井下用电安全教案

井下电气安全第一节井下电气保护一．概述1.矿井用电负荷分级及对供电的要求1）用电负荷分级由于不同的用电负荷在安全生产中的地位与作用有所差异，因此它们对供电的需求不尽相同，如矿井提升、通风、调度等负荷，对供电有较高的要求。根据矿井用电负荷的重要性和停电后的影响不同，矿井用电负荷可以分为以下三级：⑴一级负荷。因突然停电，可能造成人身伤亡或者重要设备损坏，造成重大经济损失者，属于一级负荷。如：主通风机、主排水泵、副井提升机、矿调度指挥中心等，此类负荷应采用来自不同电源母线的两回路进行供电，以确保供电的可靠。⑵二级负荷。因供电突然中断，给矿井造成大量减产或较大经济损失者，属于二级负荷。如：采区变电所、空气压缩机站、综合机械化采煤设备等，此类负荷一般采用双回路或环行线路供电。⑶三级负荷。不属于一级、二级负荷的其他用户或用电设备，属于三级负荷。如果这级负荷的供电突然中断，对煤矿的生产一般没有直接的影响。如：矿区家属区、机械厂等，此类负荷的供电只需采用一回路即可。2）对矿井供电的部分要求。⑴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。正常情况下，矿井电源应采用分裂运行方式，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。⑵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，其余回路应能负担全部负荷。⑶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。⑷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：高压不超过10000V；低压不超过1140V；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；远距离控制线路的额定电压不超过36V。⑸升降人员和主要井口绞车的信号装置的直接供电线路上，严禁分接其他负荷。2.电气保护装置的任务电能是煤炭生产的动力能源，供电的安全与可靠显得尤其重要。从矿井地面变电所到井下工作面，使用着大量的输配电线路、电气设备及其控制装置。在煤矿井下特殊的运行环境中，输配电线路或电气设备可能发生不同类型的故障或事故，影响系统的正常供电和安全运行。例如，供电系统中发生短路、过载等电气故障时，不及时控制故障的发展将可能导致电气火灾、瓦斯爆炸等事故；矿井地面变电所的停电事故将造成提升运输系统、通风系统、排水系统的瘫痪，甚至引发更为严重的煤矿事故。电气保护装置作为供电系统的电气安全保护设施，可以针对具体的电气故障或隐患，实现有效的防范与控制。在供电系统中使用的电气保护装置有多种类型，其主要任务有两项：一是在系统的设备或线路发生故障时，其保护装置迅速准确地发出跳闸命令，使故障设备或线路及时从系统中断开，以最大限度地减少对设备或线路本身的损坏，降低对系统安全供电的影响。二是反应电气设备或线路的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行可能引起事故的部位予以切除。例如，在采区供电系统中，检漏继电器可以在人身触电时及时做出反应，和开关配合动作，保证人员的安全。在矿井提升机电控系统中，当提升机过负荷或供电中断时，过负荷及无电压保护装置能使提升机自动停止运转；当提升速度超过规定速度的15%时，过速保护装置可以使提升机自动停止运转，实现安全制动。这些电气保护装置与其他的诸多保护融为一体，使设备的使用安全性、可靠性得以提高。3.井下电气保护的类型煤矿井下使用的电气保护种类较多，《煤矿安全规程》要求使用的保护主要有：漏电保护（保护无选择性漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁）、过电流保护（包括短路保护、过负荷保护、断相保护）、保护接地、电压保护（包括过电压保护、欠压保护）、风电甲烷闭锁等，其中前3种以其在供电系统中的地位并称三大保护。井下部分电气设备汇集多种保护，可以实现必要的保护功能。例如，矿用隔爆型高压真空配电装置与矿用隔爆型智能化低压保护箱配套用于移动变电站高、低压两端，作为矿用隔爆型移动变电站的高低压配电开关，并可对移变和低压电网进行保护，保护功能有过载、短路、欠压、超温、低压侧保护等。矿用隔爆型多功能手提式开关用以控制小型防爆电气设备（如局部通风机、照明信号综合保护装置、回柱绞车等三相鼠笼式异步电动机），具有失压、过载、短路、断相和漏电闭锁保护功能。煤电钻使用的综合保护装置具有漏电、漏电闭锁、短路、过负荷、断相等保护功能。4.对电气保护装置的要求1）《煤矿安全规程》对装设电气保护装置有如下规定：⑴地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下由采区变电所、移动变电所、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。井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置。⑵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、接地和欠压释放保护。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。⑶井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：经由地面架空线路引人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；通信线路必须在入井出装设熔断器和防雷电装置。⑷井下照明和信号装置，应采用具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置配电。⑸所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。⑹提升装置必须装设下列保险装置：防止过速装置，过负荷和欠电压保护装置、限速装置、深度指示器失效保护装置等。2）对电气保护装置动作性能的基本要求是可靠性、灵敏性、速动性及选择性。四项要求之间紧密联系，即矛盾又统一。⑴可靠性。可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生其动作的故障时，应正确动作，不应据动；而在任何该保护装置不应动作的情况下，则不应错误动作。可靠性是对保护装置性能的最根本要求。保护的可能性主要由配合合理、质量和技术性能优良的保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。⑵灵敏性。灵敏性是指保护装置对故障的反应能力。保护装置对轻微的故障应能做出必要的反应，如在线路上出现较小的短路电流是，熔断器必须动作。对熔断器、过电流继电器整定计算时，应进行灵敏度校验。⑶速动性。保护装置应尽快地切除故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，如在发生短路、单相直接接地等严重电气故障时，保护装置必须及时动作，以防恶化成严重的电气事故。⑷选择性。选择性是指首先有故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护拒动时，才允许由相邻设备或线路的保护切除故障。如漏电保护装置在动作时，应针对发生故障的线路，有选择地动作，否则会扩大停电范围，影响系统中其他线路正常运行。可以看出，不同类型的保护装置对以上要求的侧重有所不同，因此在选用、设计保护装置时，应从全局出发，统一考虑。第二节井下低压电网的保护二．井下低压电网的保护1.各种保护的特点及作用井下低压电网中安设的电气保护装置种类较多，现以三大保护为例作介绍。1）漏电保护。随着煤矿井下用电设备数量的增大和电压的升级，供电与用电的安全问题日益突出。其中漏电故障具有危害大、发生率高、突发性强、分布范围广、不易察觉等特点，成为影响电力系统安全运行的重要因素。漏电故障的防治工作主要是从电缆、电气设备、保护装置的选用、检验、安装、使用、检查、维修等方面入手，严格执行入井前的检查制度和运行中的维护、检修等制度以及落实有关方面的安全措施。其中使用漏电保护可以对漏电故障的发展实现有效控制。在井下低压电网中，漏电保护装置可以实时监测电网的运行情况，在出现漏电时可以发出提示或警报信号，必要时可以配合开关切断电源，实现漏电保护。漏电保护的作用主要有一下几个方面：①预防发生人身触电事故；②减少漏电引起瓦斯、煤尘爆炸的机会；③防止漏电引起短路故障或火灾事故。2）过电流保护。短路电流、过负荷电流的大小和持续时间的长短、决定了对电网中的设备和线路的危害程度，故应采取有效措施将其危害限制在最小程度。过电流保护装置包括短路保护、过负荷保护和断相保护。其中过负荷保护、断相保护可以有效预防电动机烧毁现象的发生。过电流保护装置的额定电流和动作电流必须进行正确的选择和鉴定。目前煤矿井下低压电网过电流保护装置主要有以下几种：⑴熔断器。熔断器的熔体通常用低熔点的铅、锡、锌合金制成，发生短路时，短路电流使熔体温度急剧升高并使其熔断，从而将故障线路切除。熔断器在启动器、软启动装置、开关电器的主电路中应用普遍。⑵电磁式过流继电器。电磁式过流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数安设在矿用馈电开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。当流过继电器线圈的电流达到或超过整定值时，继电器就会迅速动作。⑶热继电器。热继电器在井下作为过载保护装置，对其基本要求就是要有反时限的保护特性。所谓反时限保护特性是指过载程度越重，允许过载时间越短。动作延时随过载程度的增加而减少。3）保护接地。保护接地就是将电气设备在正常情况下不带电的、但有可能带有危险电压（36V以上）的金属外壳、构架等与埋设在地下或水沟中的接地级连接起来，这样可以减少漏电时外壳、构架等对地的电压。运行中的电气设备内部出现绝缘损坏导致一相碰壳漏电时，会使其金属外壳出现对地电压，同时与电气设备接触的其他金属物上也会出现这类情况，对周围工作人员的安全构成威胁。这种情况下，装设保护接地是一种有效的措施。保护接地通过分流作用，可以有效的降低人身触电的危险，减少漏电故障引起瓦斯爆炸的机会。《煤矿安全规程》规定，电压在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。2.保护装置失灵的危害电网中的各种保护装置相辅相成，保障供用电的安全与可靠。保护装置的动作值选择不合适，或者缺乏日常的检修与维护等原因可能导致保护装置失灵。保护装置一旦失灵，不能及时发挥应有的功能，将可能对电网中所辖区域甚至更大范围的安全运行造成影响。当变压器负责发生短路时，变电器将承受相当大的短路电流。如果保护失灵，就有可能烧毁变压器。检漏继电器如果出现失灵情况，在发生人员触电时将无法发挥保护作用。由于保护装置失灵引起的事故在供电系统中并不罕见。2004年2月某矿瓦斯断电仪失灵未发挥作用，由于瓦斯超限引发爆炸，37人遇难。2003年10月某矿线路负荷过载，保护装置失灵，由于不能及时断电，引起非阻燃电缆燃烧，进而导致火灾事故发生，造成26人窒息死亡。3.防止保护装置失灵的措施⑴高度重视电气保护工作，加强电气保护工作人员专业技能和职业素质的培训。⑵认真贯彻有关规章制度，严格执行各项安全措施。⑶加强电气保护装置的配置、整定、检查和维护，防止保护装置发生故障。例如，《煤矿安全规程》规定，每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验；每个季度测定1次接地网的接地电阻值等。⑷保护装置的配置及整定计算方案应充分考虑系统可能出现的不利情况，尽量避免在复杂、多重故障情况下的保护装置、安全自动装置的不正确动作。⑸保证电气保护操作电源的可靠性，提高电气保护装置抗干扰能力。第三节煤矿井下电气防爆一、煤矿井下电气防爆通用要求1、防爆电气设备的类型、类别及防爆标志各类电气设备，对其采取安全技术以后，能保证其在一定的爆炸危险场所实现安全供用电，这种电气设备通称为防爆电气设备。1）电气设备的类别。电气设备分为二类：1类：煤矿井下用电气设备;2类：工厂用电气设备。2）煤矿防爆电气设备的类型。电气设备在正常运行或事故状态下，可能产生具有一定能量的火花、电弧、热表面、灼热颗粒等，成为点燃爆炸危险环境中易燃气体混合物的火源。