煤矿电气安全—新龙煤矿讲座

煤矿电气安全杨一平许昌职业技术学院一、煤矿企业对供电的基本要求1、供电可靠：井下不间断供电；全部负荷；双回路电源。2、供电安全：人身安全，设备安全。3、供电经济：保证供电质量，经济、合理。二、矿井供电电压等级1、35KV：矿井地面变电所电源电压。2、10KV或6KV：井下高压配电电压和高压电动机的额定电压，井下高压不得超过10KV。3、3.3KV或1140V：综合机构化采煤工作面电气设备的额定电压。4、660V：井下低压电网的配电电压。5、380V：地面或井下小型设备配电电压。6、220V：地面或井下新鲜风流大巷的照明电压。7、127V：井下照明、信号、手持式电气设备及电话的最高限额电压。8、36V：煤矿井下电气设备的远距离控制电压。9、直流250V、550V：井下直流架线电机车常用的额定电压。三、矿井供电系统由煤矿地面变电所的变压器、配电装置、供电线路将电源输送给中央变电所，采区变电所再经过变配电及供电线路送至电气设备（负荷），便组成了矿井供电系统。四、煤矿常用的电气设备煤矿电气设备分为两大类：（1）煤矿一般型电气设备：标志KY有防护功能，但不防爆，仅适用于煤矿地面及低瓦斯矿井中的井底车场及总进风大巷。（2）矿用防爆电气设备：标志：Ex按GB3836.1—2000标准生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备。采掘工作面必须使用防爆电气设备。矿井地面变电所区域变电站地方发电厂6KV至西冀变流设备主水泵至东冀母线联络主水泵变流设备其他井下中央变电所同右井筒电缆提通空升风压机机机地面低压用电GKW-1大巷铠装电缆工作面配电点工作面配电点工作面负荷工作面负荷6KV移动变电站KSGZY1140VPB3-6PB3-6KSG6000/690VDW80采区变电所图3-1典型深井供电系统至其它用电设备矿用防爆型又分为：Ⅰ类：用于煤矿井下，可在CH4混合物爆炸性混合物环境。Ⅱ类：用于工厂，除CH4以外爆炸性混合物环境。在选用时，一定要注意矿用防爆型电气设备的防爆标志“EX”和代号，如：隔爆系代号为“D”等。1、防爆设备：按规定的条件设计制造的，不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。如：防爆电机、开关、灯具、仪器仪表、电话等。(一)、基本概念与通用要求2、防爆设备类型：共有十种类型充砂型q；正压型p；充油型o；无火花型n；特殊型s；隔爆型d；本质安全型i；增安型e；浇封型m；气密型h防爆设备的国家标准防爆设备的国家标准是GB3836—2000矿用一般型的国家标准为GB12173设备的设计、制造、检验均应以该标准为依据。3、类别、组别类别：按使用环境的不同分两大类。Ⅰ类：用于煤矿井下，可在CH4混合物爆炸性混合物环境。Ⅱ类：用于工厂，除CH4以外爆炸性混合物环境。组别：按电气设备的允许最高表面温度分组，T1—T64、电气间隙与爬电距离a.电气间隙：指两个裸露的导体之间的最短距离，即电气设备中有电位差的金属导体之间通过空气的最短距离。b.爬电距离：两个导体之间沿其固定绝缘材料表面的最短距离，也就是在电气设备中有电位差的相邻金属零件之间，沿绝缘表面的最短距离。5、防护等级防护等级：指防外物和防水能力。如IP43IP外壳防护等级标志。第一个数表示防外物，第二位数表示防水数字越大，等级越高。防外物共7级，防水共9级。6、通用要求（1）环境温度为-20℃—40℃，气压为（0.8—1.1）×105Pa（2）外壳如采用塑料外壳，应有不燃性或难燃性，防静电，承受冲击试验和热稳定试验。（3）限制使用铝合金外壳。（4）紧固件是防爆设备的主要零件。组成：螺栓、螺母、弹簧垫组成。隔爆型应采用护圈式紧固件。（5）应设置连锁装置。（6）固定在设备外壳隔板上，绝缘套管不易吸湿。（7）功率在250w，电流在5A以上Ⅰ类设备，连接要用接线盒和连接件。（8）接线端子符合要求。（9）引入装置的密封圈应起到密封和防松作用，具有防松和防止拔脱装置。（10）设备要良好接地。（11）应有明显的防爆标志。7、矿用设备通用要求①外壳应具有一定的防护能力。②具有良好的防潮性能，保证绝缘性能。③在保证技术要求前提下，尽量减小体积、重量。④要有良好的防爆性能。(二)、矿用电气设备的防爆技术1、间隙隔爆技术2、本质安全技术3、超前切断电源和快速断电技术①屏蔽电缆和漏电继电器配合，超前切断电源。②快速断电技术：故障形成最小时间不少于5ms安全断电时间为2.5～3ms4、增加安全措施（程度）(三)、防爆电气设备的使用要求：1、电气设备的选用符合《规程》444条的要求。2、普通携带式测量仪表，必须在瓦斯浓度1.0%以下的地点使用，并实时监测。3、井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线，检修或搬迁前应制定安全措施。措施：切断电源→检查瓦斯→在其巷道通风流中瓦斯浓度低于1.0%时→验电→无电后放电→开关手把闭锁→悬挂“有人工作，不准送电”警示牌→检修工作完毕，方可摘牌送电，中途不得换人。4、操作设备遵守规定（井下）。5、防爆设备入井前应取得“两证一标志”。6、失爆设备应立即更换或处理，不得在井下继续使用。7、“三开一防”（开盖报警、开盖断电、开盖闭锁及防止非专职人员擅自开盖操作(四)、煤矿常用的防爆电气设备1、隔爆型电气设备隔爆型电气设备，具有良好的隔爆和耐爆性能，既耐爆又不传爆。（1）防爆原理：“隔爆外壳”（解释）a、耐爆性：当瓦斯浓度在9.5%时，爆炸压力的理论值为0.8～0.82MPa，爆炸后的温度大致在1850℃左右，实际爆炸压力约为0.716MPa，并且随外壳的形状、容积大小、接合面间隙等因素变化。耐爆性由外壳机械强度满足：一般采用钢板或铸铁制成，设计时，以0.8MPa和2200℃来设计，并留有安全系数，钢板，最小厚度3～4mm，铸铁为6mm。b、隔爆性：由外壳装配接合面的结构参数（如宽度、间隙、表面粗糙度）来保证的，主要起散热作用。（2）防爆措施：对隔爆外壳的形状、材质、容积、结构等有特殊要求。a.长方形外壳爆炸压力最小，球形外壳爆炸压力最大。b.其他条件一定时，容积对压力的影响不大。c.尽量避免采用多空腔结构，压力重叠，长、宽、高之比也不要过大。d.隔爆结合面及隔爆结合面间隙（安全间隙）。（3）技术要求a.隔爆面结构参数b.法兰的变形c.防腐蚀d.紧固件的防锈、防松e.引入装置、接线盒、透明件、衬垫等。2、本质安全型电气设备（1）“本质安全”从根本上解决安全问题；本质安全电路是指在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。全部采用本质安全电路的设备称为本质安全型电气设备。通风、信号和控制等装置，应优先选用本质安全型设备（2）火花放电：火花放电、弧光放电、辉光放电、低压大电流、高压击穿、高压小电流(五)、失爆及常见失爆现象失爆：隔爆设备失去耐爆性或着隔爆性。常见失爆现象：1、外壳严重变形或出现裂缝2、缺紧固螺丝或有螺丝但未拧紧3、无电缆接线嘴、缺密封圈和金属档板4、隔爆面有锈斑，或有油漆5、联锁装置失效6、隔爆间隙超过安全间隙(六)、真空开关技术1、结构特点及灭弧原理真空开关中的陶瓷管壳中密封一对盘状动、静触头，动触头的导杆穿过波汶管伸出真空开关外与电磁操作机构相连，开关管内部抽成高真空，动触头在外部大气压力下与静触头自然闭合，只有在电磁操作机构断路弹簧的作用下才能将动、静触头分断。2、真空开关的优点（1）真空介质强度高，恢复快，熄弧能力强，分断电流能力大。（2）真空电弧产生在密闭的真空开关管内，不向外飞弧，使用特别安全，防爆性能特别好。（3）真空电弧小，燃弧时间短，触头磨损小，电寿命长。（4）真空触头开距小（1—2mm）（5）体积小，重量轻。《煤矿安全规程》454条规定：40KW及以上的电动机，应采用真空电磁起动器控制。(七)、井下电气设备的检查、维护、修理和调整《规程》488条规定：（1）电气设备的检查、维护和调整，必须由电气维修工进行，高压电气设备的修理和调整工作，应有工作票和施工措施。（2）高压停、送电的操作，可根据书面申请或其他可靠的联系方式，得到批准后，由专责电工执行。（3）采区电工在特殊情况下，可对采区变电所内高压电气设备进行停、送电的操作，但不得擅自打开电气设备进行修理。《规程》490条规定：应按规定的检查周期对电气设备和电缆进行检查和调整（P262表11）①防爆性能：每月1次②继电保护检查整定：每6个月1次③高压电缆的泄漏和耐压试验：每年1次④绝缘电阻的检查：每6个月不少于1次⑤固定电缆的绝缘和外观部检查：每季1次⑥橡套电缆绝缘检查：每月1次⑦接地电阻值测定：每季1次(八)、《规程》对电气设备使用的绝缘油的有关规定电气设备使用的绝缘油的物理、化学性能检测和电气耐压试验，每年应进行1次，但对操作频繁的电气设备使用的绝缘油，应每6个月进行1次耐压试验。油断路器经3次切断短路故障后，其绝缘油应加试1次耐压试验，并检查有无游离碳。不符合标准的绝缘油必须及时处理或更换，油浸电气设备的绝缘油应定期检查，并保持规定油量。更换和试验矿用设备绝缘油应有记录。五、矿井电网的保护保护种类保护分类保护范围方法和手段举例漏电保护电网绝缘降到某一数值时动作漏电继电器选择性漏电保护将漏电的回路选择出来动作选择性漏电继电器漏电闭锁漏电回路不消除漏电不能送电有漏电闭锁的漏电继电器漏电保护保护接地防止人员触电，防止电火花引燃爆炸性气体保护接地系统过电流（负荷）保护1、设备出现连续的过负荷时动作2、设备由于过负荷而出现异常时动作1、过电流（负荷）继电器2、过热继电器短路保护对电气系统或设备出现短路时动作1、短路继电器2、熔断器接地保护电流保护欠电压保护当电压消失或低于某一数值时动作1、防止设备自起动；2、防止电压过低时电气设备过热1、欠电压继电器2、无电压继电器3、磁力起动器的电磁铁低电压释放过电压保护1、保护大气过电压引入井下2、保护操作过电压1、避雷器2、熔断器3、压敏电阻4、R-C吸收装置断线保护局部通风机电动机一相断线时动作断线保护装置风电、瓦斯电闭锁风、瓦斯必须在规定的限度下方可向掘进工作面送电风电、瓦斯电闭锁装置风电瓦斯电闭锁断线保护电压保护1、过流保护（1）过流：I实I额。过流是指电气设备发生短路、过载、断线故障时，流过电气设备和供电线路的电流超过它们的额定电流。（2）过流危害：过电流不及时得到控制，不仅烧坏电气设备，还可能引起电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。（3）过流保护的作用当电气设备及电缆中电流超过规定额定电流时（出现短路、过载时），保护装置能在规定时间内快速切断故障处电源，防止事故扩大，避免造成灾害。（4）过流保护装置a、熔断器b、电磁式过流继电器c、感应式过热继电器d、电子保护器（5）过流保护装置的整定值：a、对保护电缆干线的馈电开关：I2≥IQe＋Kx∑IeKx—需用系数取0.5～1IQe—容量最大一台电机启动电流b、对保护一个负载的电缆支线：I2≥IQIQe=（1.5～1.8）Ie（绕线型电动机）IQe=6Ie（鼠笼型电动机）Id(2)c、校验灵敏度：——≥1.5I2Id(2)：被保护电缆干线或支线距电源变压器最远点的两相短路电流值。d、如灵敏度不满足要求，可采取：①加大电缆截面；②减少Id(2)：被保护电缆干线或支线距电源变化器最远点线路长度；③换大容量变压器或变压器并联使用；④增设分段保护开关。e、由Id(3)max校验开关设备的分断能力。（6）熔体额定电流的选择：IQe①对保护电缆干线的熔体：IR=————＋∑Ie1.8～2.51.8～2.5：容量最大的电动机起动时保证熔体不熔化的系数。IQe②对保护电缆支线的熔体：；IR=————1.8～2.5③对保护照明负荷的熔体：IR≈Ie。④选用的熔体按两相短路电流最小允许值、最小允许电缆芯线断面、最小允许的长时负荷进行校验，合格后方可使用。Id(2)⑤按两相短路电流进行校验：——≥4～7IR如不满足，同样按上述四种办法改进。（1）漏电的种类：①集中性漏电：漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平正常。②分散性漏电：指某条线路或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。