煤矿电工学(第二章)井下供电安全技术

煤矿电工学第二章井下供电安全技术普通高等教育“十一五”国家级规划教材煤炭工业出版社第一章矿井供电系统2019/8/162第二章井下安全供电技术•第一节电火灾及其预防•第二节矿用电气设备及其防爆•第三节触电及其预防•第四节井下电气设备的保护接地•第五节井下漏电保护装置•第六节井下过流保护装置第二章井下供电安全技术第一节电火灾及其预防第二章井下供电安全技术2019/8/164第一节电火灾及其预防•一、井下引起电火灾的主要原因•二、电火灾的预防措施•三、井下电火灾的扑灭第二章井下供电安全技术2019/8/165一、井下引起电火灾的主要原因•①电网过流。过流时电气设备的温度很高，特别是短路电弧温度更高，从而点燃绝缘材料或瓦斯、煤尘。•②漏电火花。电网漏电点会产生电火花，引燃瓦斯和煤尘。•③电路接触不良。导线、元器件接触不良会增大接触电阻，当较大的负荷电流通过时，产生高温引起火灾。④电器散热不良。井下照明灯罩上覆盖的煤尘会使灯具散热不良，温度升高，导致煤尘燃烧而形成火灾。⑤架线电机车电弧引燃木支护棚着火。第二章井下供电安全技术2019/8/166(1)合理选择电气设备的容量及电缆截面，防止过载。同时校验高低压开关设备及电缆的动稳定性及热稳定性。防止高低压开关断流容量不足而不能灭弧，发生弧光短路，短路电流进而引燃电缆。(2)对输电线路和用电设备必须设过流保护和漏电保护，并按煤矿井下低压电网短路保护装置和漏电保护的整定细则进行整定和校验。若开关因短路、漏电跳闸，不排除故障不许反复强行送电。(3)为了防止已着火的电缆脱离电源或火源后继续燃烧，必须采用合格的矿用阻燃（不延燃）橡套电缆。(4)为防止散热不良，电缆不准盘圈、成堆或压埋送电，电缆悬挂要符合《煤矿安全规程》要求。二.电火灾的预防措施第二章井下供电安全技术2019/8/167(5)为防止接触不良，加强高压电缆接线盒、尤其是铝芯电缆接线盒的检查。铝芯接头处极易氧化，产生较大接触电阻，电流通过时使接头过热以致烧毁绝缘，甚至引起芯线相间短路，造成接线盒“放炮”，熔化起火。接线盒处不得有可燃物。(6)井下禁止使用带油的电气设备，如矿用油浸式变压器、油浸纸绝缘电缆。以防油遇火引起火灾。(7)井下照明灯应悬挂、必须有保护罩，不准将照明灯放置在易燃物上，不准用灯泡取暖。(8)为防止架线电机车运行时产生电弧高温引燃木棚着火，架线电机车行驶的巷道，必须是锚喷、砌碹或混凝土棚支护。(9)变配电硐室防火。硐室应备有足够的干式灭火器和沙箱、铁锹，机电硐室不得用可燃性材料支护，并应有防火密闭铁门。二.电火灾的预防措施第二章井下供电安全技术2019/8/168(10)严禁违章指挥、违章作业，做到十不准：①不准带电检修。②不准甩掉无压释放器、过流保护装置。③不准切除检漏电继电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电闭锁装置。④不准明火操作、明火打点、明火放炮。⑤不准用铜、铝、铁丝等作熔体。⑥停风、停电的采掘工作面，未检查瓦斯不准送电。⑦有故障的供电线路不准强送电。⑧电气设备的保护装置失灵后不准送电。⑨失爆设备、失爆电器不准使用。⑩在井下不准拆卸矿灯。二.电火灾的预防措施第二章井下供电安全技术2019/8/169（11）采用保护接地、添加抗静电剂可以消除静电。保护接地可以防止电荷积累，物体上的静电可以通过接地引线引入大地，避免出现高电位，减小物体对地的电位差。在普通的材料中掺人抗静电剂，例如抗静电风筒、抗静电胶带、托滚等，可以减小静电电荷量。在选择这些材料时应选择具有“煤矿矿用产品安全标志证书”的产品，这些产品都具有阻燃、抗静电性能。（12）采用火灾自动报警装置。目前应用在电气防火的产品主要有防漏电报警系统、防过载报警系统、电缆温度报警系统等类型，其特点是能准确地探测到电缆线路的异常状态，通过处理将信息提供给维护人员，这样可以将电气火灾的隐患消灭在萌芽状态。二.电火灾的预防措施第二章井下供电安全技术2019/8/1610三、井下电火灾的扑灭•电气设备着火以后往往都带电，因此不能用普通的泡沫灭火器或用水来灭火。•首先将着火的电气设备或电缆的电源切断，再用沙子和干粉灭火器来灭火。必要时，在确知已经断开电源后，方可用水、泡沫灭火器等普通灭火方法来扑灭火灾。•对大面积的火区可以采用砌筑密闭防火墙隔绝空气实现灭火，还可向火区灌浆、注入惰性气体加快灭火。第二章井下供电安全技术2019/8/1611•电火灾产生的原因：过流、漏电、接触不良等产生的电火花、散热不良产生的高温、架线电机车的电弧。•电火灾的预防：防止过流、漏电、接触不良、散热不良、架线电机车巷道用不燃材料支护。•电火灾的扑灭：1.采用干式灭火器和沙子灭电火灾。2.用水、砂、灭火器等直接扑灭，注意必须在断电下进行。3.构筑防火墙，使其自然熄灭；同时灌浆、注入惰性气体等加速扑灭。本节小结第二章井下供电安全技术2019/8/1612思考题2-1.电火灾产生的原因是什么？如何防止电火灾的产生？如何熄灭电火灾，应注意什么问题？2-2.电气方面引起瓦斯和煤尘爆炸的原因有哪些？第二章井下供电安全技术第二节矿用电气设备及其防爆第二章井下供电安全技术2019/8/1614第二节矿用电气设备及其防爆•一、隔爆型电气设备•二、本质安全型电气设备第二章井下供电安全技术2019/8/1615矿用电气设备•矿用电气设备是指使用在煤矿井下条件的各种电气设备•根据是否防爆又分为：矿用一般型电气设备（KY）矿用防爆型电气设备（Ex）第二章井下供电安全技术2019/8/1616矿用一般型•具有“五防”：防机械损伤、防潮、防锈、防触电、防过载等功能，但不具有防爆性能。•所以只适用于没有沼气、煤尘爆炸危险的井下。如低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等处。第二章井下供电安全技术2019/8/1617矿用防爆型•矿用防爆型设备除具有矿用一般型的功能外，还具有防爆功能。•故用于井下有爆炸危险的场所。•其种类较多，但使用最多的是矿用隔爆型设备和本质安全型设备。第二章井下供电安全技术2019/8/1618一、隔爆型电气设备标志ExdI（点击观看）——采用隔爆外壳的电气设备•隔爆外盖平面止口式隔爆接合面隔爆接线盒第二章井下供电安全技术2019/8/16191.隔爆外壳的耐爆性隔爆外壳的耐爆性，是指壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力的作用下，外壳不会破裂，也不会发生永久变形，因而爆炸时产生的火焰和高温气体不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。第二章井下供电安全技术2019/8/1620影响耐爆性的因素•沼气浓度为9．8％左右时•外壳的净容积大•外壳的散热面积对其容积之比小•外壳的间隙小产生的爆炸压力大外壳的形状为长方形时产生的爆炸压力最小第二章井下供电安全技术2019/8/1621保证耐爆性的条件•必须进行强度试验，且满足下表要求：表2-3隔爆外壳的试验压力外壳容积，V／LV≤0．50．5V≤2．02．0V试验压力，MPa0．350．60．8第二章井下供电安全技术2019/8/1622防止多空腔连通造成压力叠加.•在A腔发生爆炸后，压力波将以声速涌入B腔，使B腔中的爆炸性气体受到预压。A腔中爆炸生成的火焰传入B腔，在B腔发生爆炸时，其爆炸压力将按B腔内预压力的大小成正比例增加，有时可达40个大气压。这一现象就称作压力重叠。第二章井下供电安全技术2019/8/16232.隔爆外壳的隔爆性•隔爆外壳的隔爆性又称不传爆性，即当爆炸性混合物在壳内爆炸时所产生的高温气体或火焰，通过外壳与外盖各接合面处的间隙喷向壳外时能得到足够的冷却，使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。•这种具有隔爆性的接合面，称为隔爆接合面（点击观看）第二章井下供电安全技术2019/8/1624保证隔爆性的条件•隔爆接合面的最大间隙、最小长度和最大粗糙度必须满足表2-2要求。表2-2矿用电气设备隔爆外壳接合面结构参数mm结合面型式最小有效长度L螺栓通孔至外壳内缘的最小长度L1结合面最大间隙W净容积V≤0.1L净容积VO.1L平面、止口或圆筒结构①6.012.525.040.06.08.09.015.00.300.400.50——0.400.500.60带有滚动轴承的圆筒结构②6.012.525.040.0————0.400.500.60—0.400.500.600.80第二章井下供电安全技术2019/8/1625平面止口隔爆接合面隔爆接合面长度隔爆接合面间隙第二章井下供电安全技术2019/8/1626圆筒隔爆接合面隔爆接合面长度隔爆接合面间隙第二章井下供电安全技术2019/8/1627带有滚动轴承的圆筒结构•滚动轴承隔爆接合面间隙第二章井下供电安全技术2019/8/1628二、本质安全型电气设备ExiI标志——采用本质安全电路的电气设备本质安全电路是通过限制电路的电压、电流、贮存的电能，限制电火花的能量，使之达不到点燃瓦斯和煤尘的温度，由于它的电火花是安全的，又称为安全火花型电路。因此可以用于有爆炸危险的场所，但电压较小、电流较小的电路。如：控制、通讯、信号等电路。第二章井下供电安全技术2019/8/1629降低电火花能量措施•在合理选择电气元件(继电器)的基础上，尽量降低供电电压。•在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流。•电感元件两端并联二极管，消耗断开电路时电感元件释放出来的磁场能量。•电容元件两端并联二极管或电阻，消耗断开电路时电容元件释放出来的电场能量。第二章井下供电安全技术2019/8/1630本质安全型电气设备特点•优点：与隔爆电气设备相比，具有结构简单、体积小、重量轻、制造、维修方便、费用低、安全可靠等特点，是一种比较理想的防爆设备，在技术性能满足要求的情况下，应优先考虑选用。•缺点：只能用于低电压、小电流回路。第二章井下供电安全技术2019/8/1631隔爆兼本质安全型设备标志EXdiI——将主回路放在隔爆外壳内，辅助回路采用本质安全电路。优点：可用于有爆炸危险的场所，即可减小设备的体积、保证安全，又不受电压、电流的限制。缺点：需设本安电路与非本安电路的隔离电路。防止出现故障时导致非本质安全电路影响本质安全电路的安全。第二章井下供电安全技术2019/8/1632隔爆兼本质安全型设备－隔离电路可采用光电耦合、变压器隔离；也采用由快速熔断器和晶体稳压二极管组成的安全栅，或由晶体管组成的限能器来加以隔离。图2-4稳压二极管式安全删电路图2-3隔爆兼本安型信号装置电路原理图图2-2三极管型光电耦合器原理图第二章井下供电安全技术2019/8/1633增安型电气设备（标志为“e”）EXeI正压型电气设备（标志为“p”）EXpI充油型电气设备（标志为“o”）EXoI充砂型电气设备（标志为“q”）EXoI无火型电气设备（标志为“n”）EXnI浇封型电气设备（标志为“m”）EXmI气密型电气设备（标志为“h”）EXhI特殊型电气设备（标志为“s”）EXsI其他防爆电器标志EXI.第二章井下供电安全技术2019/8/1634矿用一般型用于无爆炸危险的井下矿用电气设备工作在井下的电器矿用防爆型用于有爆炸危险的井下隔爆设备有耐爆性、隔爆性体大、笨重可用于主回路隔爆兼本质安全型主回路为隔爆外壳辅助回路用本安电路用于主回路和辅助回路本质安全型用本质安全电路体小、轻便只用于低压小电流回路本节小结第二章井下供电安全技术2019/8/1635思考题2-3矿用一般型和矿用隔爆型电气设备分别适用于何种场合？隔爆型电气设备的主要结构特点是什么?什么是它的隔爆性及耐爆性?对此有哪些具体要求和规定?2-4什么是本质安全型电气设备和本质安全电路?如何实现本质安全电路?试说明本质安全型电气设备的基本特点及其适用范围。第二章井下供电安全技术第三节触电及其预防第二章井下供电安全技术2019/8/1637第三节触电及其预防•一、触电的危险因素•二、触电的预防•三、触电的急救第二章井下供电安全技术2019/8/1638•触电事故是指人体触及带电体，或人体接近高压带电体时有电流流过人体而造成的事故。按电流对人体伤害的程度，触电大致分为电击和电伤。•电击。指电流