1、煤矿电工学,第七章 矿用电气设备及其防爆,山西省煤炭关键岗位从业人员系列教材,山西人民出版社,2019/1/4,2,第七节 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 三、矿用隔爆电气设备的防爆与检查,2019/1/4,3,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 ）,2019/1/4,4,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。
2、,2019/1/4,5,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。,2019/1/4,6,一、隔爆型电气设备 标志Ex dI（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,2019/1/4,7,1.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。,2019/1/4,8,影响耐爆性的因素,沼气浓度为98左右时
3、 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,2019/1/4,9,保证耐爆性的条件,必须进行强度试验，且满足下表要求：,2019/1/4,10,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。,2019/1/4,11,2.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
4、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）,2019/1/4,12,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。,2019/1/4,13,平面止口隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2019/1/4,14,圆筒隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2019/1/4,15,带有滚动轴承的圆筒结构,滚动轴承 隔爆接合面间隙,2019/1/4,16,二、本质安全型电气设备 Ex iI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、
5、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。,2019/1/4,17,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。,2019/1/4,18,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
6、、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。,2019/1/4,19,隔爆兼本质安全型设备 标志EX diI,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。,2019/1/4,20,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
7、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,2019/1/4,21,增安型电气设备（标志为“e”） EX eI 正压型电气设备（标志为“p”） EX pI 充油型电气设备（标志为“o”） EX oI 充砂型电气设备（标志为“q”） EX oI 无火型电气设备（标志为“n”） EX nI 浇封型电气设备（标志为“m”）EX mI 气密型电气设备（标志为“h”） EX hI 特殊型电气设备（标志为“s”） EX sI,其他防爆电器标志EX I.,2019/1/4,22,矿用一般型 用于无爆炸危险的井下,矿用电气设备
8、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,2019/1/4,23,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。,矿用隔爆电气设备的维护与检查,2019/1/
9、4,25,矿用隔爆电气设备维护与检查,一、隔爆型电气设备失爆及维护要求 二、矿用电气设备的检查,2019/1/4,26,一、隔爆型电气设备失爆及维护要求,矿用隔爆型电气设备的失爆,隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性为失爆。失爆设备内部发生爆炸，必将引 起壳外的爆炸。故失爆设备绝对禁止使用。 隔爆外壳的失爆(1) 隔爆外壳因焊缝开焊、裂纹而失爆。(2) 因矸石冒落砸伤、支架变形挤压、搬运过程中严重碰撞等使外壳严重变形；因隔爆外壳上盖板、连接嘴、接线盒的连接螺钉折断，螺扣损坏，连接螺钉不全，使机械强度达不到规定要求而失爆。(3)防爆外壳内外有锈皮脱落的。(4)在隔爆外壳内不经批准随便增加元件或部件，使电
10、气距离小于规定值，造成经外壳相间弧光短路，使外壳烧穿而失爆。（5）隔爆室观察孔(窗)透明板松动、破裂或使用普通玻璃的。（6）接线柱、绝缘座烧毁，或去掉防爆设备接线盒内隔爆绝缘座导致两个隔爆腔直接贯通。（7）闭锁装置不全，变形、损坏起不到闭锁作用的。,2019/1/4,27,隔爆面的失爆 (1) 隔爆接合面结构参数不符合表2-2规定者：在规定长度及螺孔边缘至隔爆面边缘最短有效长度范围内缺陷超过如下规定者：对局部出现直径1 mm、深度2 mm的砂眼，在40 mm、25 mm、15mm的隔爆面上每cm2不超过5个，10 mm的隔爆面不得超过2个。出现的机械伤痕深度与宽度05 mm，剩余无伤隔爆面的有
11、效长度规定长度的23。隔爆面上不得涂油漆。(2)隔爆接合面的平均粗糙度63 m。(3)隔爆面锈蚀。(4)用螺栓紧固的隔爆面不符合下列要求者：螺栓、弹簧垫圈必须齐全和紧固。弹簧垫圈的规格须与螺栓相适应。螺栓或螺孔不能滑扣(但换同径长螺栓加螺母紧固者除外)。螺栓和不透螺孔的配合紧固后螺栓和螺孔上剩余螺纹轴向长度应大于弹簧垫圈厚度的15倍；螺孔周围及底部厚度大于3 mm。同一部位螺栓、螺母规格应一致，钢紧固螺栓拧人螺母的深度不能小于螺栓直径。沉孔钢紧固螺栓深入螺孔长度应大于该螺栓的直径，铸铁、铜、铝件不小于螺栓直径的15倍；如果螺孔深度不够，必须上满孔。电动机接线盒盖不得上反。,2019/1/4,2
12、8,防爆电动机的失爆：(1)电动机轴与轴孔的隔爆接合面在正常工作状态下，不应产生摩擦。采用圆筒隔爆接合面时，轴与轴孔配合的最小单边间隙须不小于0075 mm。(2)滚动轴承结构，轴与轴孔最大单边间隙，须不大于表2-2规定值的23。隔爆插接装置的失爆（1） 煤电钻插销的电源侧应接插座，负荷侧接插销，如接反即为失爆；（2）电源电压低于1 140 V的，缺少防止突然拔脱装置的，电压在1 140 V以上的插接装置缺电气联锁装置的；（3） 插销在触头断开的断电瞬间，外壳隔爆接合面的最大直径差W和最小有效长度L不符合下表规定的。,2019/1/4,29,隔爆设备的电缆引入装置的失爆（1）密封圈内径引入电缆
13、外径超过1mm。（2）进线嘴内径D0与密封圈外径D的差值10mm(D20mm时)或15mm（20mmD60 mm时）或20mm（D60 mm时）（3）密封圈厚度电缆外径的0.7倍，密封圈内外径差电缆外径0.3倍。（4）密封圈硬度邵氏硬度4555的要求，失去弹性、变质、变形，有效尺寸配合间隙达不到密封作用的。（5）密封圈单孔内穿进多根电缆的。（6）密封圈没有完全套在电缆护套上或将密封圈割开套在电缆上。（7）密封圈与电缆护套之间有其他包扎物。（8）密封圈部分破损。（9）一个进线嘴内多个密封圈的。（10）空闲进线嘴或备用高压接线盒没有密封挡板或挡板不合格：挡板直径比进线嘴内径小2mm以上，挡板绝对厚
14、度小于1.82 mm；挡板放在密封圈里边；压盘式进线嘴或螺母进线嘴金属圈放在挡板与密封圈之间。（11）进线嘴压紧后，没有余量或线嘴内缘压不紧密封圈，或密封圈端面与器壁接触不严，或密封圈能活动。（12）压盘式进线嘴缺压紧螺栓或压紧螺栓未上紧。（13）压紧螺母式进线嘴因乱扣、锈蚀等原因紧不到位或用一只手的手指能使压紧螺母旋进超过半圈；在螺母与密封圈之间缺少金属垫圈。电缆在进线嘴处能轻易来回抽动的。（14）高压铠装电缆终端接线盒没有灌绝缘胶，或没有灌到电缆终端分叉口以上，绝缘胶裂纹而能相对活动。,2019/1/4,30,电缆连接的失爆 电缆的连接有下列情况之一的视为失爆： （1）电缆的连接不采用硫化
15、热补或同效能冷补的； （2）电缆(包括通讯、照明、信号、控制电缆)若用接线盒接线时，非本质安全型设备，不采用隔爆型接线盒的(属于本质安全型的控制通讯电缆，应采用本质安全接线盒)； （3）铠装电缆的连接不采用接线盒，中间盒不灌注绝缘充填物或充填不严密漏出芯线的接头； （4）电缆的末端不接装防爆电气设备或防爆元件的； （5）电气设备与电缆有裸露导体的； （6）橡套、交联聚乙烯电缆护套损坏露出芯线的(屏蔽电缆露出屏蔽层或本安设备连接电缆露出导体除外，但应及时进行修补)。,2019/1/4,31,隔爆照明电器的失爆 （1）防爆安全型灯具把压口改为螺口的为失爆； （2）隔爆灯具电源断开后才能打开透明罩的
16、联锁装置失灵为失爆； （3）防爆型灯具玻璃罩出现松动、裂纹、破损情况之一者为失爆。 矿灯的失爆井下使用的矿灯必须具有防爆标志和煤矿矿用产品安全标志，有下列情况之一者视为失爆：（1）灯头破裂，灯头圈松动，玻璃破裂，灯头密封不严，灯锁失效；（2）灯线破损露芯线，灯线引入装置损坏密封不严，灯线窜动。,2019/1/4,32,2 矿用电气设备维护要求（点击观看）,1）隔爆设备的维护,要严格控制隔爆型电气设备的各接合面的间隙、长度和粗糙度等指标。用钢板尺、游标卡尺、塞尺及粗糙度样块等测定是否符合要求。 检查壳体是否有永久变形、裂纹；电缆引出、引入装置是否符合规定；紧固用的螺栓是否上紧，螺钉垫圈是否齐全，
17、联锁装置是否完整及是否符合有关电气设备完好标准的有关规定。 对隔爆外壳和隔爆接合面精心维护。在拆卸隔爆外盖时，不能重锤敲打，打开外盖后，必须对隔爆接合面妥善加以保护，防止机械损伤和污染；不允许用金属利器刮拭接合面；为防止生锈，可在隔爆接合面上涂上薄薄一层凡士林或防锈油，但不准涂漆。 井下防爆电气设备的运行、维护和修理，必须由经过培训的专责维修电工担任。防爆性能受到破坏的电气设备应立即处理或更换，不得继续使用。,2019/1/4,33,2）本质安全型电气设备的维护,使用中对本质安全型电气设备及其关联电气设备，应进行经常性的检查和定期检修。主要检查本质安全电路所用元件和部件的性能、电路的绝缘、外部
18、配线的连接紧固情况，接地是否良好等。,2 矿用电气设备维护要求,2019/1/4,34,二、矿用电气设备的检查,1.日检 查看交接班记录簿，电气设备运行是否正常，如有要处理的故障，应及时处理。对电气设备的隔爆外壳，故障显示灯、绝缘状态、设备的温度及运行声音等进行常规检查，发现问题，及时处理. 对电气设备进行过载、短路、断相、漏电等试验，正常后再合闸送电；如果发现某种保护失灵，要及时更新该保护插件 对工作面的低压橡套电缆进行巡视，外皮有破损和吊挂不合格的应及时处理，对电缆接头处应特别注意，随时测量其温度，防止接头工艺不合格时引起短路过流，甚至电缆着火。,2019/1/4,35,2.月检 检查使用
19、中的防爆电气设备的防爆性能。防爆接合面完全失爆应升井大修。 对移动设备的电缆进行绝缘测量，达不到要求的必须更新。 对开关内的电磁系统进行检查，包括主控电路和中间继电器，检查衔铁活动是否灵活，触点是否完好.如果出现电弧烧痕，需用锉刀修理平整。 对开关内元器件的固定螺钉进行检查，如有松动需拧紧。 对电气设备内部的灰尘、油圬进行清除。,二、矿用电气设备的检查,2019/1/4,36,3.季检 固定设备电缆的绝缘和外部检查。检查的主要内容是外部结构是否损坏，绝缘是否达到要求等。 接地网电阻值的测定，其中包括高压电缆接头局部接地极和工作面配电点局部接地的检查，总接地网电阻应不大于2。,二、矿用电气设备的
20、检查,2019/1/4,37,4.年检 井下配电系统继电保护装置整定值的检查每半年一次。整定值必须达到设计标准，如果负荷变化，则应重新整定。 主要电气设备绝缘电阻的测量每半年一次。在通风员允许的情况下，停电后打开防爆盖，用2000V兆欧表对主回路的绝缘进行测量，必须达到或超过规定的阻值；对达不到要求的必须做绝缘处理。新安装电气设备绝缘电阻须在投入运行前测定。 高压电缆的泄漏和耐压试验每年一次。高压漏电值必须在最大允许值以内，否则漏电继电器就要跳闸；高压电缆必须能承受耐压试验，如果击穿，则必须更新。 井下电气设备具有下列情况，则需要升井大修：a电动机定子绕组烧坏。b .变压器一次或二次绕组烧毁或
21、匝间短路。c .开关的主控继电器、控制变压器烧毁。 d. 隔爆外壳完全失爆。,二、矿用电气设备的检查,2019/1/4,38,本章小结矿用电气设备分为矿用一般型和矿用防爆型两大类。前者用于没有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所，后者用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所，常用的有隔爆型和本质安全型，前者具有耐爆性和隔爆性，后者具有本质安全电路。前者用于主回路，后者用于通讯、监测、信号等回路 失爆的隔爆设备在井下禁止使用。 矿用电气设备维护检修的重点是防止失爆、保证绝缘性能和保护装置的灵敏可靠以及设备是否完好。必须由专职电工按照相应的项目进行日检、月检、季检、年检。 隔爆设备的失爆主要是失去耐爆性与隔爆性。主要检查隔爆外壳、隔爆面、电缆引入装置、电缆连接装置、防爆电机、隔爆照明电器、矿灯等失爆。 绝缘性能检测主要是绝缘电阻的测定、耐压试验。 保护装置必须按照设计值进行整定和校验。 机电设备必须满足机电设备完好标准。,2019/1/4,39,思考题 矿用电气设备的检修与维护要求概括起来有哪些？对隔爆电气设备的检查、隔爆结合面的维护、修理都有哪些规定和要求? 隔爆外壳失爆可以概括为哪几方面？,
