1、第二章 安全用电及保护,安全用电是保证矿井安全生产的关键之一。井下环境条件恶劣，容易发生各种电气事故，需要采取各种预防措施和设置必要的保护装置，才能提高矿井生产的安全水平；煤矿井下最重要的电气保护是漏电保护、保护接地和过流保护，即井下三大保护。,煤矿企业的生产以井下巷道作业为主，矿井空气是由人工通风所提供的，井下的自然涌水要靠排水设备排放，人、货、料、设备等都要靠提升设备升降，这些基本要素决定了井下机电设备的特殊工作环境，矿用电气设备必须能在这样的环境中正常工作，即使是在故障时也不应产生外露的可能引爆沼气煤尘的电火花，才能保证矿井生产的连续性和安全性。,一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的
2、要求,煤矿井下的空气中含有沼气和煤尘，在一定的条件下可以被点燃燃烧甚至发生爆炸，所以矿用电气设备必须具有防爆性能。井下巷道、硐室、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，这就要求矿用电气设备体积小、重量轻。井下常会发生冒顶片帮事故，使电气设备(特别是电缆)易受掉矸的砸压，这就要求矿用电气设备不仅应有坚固的外壳，而且内部元件还应有较强的抗震能力。,一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求,井下空气潮湿，相对湿度在9095以上，有时可达100，而且机电硐室和巷道常有滴水或淋水，电气设备容易受潮，故对矿用电气设备的防潮性能和绝缘水平有更高的要求。井下散热条件差，有些机电硐室和巷道的温度较高
3、，电气设备容易过热损坏，这就要求矿用电气设备应尽量用耐热性能好的铜材作导电体，并采用较高的绝缘等级。井下电气设备起动频繁，尤其是采掘工作面的电动机，一般为全压直接起动，电网电压波动范围大，负荷变化大，容易过载，所以矿用电动机等拖动设备应有较大的起动力矩和较强的过负荷能力。,一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求,由于环境恶劣，井下供电系统及设备容易发生漏电、人身触电、短路、过负荷、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以必须采用各种预防措施和设置必要的保护装置，以防止各种电气事故的发生。一旦发生电气事故，保护装置应迅速切断故障部分的电源，防止事故的扩大和恶化，这样才能确保人员、矿井和设备的
4、安全。,二、沼气、煤尘的燃烧和爆炸,沼气又名甲烷(CH4)，是一种无色、无臭、无味、无毒的气体，比空气轻，当其含量达到一定值时，遇到火源就会燃烧或发生爆炸，其反应式如下：CH4+2(02+4N2) C02+2H20+8N2+8.3105Jmol,二、沼气、煤尘的燃烧和爆炸,瓦斯爆炸同时具备以下两个条件：(1)瓦斯浓度 达到516。(2)存在温度达650750的点火源，如裸火、灼热导体、电火花等。最容易引爆的沼气浓度是8.5，爆炸压力最大的沼气浓度是9.5，当沼气浓度低于5时可以被点燃，但不会爆炸。沼气的引爆，从接触火源到发生化学反应引起爆炸需要经过一定的时间，该时间称为引爆延迟时间。延迟时间随
5、点燃温度的升高而缩短，随沼气浓度的降低而增大，一般在零点几秒至几秒的范围内。点燃温度与延迟时间对矿用电气设备的设计制造有重大意义。点燃温度可用来确定电气设备及导电体的最高允许温度；利用延迟时间可以进行超前切断保护，在可能引起沼气爆炸之前切断点火源，从而防止了爆炸事故的发生。,二、沼气、煤尘的燃烧和爆炸,井下煤尘也是伴随着开采作业而产生的，它同样具有爆炸性。当煤尘的粒度在1um 1mm范围内，挥发分指数(即煤尘中所含挥发物的相对比例)超过10，其在空气中的悬 浮含量达到302000gm。时，便具有爆炸性。煤尘的引爆温度为700800。 当沼气中含有煤尘时，会使爆炸浓度的下限降低。,二、沼气、煤尘
6、的燃烧和爆炸,为了防止瓦斯、煤尘爆炸，可采用预防措施：(1)将沼气和煤尘的含量严格控制在非爆炸的范围之下。当采区回风道、采掘工作面回风道风流中沼气浓度超过l时，就必须停止工作，撤出人员，进行处理。对于煤尘，可用洒水或撒岩粉的方法迫使它降落，减少悬浮的煤尘，将煤尘在空气中的含量降低到20gm3以下。(2)控制井下各种可能引爆的热源、火源和电源，使之不能外露或低于引爆温度。(3)完善井下供电系统的保护装置，当供电系统或设备发生可能引爆沼气、煤尘的故障时，及时地切断电源。(4)建立和健全各种有效的安全制度和操作制度，保证井下供电系统与设备的正常运行。,三、矿用电气设备的类型及防爆原理,采取一定措施或
7、改进后，能在矿井井下正常使用的电气设备叫矿用电气设备。 矿用一般型电气设备 矿用防爆型电气设备 矿用一般型电气设备的基本要求是： (1) 外壳有一定的防水、防外物的要求。 (2) 引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距离的要求。 (3) 有良好的耐潮性能。 (4)进线装置应符合GBl33677防爆电气设备制造检验规程的要求。 (5)应有内、外接地螺栓。 ， (6)接线盒的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁应均匀地涂上一层耐弧漆。,考虑防爆性能而采取了一定的特别措施后，能在具有爆炸危险环境场所正常、安全使用的矿用电气设备，叫矿用防爆型电气设备。 它与矿用一般型电气设备相比较，关键是增加了防爆性
8、能，因而能在井下任何有沼气、煤尘爆炸危险的场所使用。 防爆电气设备，在其设计、制造、检验、维护等诸方面都必须遵守国家防爆标准GB383683的规定(原防爆标准号为GBl33677)。,1矿用增安型电气设备(EXe I),对于正常运行时不产生电弧、火花或危险高温的电气设备或部件，采取适当措施(包括加强绝缘、增大电气间隙和漏电距离)，以进一步提高安全程度，防止内部发生短路及接地故障，并严格控制外壳的表面温度，以达防爆的目的，这种类型的设备就叫做矿用增安型电气设备。 目前，这种防爆结构主要适用于井下异步电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设备。,2矿用隔爆型电气设备(EXd I),隔爆外壳是利用间隙防
9、爆原理设计制造的，它应具有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并严格控制接合面的间隙、宽度及加工光洁度，使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。这就是说隔爆外壳必须具有耐爆和隔爆性能。,耐爆性亦称爆炸稳定性，即外壳要有足够的机械强度。在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。 试验证明，当爆炸性混合物爆炸时，外壳内产生的最大压力为0.73MPa，设备外壳净容积不同，所产生的最大压力也不同，一般都较此值为小。外壳净容积是多大，其外壳均要求能承受08MPa的压力。,2矿用隔爆型电气设备(
10、EXd I),设计隔爆外壳时，应尽量避免具有多个连通空腔的结构，这种结构由于爆炸有先后之分而极易产生压力叠加现象，使外壳不能承受而损坏。隔爆性亦称不传爆性，即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通过外盖与壳体的接合面喷向壳外时，受到足够的冷却，使之不能将壳外爆炸性混合物点燃。,2矿用隔爆型电气设备(EXd I),隔爆外壳的隔爆性能主要靠隔爆面长度、间隙厚度和隔爆面光洁度等参数来保证，这三个参数通常称为隔爆三要素。,2矿用隔爆型电气设备(EXd I),壳内爆炸的火焰，以发火点为中心向外扩散，并通过壳体隔爆法兰盘向壳外扩散，对整个壳体而言，法兰盘的宽度就是隔爆面的长度，通常用符号“L
11、”表示。当壳内爆炸向壳外扩散，法兰隔爆面能吸收大量热量，使通过的火焰及喷射物温度急剧降低，以致达不到点燃温度。,2矿用隔爆型电气设备(EXd I),隔爆接合面相对表面间的距离称为间隙，也可以叫气隙，通常用符号“w”表示。 间隙的作用：使壳内爆炸喷射物与隔爆面紧密接触，有利于温度的降低；能破坏向外喷射火焰的结构，使锥形火焰变成舌状，接触面增大，有利于冷却；滞缓爆炸喷射物的速度，延长了冷却时间，加大了热损失；间隙有漏气泄压作用，降低了壳内爆炸所产生的压力。,隔爆面如果比较粗糙，一方面等于增大了隔爆面的间隙，影响隔爆性能；另一方面，表面粗糙容易积存灰尘，造成表面生锈，而生锈的间隙，在爆炸火焰的作用下
12、，会脱离出金属粒子，灼热的金属粒子向外喷出，降低隔爆性能。所以，隔爆面应具有较高的光洁度。 但不是越高越好。实际试验证明，光洁度过高反而容易引起传爆。,3防爆充油型电气设备(EXo I),将可能产生火花，电弧或危险高温的带电部件浸在油中，使之不与油面上爆炸性混食物相接触，电弧或电火花在油中被熄灭冷却，不能点燃油面上的爆炸性混合物，以达防爆的目的。采用这种方法的电气设备称作防爆充油型电气设备。,4本质安全型电气设备(EXib I),在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障条件下，所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，叫作本质安全电路，全部电路为本质安全电路的电气设备，叫本质
13、安全型电气设备。,5防爆正压型电气设备(EXp I),将新鲜空气或惰性气体送入(或充入)密封的电气设备外壳内部，并保持一定的正压，以阻止电气设备外部爆炸性混合物侵入外壳内部，使点火源与周围的爆炸性混合物相隔离，以达防爆的目的。,6防爆特殊型电气设备(EXs I),凡是在结构上不属于上述各基本防爆类型及各类型组合的电气设备，经国家防爆检验机构通过试验并确认其具有防爆能力的电气设备叫防爆特殊型电气设备。(1) 用耐腐蚀的金属网制成的网罩隔爆结构。 (2) 用耐腐蚀和耐燃性能较好的微孔通气材料制成的微孔隔爆结构,四、矿用电气设备的使用范围及选用,四、矿用电气设备的使用范围及选用,选用矿用电气设备，还
14、应该贯彻经济和维护简便的原则。隔爆型电气设备造价昂贵，而且维护不便，所以在可用矿用一般型或矿用增安型的场所，应尽量选用这些类型；只有在非采用隔爆设备不可的场所才选用这种类型的电气设备。,对于控制、监测、通讯等弱电系统的电气设备，应优先考虑采用本质安全型，因为这类设备在正常状态和故障状态下产生的明电火花，都不足以点燃和引爆周围环境中的沼气、煤尘、所以不需要隔爆外壳。这类设备体积小，重量轻，便于携带，造价低廉，而且安全程度高。,二、 BGP9L-6（10）矿用隔爆型高压真空配电装置,1. 结构,铭牌,MA标志,按钮标牌,进线装置,液晶显示窗,按钮,状态显示窗,厂标,断路器合闸手柄,接线筒,隔离开关手柄,防爆标志,底座,绝缘座,贯穿母线,静触头座,隔离插销观察窗,动触头,电流互感器,断路器,电压互感器,机芯小车,智能测控单元,压敏电阻,隔离操作机构,零序电流互感器,控制线出线嘴,O(_)O谢谢,
