矿用橡套电缆故障电火引燃矿井沼气故障形成时问的测定

矿用橡套电缆故障电火引燃矿井沼气故障形成时问的测定1绪论众所周知，矿用低压橡套电缆是煤矿井下供电网路中最薄弱的环节。它经常受到各种机械创伤形成外露电火、矿井瓦斯爆炸、外因火灾等重大恶性事故，多因电缆故障电火引起。据全国煤矿重大伤亡事故调查…表明，统配煤矿每年发生几百起电缆着火事故。调查还表明，矿井外因火灾几乎都是电火灾。在此期间发生的255次重大爆炸事故，42次是由电缆故障电火引起的，占电火引燃爆炸事故的37％，占总爆炸事故的16％。矿用低压橡套电缆着火和引爆事故率高的主要技术原因是：(1)矿用低压橡套电缆遍及矿井各个角落，深人采掘工作面，尤其是移动电缆，不能固定敷设，只能随采掘机械移动受其拖曳。因此，它经常会受到冒顶、片帮砸伤；被采掘机械拉断或被挤压、弯曲所伤害，被采掘机组截齿切割；由爆破飞行物刺伤等。受电缆或发生漏电，或形成短路从而形成外露电火——放电火花或短路电弧。继而，使电缆着火或引起甲烷——空气混合物爆炸。(2)现有的采区供电系统的保护切断时间长，一般为80—250ms，而且，以电流有效值或瞬时值为动作整定值的过流保护装置，存在着保护“死区”。经常是电缆已着火，过流保护却拒绝动作。综上所述，由于橡套电缆不能用隔爆外壳进行保护，故此，矿用电缆的防火，防爆技术任务，实质是解决矿井或采区电网的整体防火，防爆安全的中心任务。矿井电网整体防火，防爆安全的发展方向，应该是采取一个构成系统整体抗灾能力的统一的安全措施，以防止电网形成故障外露电火。解决上述技术任务合理的安全措施，就是缩短故障电流存在的时间，即在故障电火形成之前，快速切断电网或区段。为实现这一目标，就必须首先对电缆受损出现故障，继而释放出点明火的时间加以研究。本文所述研究工作，以国外的研究成果为借鉴，以模拟试验为手段，通过大量艰苦试验，验证了国外的结论；获得了电缆故障电火花形成时间的数据和曲线，为我国“矿井电网快速断电安全技术”的开发研究，提供基础数据，确定“快速断电”的时间指标。2基本概念与实验参数的确定2．1基本概念2．1．1电缆橡胶护套的密封作用能量的传递和转化需要一定的时间，这是一条公理。橡套电缆的芯线，从发生漏电，至形成放电火花；从发生短路至形成电弧，均需要一定的时间。而从放电火花或短路电弧出现，至穿透护套，形成外露电明火，也需要有一定时间。决定上述时间长短的主要因素除电缆芯线(作为放电的电极)的几何尺寸(电极散热效应)之外，主要是橡胶护套的密封作用。当电缆被砸、被拉、被挤压、被弯曲扭转受内伤，形成主芯线对地漏电，或相间短路时，放电火花或电弧被橡胶护套密封；当电缆被钢锲刺伤时，由于护套的弹性，放电也被橡套密封一段时间。从放电火花被保护套密封，至烧穿护套形成外露电明火的时间间隔，称为护套密封时间，用Tm表示。2．1．2橡套电缆的故障形成时间我们定义：从矿用低压橡套电缆流过短路电流瞬时，至电缆着火的时间间隔，称为电缆着火的故障形成时间，用Txh表示：从矿用低压橡套电缆受机械创伤形成漏电或短路时，至形成外露电火引燃爆炸危险浓度甲烷——空气混合物的时间间隔，称为电缆引燃的故障形成时间，用Txb表示，可表为：---------式中：Td一从电缆屏蔽层受伤(或某一芯线受伤)的瞬时，至形成单相对地漏电或相间短路的时间；Ty一明火放电引燃爆炸危险浓度甲烷一空气混合物的延迟时间。国外和我国的研究表明，一般Ty=80—200us。为了简化讨论我们忽略不计Ty，则电缆电火引爆的故障形成时间为：--------即我们认为，出现电火的瞬时爆炸危险浓度的甲烷一空气混合物编引被引燃。2．2故障型式的模拟2．2．1电缆着火故障模拟2．2．2电缆电流值的确定一般，电缆着火事故多发生在过流保护的“死区”，即最小两相短路电流小于网中最大电动机起动电流的情况下。不同电压等级采区供电网的“死区”电流值如表1所示。---------考虑到实验室模拟条件与实际短路情况的偏差，取严酷系数为5，考虑了环境温度为65~C并计入系统阻抗、变压器阻抗、电弧电阻等因素，则取模拟短路电流值为：-------2．3短路点模拟将橡套电缆护套切口，人为地将两相或三相动力芯线短接，然后补封切口，第二种型式，短接后不补护套，裸露短接点。速度矿井巷道或工作面冒顶、岩(煤)块自由落体的末速度取决于顶板的高度。根据《煤矿安全规程》第五十条之规定，采区上下山和平巷的高度-------标签：电缆时间