型电气设备“ExiI”矿用隔爆兼本质安全型电气设备，本质安全回路等级ia级“ExdiaI”或“ExdibI”第三节防爆型电气设备的完好与失爆第三节防爆型电气设备的完好与失爆一、完好与防爆的关系完好的电气设备（包括小型电器、电缆）必须达到防爆标准，而符合防爆标准的电气设备（包括小型电器、电缆）不一定是完好的。例如：开关非防爆部件变形受损，缺少非防爆部件等。必须、一定不一定、可能完好电气设备防爆电气设备第三节防爆型电气设备的完好与失爆二、完好1、机电设备完好标准的原则要求①零部件齐全完整；②性能良好，出力达到规定；③设备防护装置齐全；④设备环境整洁；⑤与设备完好有直接关系的记录和技术资料齐全准确；⑥小型电器及电缆等对矿井安全直接相关，列入完好标准要求。三、失爆防爆电气设备的隔爆外壳失去耐爆性或隔爆性的现象。第三节防爆型电气设备的完好与失爆1、隔爆型电气设备的失爆原因及预防措施⑴失爆原因：①由于维护和检修不当，防护层脱落往往使隔爆面上出现砂泥灰尘等杂物，某些用螺钉紧固的平面对口接合面出现凹坑，使隔爆面间隙增大。②井下电气设备由于移动或搬运不当而发生磕碰，使外壳变形或产生严重的机械伤痕，严重时可能增加接合面间隙。③装配时产生严重的机械划痕。④隔爆面上产生锈蚀现象，增大粗糙度。⑤由于不熟悉设备的性能，在装卸过程中没有采用专用工具或发生误操作。⑥螺钉紧固的隔爆面，由于螺孔深度浅或螺钉太长，而不能很好地紧固零件等等。第三节防爆型电气设备的完好与失爆⑵失爆的危害失爆设备内部发生爆炸时火焰会传到壳外，与井下可燃、爆炸性混合气体或爆炸性粉尘直接接触，引起矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸，造成重大事故。⑶预防措施①坚持管理、装备、培训并重的原则；②当设备使用时间超过寿命期或过于陈旧时，要更换新设备或进行现代化改装（改装后，经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验）；③加强定期防爆设备的管理，做好检查督促工作，严禁使用失爆设备。第四节煤矿井下常见失爆现象第四节煤矿井下常见失爆现象煤矿井下常见失爆现象类型有：1、由于隔爆接合面严重锈蚀，有较大的机械伤痕凹坑，连接螺钉未压紧而使它们的间隙超过规定值，因此失爆；2、因矸石冒落砸伤，支架变形挤压，搬运过程中严重碰撞而使外壳严重变形；因隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的链接螺栓折断，螺扣损坏，连接螺栓不齐全等，而使