《矿井机电安全》PPT课件.ppt

矿井机电安全演示片 主讲人 张伟 第一章电气防爆 n 矿井有瓦斯、煤尘，当空气中的含量达 到一定的浓度范围，遇到足够能量的火花 ，就会发生爆炸事故。电气设备在正常运 行或故障状态下都要产生火花和电弧，因 此，井下电气设备都必须是防爆电气设备 。防爆电气设备是依据防爆标准设计和制 造的，防爆电气设备在爆炸危险的环境中 正常运行或发生规定的故障都不能点燃周 围爆炸性混合物。 n 目前，我们执行的防爆标准是GB3836- 2000。标准主要包括以下四部分内容： n 一 通用标准 n 二 隔爆型电气设备防爆标准 n 三 增安型电气设备防爆标准 n 四 本质安全型电气设备防爆标准 第一节 防爆标志及选型 n 一、防爆标志 n 防爆电气设备的类型、类别、级别和组别连同 防爆设备的总标志“Ex”一起，构成防爆标志。 n 类别：防爆电气设备分两类： n 类：煤矿用防爆电气设备；用于具有甲烷混 合物的爆炸环境。煤矿必须用类防爆设备。 n 类：工厂用防爆电气设备；用于含有甲烷以 外的其他爆炸性混合物的环境。 n 级别： 类防爆电气设备根据最大试验安全间 隙和最小点燃电流比分为A、B、C三级。分级标 准见表11 n 表11 级别 最大实验安全间 隙MESG mm 最小点燃电流 MICR AMESG0.9MICR0.8 B0.9MESG0.50.8MICR0.45 C0.5MESG0.45MICR n 组别：各种爆炸性气体或蒸气与空气的混合物 按其自燃温度分为六组，设备允许的表面温度不 得高于分组温度的下限。为了确保安全，设备最 高表面温度比允许最高表面温度低20%。煤矿井 下用电设备，其表面易堆积煤粉，当堆积达到一 定的厚 度，设备表面温度超过200时，就会发生 焖燃。 n 故煤矿用电设备无防止煤尘堆积措施的允许最 高表面温度为150 。当采取防止堆积措施时，允 许最高表面温度为450 。 n分组标准如表12。 表12 温度组别自燃温度T， 设备允许表面温度 T1T450450 T2450T 300300 T3300T200200 T4200T 135135 T5135 T100100 T6100T 8585 防爆标志 n 例：ExdBT3 工厂用、B级、T3组、隔爆型 电气设备。因煤矿用隔爆型防爆设备最大试验安全 间隙大于1mm。设备最高表面温度150，故级别和 组别不用标注。 n 例：Exd煤矿用隔爆型防爆设备 n Exe煤矿用增安型防爆设备 n Exi煤矿用本质安全型防爆设备 n Exdib煤矿用隔爆兼本质安全型防爆设备 n EXsI煤矿用特殊型防爆设备 n 本质安全型防爆设备适用通讯、监控、信号和控 制等小功率电气设备；本质安全型防爆电源必须与 其防爆联检合格的本质安全型负载配套使用。 表13 防 爆设备类型及其标志 防爆类 型 GB3836 2000 GB1336 77 防爆类 型 GB3836 2000 GB1336 77 隔爆型 d KB充沙型 q 增安型eKA浇封型 m 本质安 全型 iKH气密型 h 正压型pKF无火花 型 n 充油型oKC防爆特 殊型 s KT 二、防爆设备的选型 n 煤矿井下电气设备的选用应符合煤矿安全规程 的规定，见表1-4 n 矿用一般型电气设备:专为煤矿井下条件生产的不防 爆的一般型电气设备，只能用于井下无瓦斯、煤尘爆 炸危险的场所。矿用一般型也不同于井上一般型电气 设备。其基本要求是外壳坚固、封闭、防滴、防溅、 防潮性能好。有电缆引入装置，开关手柄和门盖之间 有联锁装置，能防止外部直接触电和带电开、关。外 壳防护等级一般不低于IP54。外壳明显处有“KY”标志 。 n IP表示防护。第一位数字表示防外物等级，如5表 示防外物5级；第二个数字表示防水等级，4表示防水4 级。防外物和防水等级，数字越大，表示防护性能越 好。防护等级见表15 表14 井下电气设备选用规定 使用场所 类 别 煤(岩)与 瓦斯(二 氧化碳) 突出矿 井和瓦斯 喷出区 域 瓦斯矿井 井底车场总进 风巷和主要进风 巷 翻车机 峒室 采区进 风巷 总回风巷、主 要回风巷、采区 回风巷、工作面 和工作面进回 风巷 低瓦 斯矿井 高瓦斯 矿井 1、低压电 机和电气设 备 矿用防 爆型（矿 用增安型除 外） 矿用 一般型 矿用一 般型 矿用防爆 型 矿用防爆 型 矿用防爆型（ 矿用增安型除外 ） 2、照明灯具 矿用防 爆型（矿 用增安型除 外） 矿用一 般型 矿用防爆 型 矿用防爆 型 矿用防 爆型 矿用防爆型（ 矿用增安型除外 ） 3、通信、自 动化装置和仪 表仪器 矿用防 爆型（矿 用增安型除 外） 矿用一 般型 矿用防爆 型 矿用防爆 型 矿用防爆 型 矿用防爆型（ 矿用增安型除外 ） 表15 防 护 等 级 防外物能力分级防水能力分级 简称说明简称说明 0 无防护 没有专门的防护无防护 没有专门 的防护 1 防护直径大于50mm的固体 防止直径大于50mm的固体异 物进入壳内 防滴 垂直的滴水不能直接进入设 备内部 2 防护直径大于12mm的固 体 防止直径大于12mm的固体 异物进入壳内 15防滴 与铅垂线成15角范围内的滴 水不能直接进入壳内 3 防护直径大于2.5mm的固 体 防止直径大于2.5mm的固 体异物进入壳内 防淋水 与铅垂线成60角范围内的 滴水不能直接进入壳内 4 防护直径大于1mm的固体 防止直径大于1mm的固体 异物进入壳内 防溅水 任何方向的溅水对设备应 无 有害的影响 5 防尘 能防止影响设备正常运行 物灰尘进入壳内 防喷水 任何方向的喷水对设备应 无有害的影响 6 尘密 完全防止灰尘进入壳内 防海浪 或力喷 水 猛烈的海浪或强力喷水对 设备应 无有害的影响 7 浸水 设备 在元宝的压力和时间 下 浸在水中，进水量应无 有害的影响 8 潜水 设备 在规定的压力下长时间 浸在水中，进水量应无 有害的影响 第二节 隔爆型电气设备 n 隔爆型电气设备是具有隔爆外壳的防爆电气设备 。隔爆型电气设备必须具有耐爆性和隔爆性能。耐爆 性是外壳应有足够的机械强度。要求外壳必须能承受 1.5倍的参考压力，但最低不小于0.5MPa的压力，加压 时间为（102）s。隔爆型电气设备外壳出厂时应做 水压试验，压力为1MPa，保持1分钟。隔爆性是指外 壳内部发生故障时，产生的火花不能点燃外壳周围爆 炸性气体混合物。保证隔爆性的主要部位是隔爆面和 电缆引入装置。失爆是指电气设备失去隔爆性或耐爆 性；隔爆型电气设备隔爆接合面的三要素是间隙、宽 度 、粗糙度 n隔爆接合面是隔爆外壳各个部件相对表 面配合在一起的接合面。如接线盒的盖 、门、起动和停止按钮的轴、接线端子 的绝缘套管等部件与主体之间的相对表 面都是隔爆接合面。隔爆接合面的宽度 和间隙的要求见表16。隔爆接合面平 均粗糙度Ra不超过6.3 m。目前，隔爆 面多是磷化的，磷化薄膜能防止各种有 害气体对金属表面的锈蚀，起到保护隔 爆面的作用。隔爆面不得有锈蚀，机械 伤痕两侧凸起部分磨平后不得超过下列 规定： n1、局部出现的直径不大于1mm，深度不 大于2mm的砂眼，在40、25、15mm宽的 隔爆面上，每12不得超过5个；10mm 宽的隔爆面上，不得超过2个。 n2、机械伤痕，宽度与深度均不大于 0.5mm；长度应保证剩余无伤隔面有效 长度不小于规定长度的2/3。 表16类类外壳隔爆接合面的最小宽宽度和最大间间隙 接合面宽度mm外壳容积对应 的最大间隙 mm V 100Cm2 V100Cm2 平 面 、 止 口 操 纵 杆 和 轴 6L12. 5 0.3 12.5L 25 0.40.4 25L0.50.5 带 滑 动 轴承 的 转轴 6L12. 5 0.3 12.5L 25 0.40.4 25L400.50.5 40L0.60.6 带 滚 动 轴承 的 转轴 6L12. 5 0.45 12.5L 25 0.6 25L0.75 n如果隔爆接合面被紧固螺栓孔或类似物的孔 分隔,螺栓通孔边缘至隔爆接合面边缘的最 小有效长度l应符合下列规定： n当L 12.5mm时，l 6mm n12.5mm L 25mm时，l 8mm nL 25mm时，l 9mm n电缆引入装置应符合以下要求： n1、电缆引入装置的密封圈应符合以下规定 ： n1）密封圈非压缩轴向长度：圆形电缆直径 不大于20mm，轴向长度最小为20mm，电缆 直径大于20mm，轴向长度最小为25mm。 n2）密封圈橡胶必须满足lRHD硬度4555的要求。 n3）为使密封圈有一定的通用性，以适应不同公称 直径的电缆，允许密封圈上切同心槽，如图11所 示。 nB0.7A D 0.3A nA密封圈外径，与安装密封圈孔径D0之差 ，应符合以下规定： nA D0-A nA20mm 1.0mm n20 A60mm 1.5mm nA60mm 2.0mm n4）密封圈无破损;不得割开使用;电缆与密封 圈之间不得包扎其他物体。 n2、压紧螺母式引入装置和采用切同心槽密 封圈的引入装置，都应在压紧螺母与密封圈 之间加设金属垫圈。 n3、不用的电缆引入装置应用厚度小于2mm 、直径与引入装置内径差不大于2mm的钢板 堵死。 n4、接线装置压紧电缆后，电缆的压扁量不 得超过电缆直径的10%。 n隔爆型电气设备的检查与维护 n1、防爆接合面的宽度、间隙、粗糙度不超过规定 ；外壳无变形、无开焊、无锈蚀，托架无严重变形 。 n2、同一部位的螺栓、螺母规格应一致，平垫圈、 弹簧垫圈的规格应与螺母直径相符合。并应齐全、 完整、无锈蚀，螺母紧固后螺纹应露出13个螺距 。 n3、闭锁装置齐全、完整、可靠。 n4、内外接地装置齐全，合乎规定；接地线紧固， 截面符合要求： n1）导电芯线截面不大于35m时，内接地端子直 径应与接线螺栓直径相同。 n2）导电芯线截面大于35 m时，内接地端 子直径应不小于接线螺栓直径的一半，但 至少应等于连接35m所用螺栓的直径。 n外接地端子须符合以下规定： n1）功率大于10KW的电气设备，外接地端 子不小于M12； n2）功率在5KW至10KW的电气设备，外接 地端子不小于M10； n3）功率在250W至5KW的电气设备，外接地 端子不小于M8； n4）功率不大于250W且电流不大于5A的电气设备 ，外接地端子不小于M6。 n5、接线盒内电气间隙和爬电距离符合规定；接线 有弹簧垫圈;接线紧固、无毛刺；接地芯线长于导 电芯线，在导电芯线被拉脱时，接地芯线仍保持 连接。 n 电气间隙：是指两个裸露导体之间的最短空气 距离。不同电位之间的电气间隙（见表17）， 对外导线连接的电气间隙的最小值为3mm。 n爬电距离：指两个导体之间沿固体绝缘材料表面 的最短距离。爬电距离是根据工作电压、绝缘材 料的泄痕性能和绝缘件的表面形状确定的。 n泄痕性是指在固体、有机绝缘材料表面施加 可分离分解的污染液（蒸馏水与氯化铵 NH4CI和烷基萘磺酸钠）时对电场作用的抵 抗能力。 n爬电距离的规定见表17; n泄痕指数的分级见表18。 n绝缘材料耐泄痕性能越好，爬电距离就越小 。 表17（GB3836-83） 额定电压 (v) 最小爬电距离（mm）电气间隙（ mm） abcd 3644444 6066666 127678106 2206810126 38081012158 6601216202510 11402428354518 3000456011013536 60008511013516060 10000125150180240100 表18 泄痕指数分级 级别 相对泄痕 指数 试验电压滴数 a 600100 b50050050 c38038050 d17517550 n 常用绝缘材料上釉的陶瓷、云母、玻璃为a 级；三聚腈胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐 弧塑料为b级；聚四氟乙烯塑料、三聚腈胺 玻璃纤维塑料、表面用耐弧漆处理的环氧玻 璃布板为c级；酚醛塑料，层压制品为d级。 n 6、 额定电压与供电电压相符，额定电流 及各种保护装置符合设计要求。 n 7、保护装置整定值符合规定，动作灵敏 可靠。 第二章 煤矿电气安全 n第一节 矿井供电系统的安全要求 n一、矿井电源线路的规定： 煤矿安全规程关于矿井电源线路的规 定 矿井应有两回路电源线路。当一回路发 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。 n 矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷 。 n 正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式， 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。 n 10KV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架 设。 n 矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。 n 矿井两回路电源线路应取自两个不同区域相互独 立的变电所或发电厂。 n 若取自一个变电所时，变电所应有两回路电源 线路。矿井两回路电源线路应取自不同母线段，并 应符合以下要求： n 1、发生任何故障应保证至少有一条线路不得 同时受到损坏； n 2、所有的电源都中断供电时，应能经过必要 的操作，迅速恢复一个电源的供电，并能担负矿 井的全部负荷。 n 3、每条线路的额定电流要大于矿井的全部工 作电流。 n 4、从区域变电所至矿（矿区）变电所之间不 得分接任何负荷。 n 5、两条线路正常时要同时供电（分列式）。 如一条线路供电时另一条线路必须带电备用。 n 第二节 矿井电源电压等级的规定 n 1、高压不超过10000V n1992年煤矿安全规程将井下配电电压高压不超 过7000V改为10000V。供电电压提高增加了供电能 力，但是人身触电和漏电电流引发瓦斯和煤尘爆炸 的危险也增加。因此，10KV入井应遵循以下规定 ： n （1）采用10KV的矿用电气设备，必须通过部级 技术鉴定； n （2）10KV系统投入前，必须按有关规定进行验 收、检查、试验及各项试验和整定工作； n （3）必须装设10KV单相接地保护、保护接地， 并按有关规定进行各项试验； n 2、低压不超过1140V n 高、低压的划分： n 地面：凡正常或故障状态下对地电压大 于250V为高压。 n 井下：额定电压大于1140V为高压。 n 1140V设备必须采用分相屏蔽的矿用阻燃 电缆 n 煤矿低压电力系统供电额定电压为： n 1140V、660V、380V、127V； n 1140V、660V、380V相继为3倍，每台 电气设备可适应两种电压。 n 如图21所示。 n低压防爆设备有1140V660V系列； n660V380V两个系列，接线见下列两图（ 图21） n 3、照明、信号、电话和手持式电气设 备的额定电压不超过127V。 n 4、远距离控制线路的额定电压不超过 36V。 n36V是煤矿井下安全电压。 n 安全电压是防止触电事故而采用的由特 定电源供电的电压系列。安全电压的上限 值，在正常和故障情况下，任何两导体间 或任一导体与地之间均不超过交流有效值 50V。 n为适应不同的条件，安全电压分为： n42V、36V、24V、12V、6V五个等级。 n煤矿井下安全电压为36V n采区电气设备使用3300V供电时，必须制定 专门的安全措施。 n电源电压的波动范围： n井上：90110% n井下：75110% n第三节低压电网的保护系统 n低压电网的保护系统有三大保护：过流和短路保 护、漏电保护、保护接地 n 一 过流和短路保护 n 一过流保护 n 过电流保护的过流是指电流超过了额定值，过 电流的持续时间也超过了规定值。电气设备和电 缆出现过流后，温度将超过所用绝缘材料的最高 允许温度，电气设备的寿命就要缩短，如A级绝缘 的油浸变压器绝缘工作温度每升高8，其绝缘的 寿命就要减少一半。过流是井下烧毁中小型电动 机的主要原因之一。如长期过负荷还可能发生着 火事故。绝缘材料耐热等级见下表 级别 绝缘材料类别 极限温 度 Y木材、棉花、纸、纤维等 90 A漆包线、漆布及用油浸过的Y级材料 105 E聚酯薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆 120 B聚酯薄膜、玻璃纤维、石棉等制品 130 F玻璃丝和石棉、玻璃漆布、和石棉纤维的层压 制品 155 H复合云母、有机硅云母制品、硅有机漆 180 C石英、石棉、云母、玻璃和电瓷材料180以上 n电动机的过流保护装置JR9、JR16、JR0等系 列限流热继电器，已经禁止使用。目前， 过流保护装置普遍使用电子式综合保护装 置。 n过流保护装置的整定电流应等于或略大于 电动机的额定电流 nIeIn nIe过流保护装置的整定电流，A； nIn电动机的额定电流，A。 n例：一台380V、30KW电动机用电子式综合 保护，求保护整定值 n鼠笼式异步电动机额定电流可用下是估算: n IN=KP n式中：IN电机额定电流，A； n P电机功率，KW; n K系数 ， 380V,K=2; 660V,K=1.15; 1140V,K=0.67; n电机额定电流：IN=230=60A n过流保护整定值：IE=IN=60A n过流保护装置应定期用“电动机综合保护装 置测试台”进行测试，其保护特性应满足如 下要求： n 1.05Ie 长期不动作 n 1.2Ie 5分20分动作 n 1. 5Ie 1分3分动作 n 6Ie 8秒16秒动作 n（810）Ie 200毫秒400毫秒动作 n 二、短路保护 n 短路是指电流不经过负载，而是二根或三根火 线直接短接形成回路。短路电流比正常电流大得 多，所以短路故障危害极大。煤矿安全规程 规定： n 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；必须用该配电 网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能 力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正 确选择熔断器的熔体。 n 必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠 动作系数。 n 短路保护装置主要有熔断器、过电流继电器， 电子式综合保护 n1、熔断器： n煤矿井下常用的熔断器为RM10系列无 填料封闭管式熔断器，它里面装的是 变截面锌片熔体。 n（1）保护单台电动机整定值： n IN.FIQ/1.82.5 n式中：IQ电动机的起动电流， IQ 6IN， IN电动机额定电流，A; n（2）保护多台电动机： n IN.FIQ/（1.82.5）IN n式中： n IQ被保护电动机中容量最大电动机的起动电流，A； nIN其余电动机额定电流之和，A。 n上式计算的整定值偏大，可按实际电流计算。 n校验熔体的可靠系数Id/INF47 nId最小二相短路电流，A； nINF熔断器整定值。 nINF100A 可靠系数不得小于7 n 125A 可靠系数不得小于6.4 n 160A 可靠系数不得小于5 n 200A 可靠系数不得小于4 n 127V 一律不得小于4。 . 2、过电流继电器 保护单台电动机整定值：IdF.IQ 保护多台电动机整定值：IdF.IQ IN 校验过电流继电器的可靠系数Id/IdF 1.5 Id最小两项短路电流，A； Idf过电流继电器整定值，A； 3、电子式综合保护 电子式综合保护有过负荷保护的整定值IE，无短 路保护的整定装置。校验可靠系数可按下式： Id/8IE 1.2 如短路保护装置校验不能满足要求时，可根据情 况，分别采取以下措施： n A、加大干线或支线电缆的截面； n B、减少电缆线路的长度； n C、增大变压器的容量； n D、增设分段保护开关； n E、采用相敏保护或软起动等新技术 n F、采用移动变压器或移动变电站。 n 二 漏电保护 n 漏电保护不但能防止漏电流引发故障也是 短路故障的后备保护。 n 人身触电可分为电击和电伤两类。 n 电击是人体直接触及带电体，电流通过人 体，电流使人体的神经中枢受到伤害，最后 会引起呼吸困难，心脏麻痹，以致死亡。 n 电伤是由电流的热效应、化学效应、机械 效应对人造成的伤害。电伤有电烧伤、皮肤 金属化、电烙印、机械性损伤和青光眼等伤 害。 n 电流对人体的作用主要有：触电电流、触电 电流的持续时间、触电电流通过人体的途径 、人身电阻、触电电流的种类等因素。 n 通过人体的电流越大，死亡的危险性越大 。电流在人体的持续时间越长，危险性越大 。通过人体的电流可分为三个级别。 n 感知电流：在一定概率下，通过人体引起 任何感觉的最小电流。一般成年男子约在 1.1mA，成年女子约为0.7mA。 n 摆脱电流：人触电后能自行摆脱带电体的 最大电流。摆脱概率在99.5%时，成年男子 为9mA，成年女子为6mA。 n 室颤电流：通过人体引起心室纤维性颤动 的最小电流。人的室颤电流约为50mA，大 于50mA就有死亡的危险，所以，也叫致命 电流。 n 井下极限安全电流为30mA.s。 n 煤矿井下供电为变压器中性点不接地的供 电系统，如图22所示。 n 如果电网三相电压对称;三相对地绝缘电 阻相等，ra=rb=rc=r; 忽略电网对地的分布 电容。则人身触电电流为: n Ir=3U/(3Rr+r) n式中：Ir人身触电电流； n U电网相电压； n r电网每相对地的绝缘电阻 n Rr人身电阻，计算井下人身电阻 取1K n 从上式可以看出电网对地绝缘电阻越大， 人身触电电流越小，只要漏电电流不大于 30mA，即可防止人身触电伤亡和漏电流引 爆瓦斯、煤尘事故。但是，上式是在电网三 相绝缘电阻相等和忽略电网分布电容的条件 下推导的，如果电网有一相漏电，人身触及 另一相时，人身接触电压可能为线电压。在 电网线路较长，分布电容较大的情况下，即 使电网绝缘电阻为无限大，电容电流也是非 常危险的。变压器中性点不接地供电系统比 中性点直接接地危险性还大。 n 我国采用变压器中性点不接地的供电系 统就是坚持使用捡漏继电器和采用屏蔽电缆 n 煤矿安全规程规定：井下低压馈电 线上，必须装设检漏保护装置，保证切断漏 电馈电线路。 n 每天必须对低压检漏装置的运行情况进行 一次跳闸试验。 n 目前，漏电保护装置有： n 附加直流漏电保护和零序电流方向保护（ 有选择性漏电保护装置） n一附加直流漏电保护装置 n 附加直流的漏电保护装置结构简单、动作 可靠。具有以下功能： n 1连续监视电网的绝缘电阻； n 2补偿电网电容电流； n 3当电网对地绝缘电阻下降到漏电动作电 阻值时自动切断电网电源。 n 虽然没有选择性（任何地点漏电整个供电 系统都断电的缺点），但目前仍广泛的使用 。如JY82、JL82、JJKB30等型检漏继电器。 n附加直流原理如图23所示。 n附加直流原理保护装置漏电动作电阻见 表21 额定电 压V 单相漏电动作 电阻K 三相漏电动作 电阻K 经1K电阻接地 动作时间ms 380 3.5 10.5 100 660 11 33 80 1140 20 60 50 n二有选择性的漏电保护 n有选择性的漏电保护是零序电流方向保护原理。 从图24中可以看出，当一相漏电或接地是时， 各个分支线路中的零序电流不仅大小不同，而且 方向也不同。故障线路是由线路流向母线，而非 故障线路则是由母线流向线路。故障线路的接地 电流IJD等于系统总电容电流减去故障线路的电容 电流。故障线路的故障电流滞后零序电压U0约90 ，而非故障线路的电容电流超前U0约90。有选择 性的漏电保护就是利用零序电压U0和零序电流的 方向进行保护的。零序电流方向保护的优点是有 选择性，断电范围小。缺点是动作电阻值不固定 ；如果电网绝缘阻抗对称下降，可能不动作。 图2-5 三相不接地供电系统A相接地时向量图 Ub Uc Ic Ib Ib+Ic Id Ua U0 n 图2-7中： LEJ-零序电流方向保护装置； LLH-零序电流互感器；三个电阻R组成中性 点，取出零序电压。 n 零序电流方向保护有选择性，可以减少 断电范围。缺点：动作电阻值不固定；电网 绝缘电阻对称下降，保护装置不动作。 n 目前，智能型馈电开关都有两种漏电保护 功能，总开关应设定为有选择性漏电保护； 分支开关应设定为附加直流型漏电保护。 n 三 保护接地 n 保护接地是漏电保护的后备保护，漏电保护 是缩短触电持续时间，保护接地是限制接触电压 。 n 煤矿安全规程规定 n 井下电压在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。 n 保护接地系统是由主接地极、局部接地极、电 缆铅包、铠装外皮及接地芯线相互连接形成总接 地网。 一接地极 1 、主接地极 矿井应在主、副水仓中各埋设一块主接 地极,并保证总是没于水中，为检修方便， 应设置专用的吊环和吊绳。主接地极的面 积不小于0.75，厚度不小于5mm的钢板制 成。如矿井水含酸性时，应采用锅炉钢板 及其它耐腐蚀的钢板。 n 主接地极见图2-8a n 2、局部接地极 n 局部接地极应设置在水沟内或潮湿的地 方。局部接地极的面积不小于0.6 ，厚度 不小于3mm的钢板制成，图28b。 n 局部接地极也可用直径不小于35mm、长 度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻个20 个直径不小于5mm的透孔，并垂直的全部埋 入地板。 n 3、下列地点应安装局部接地极 n（1）每个装有电气设备的硐室。 n（2）每个（套）单独装设的高压电气设备 。 n（3）每个低压配电点或装有3台以上电气设 备的地点。 n（4）如果采煤工作面的机巷、回风巷和掘 进巷道内无低压配电点时，上述巷道内至少 应分别设置一个局部接地极。 n（5）连接动力铠装电缆的每个接线盒。 n 二、接地线 n 连接主接地极的接地母线，应采用截面 不小于50m的铜线，或截面不小于100 m 的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面 不小于100 m的扁钢。 n电气设备的外壳与接地母线或局部接地极 的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮 的连接，应采用截面不小于25 m的铜线 ，或截面不小于50 m的镀锌铁线，或厚 度不小于4mm、截面不小于50 m的扁钢 。 n 低于或等于127V的电气设备的接地导线和连接 导线，可采用断面不小于6 m的裸铜线。 n 接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过 2； n 移动式和手持式电缆芯线和接地连接线的电 阻值不得超过1。 n 干燥的接地坑，局部接地极的四周，应用砂子 、木炭和食盐等混合物填满。砂子和食盐的比例 ，按体积比6：1，以保证接地电阻不超过规定。 n 橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路 处，不得兼作他用。 n 接地网接地电阻每季测定一次。 第三章电缆 n 第一节矿用电缆的分类和型号 n 矿用电缆按结构可分为：橡套电缆；铠 装电缆和朔料电缆。井下应选用MT818 1999规定的煤矿用阻燃电缆；采掘工作面设 备供电的电缆应选煤矿用移动性阻燃型铜芯 橡套电缆；矿井巷道固定式敷设选用额定电 压6（10）KV聚氯乙烯或交联聚乙烯绝缘、 聚氯乙烯护套阻燃型电力电缆；井下通讯、 照明和控制选用铠装或非铠装通讯电缆、橡 套电缆或塑力电缆。 n 1 、矿用6（10）KV监视屏蔽型橡套电缆 n 常用型号有MYPTJ-3.66或（610） n M煤矿用阻燃；Y移动；P屏蔽；T 金属；J监视；字母后面数字为额定电 压，分子为主芯线导体和金属屏蔽层之间 的电压有效值；分母为主线之间电压有效 值。使用时三相金属屏蔽层连接在一起（ 兼做地线）与监视线之间构成监视保护层 ，当绝缘损坏监视线与地线短路断路均使 高压配电箱跳闸断电。 n 2、矿用阻燃橡套电缆 n 常用的有MC、MZ、MY、MCP、MCPTJ、 MYPTJ、MHYV； n M阻燃；Z煤电钻；C采煤机械；Y 移动；P屏蔽；H通讯；V聚氯乙烯； n 3、聚氯乙烯绝缘电力电缆 n MVV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆； n MVV22聚氯乙烯绝缘内钢带铠装聚氯乙 烯护套电缆； n MVV32聚氯乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙 烯护套电缆； n MYJV22交联聚氯乙烯绝缘内钢带铠 装聚氯乙烯护套电缆； n MYJV32交联聚氯乙烯绝缘细钢丝铠 装聚氯乙烯护套电缆； n MYJV42交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠 装聚氯乙烯护套电缆； n 第二节矿用电缆的载流量 n 表31 矿用电缆长期允许载流量 (A) 截面mm2 4 61 0 16253550 70 95 1KV36 4 6 6 4 8511 3 13 8 17 3 21 5 260 1.14KV8511 0 13 5 17 0 20 5 250 6.0KV9412 1 14 8 17 0 20 5 250 10KV10 4 13 8 17 1 21 3 n 表32 10KV及以下聚氯乙烯阻燃电缆载流量 截面mm2 MVV MVLV MVV22、32、 42 MVLV22、32 、 42 105042 56 43 167256 73 56 259674 95 73 3511890 118 90 50146112 148 114 70177136 181 143 95218167 218 168 120251194 251 194 150292224 290 223 185333257 333 256 240392301 391 301 n 表33 10KV及其以下交联聚氯乙烯阻燃电缆载流量 截面 mm2 MYJVMYJVMYJV22MYJV22MYJV32、 42 MYJV32、 42 电压KV3.6 6 6 10 3.666103.66610 25 135 128 130 35 164 156 158 50 193 194 182 185 185 188 70 236 242 225 231 229 234 95 288 293 274 278 279 284 120 333 335 315 318 322 326 150 377 380 357 359 366 370 185 433 438 408 414 420 423 240 513 482 488 493 497 300 400 500 n 表31、32、33中载流量是环境温度为25、 电缆芯线最高允许工作温度为65时的值。当环境温 度不等于25时，应乘以修正系数。修正系数 n K=(Q2Q1）12 nQ1=6525=40；Q2=65t; n t实际工作温度；修正系数K见表34 n 表34 工作温度 510152025 30354045 修正系数 1.2 2 1.1 7 1.1 2 2.0 6 10.9 4 0.8 7 0.9 7 0.71 n 第三节电缆的选用 n 1、电缆敷设地点的水平差应与规定的电 缆敷设水平差相适应。在立井井筒或倾角 大于45及其以上的巷道内，应采用聚氯乙 烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆 、交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯 护套电力电缆（MVV42、MYJV42）； n 在水平巷道或倾角在45 以下井巷中应采 用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙 烯护套电缆，交联聚氯乙烯钢带或细钢丝 铠装聚氯乙烯护套电力电缆（MVV22、 MYJV32)。 n 2、电缆截面的额定电流应大于电缆工作负荷 电流。 n 3、正常运行时，最远处电动机的端电压允许 下降值不得超过额定电压的5%，个别特别远的电 动机允许偏移810.支线电缆电压损失可按下式 计算： n U=103PL UA n U支线电缆电压损失，V； n P、U、依次为电动机额定功率，KW；电 压，V;效率； n 铜芯电缆电导系数（芯线温度为65取 42.5） n L、A依次为电缆长度，m; 截面,mm2. n4、电动机起动时端电压不得低于额定电压的75% ； n5、电缆未端的最小二相短路电流与保护装置的可 靠系数应符合规定； n6、高压电缆主芯截面应大于或等于最小热稳定截 面；最小热稳定截面计算如下： n Amin=IsstC n Amin最小热稳定截面，mm2; n ISS最大三相短路电流，A； n t高压配电装置跳闸时间，约为0.25s; n C电缆热稳定系数，见表35 n 表35 n7、严禁采用铝包电缆； n8、电缆的机械强度应满足生产设备的要求。 绝缘材料 铝芯 铝芯铝芯 铜芯 铜芯 铜芯铜芯 120 150200 120 150 200230 橡胶 75 87100 100 120 145 聚乙烯 63 95 交联聚乙烯 53 70 8780100 141 n 第三节电缆敷设的有关规定 n 1、电缆必须悬挂。在水平巷道或倾角 30以下的井巷中应用吊钩悬挂；电缆应有 适当的弛度。电缆悬挂的间距不得超过3m 。立井井筒或倾角30 及其以上的井巷中， 电缆应用夹子、卡箍夹持装置敷设，悬挂间 距不得超过6m。 n 2、电缆不应悬挂在压风管或水管上， 在管子上方悬挂时，必须保持0.3m的距离。 n 3、高、低压电缆同一侧敷设时，间距应 大于0.1m。高压同高压电缆之间和低压电缆 之间的距离不得小于50mm。 n 4、电缆同瓦斯抽放管路必须分挂在巷道 两侧。 n 5、总回风巷和专用回风巷中不应敷设电 缆。 n 6、在硐室中敷设的电缆，电缆出入硐室 时，不得由门框或墙上直接出入，以防电缆 被挤压，设置的保护管应有一定的强度 。 n 7、电缆悬挂的情况应由专职人员每天巡 回检查一次。 第四章 三专两闭锁 n 第一节 三专 n 煤矿安全规程规定： n 瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩） 与瓦斯（二氧化碳）突出矿井，掘进工作 面的局部通风机应采用三专（专用变压器 、专用开关、专用线路）供电；也可采用 装有选择性漏电保护装置的供电线路供电 ，但每天应有专人检查1次，保证局部通风 机可靠运转。 n 掘进工作面没有形成独立的通风系统， 是靠局部通风机强迫通风，通风机一旦发 生故障，掘进工作面的瓦斯就要积聚，就 要发生瓦斯事故。掘进工作面动力电源故 障率较高，特别是漏电故障，因为，目前 使用的附加直流原理的漏电保护，任何地 点漏电，整个变压器的供电设备都要跳闸 断电。如果局部通风机和掘进工作面动力 共用一个电源，局部通风机就要频繁断电 ，掘进工作面的通风也就频繁停风，也就 给瓦斯事故造成了重大隐患。很多瓦斯事 故都是通风机故障造成的。 n 局部通风机供电采用专用变压器、专用 开关、专用线路后，供电不受动力电故障的 影响，提高了局部通风机的供电质量，减少 了故障率。突出矿井还要设有双回路电源线 路（如图41中虚线所示），以保证局部通 风机的连续运行。 n 三专供电如图41所示： n 图41局部通风机三专供电线路图 G1G2G3G4 B1B2 D1D2 D3D4D5 局扇 电源 线 动力 电源 线 备用 局扇 电源 线 电源1 备用电源 n 从图中可以看出高压开关G2、低压开关 D1、D3都是为局扇供电的专用开关，变压 器B1是局扇的专用变压器。这些设备组成 一个独立的供电系统，和动力电源互不影 响。 n 高瓦斯矿井还设有备用局扇，当专用电 源或线路发生故障，主局扇停止运行时， 备用局扇自动投入运行。主风机、备用风 机应由两个不同的电源直接供电。 n 目前，已普遍使用对旋式局部通风机。 对旋式通风机是由第一级和第二级两个叶 轮分别由两个容量及型号相同的隔爆型电 动机驱动，两级叶轮旋转方向互为对旋， 空气进入第一级叶轮，获得能量后，经第 二级叶轮排出，在较近距离使用时，可单 独开启第一级或第二级通风机，在远距离 使用时可两级开启，两级开启时，应先开 第一级通风机，待其运行10秒后，再开启 第二级通风机。 n 对旋轴流局部通风机型号代表意义 n F B D No 2 n F通风机；B防爆；D对旋； n 机号（叶轮直径分米数）； n 2两台电动机； n 单台电动机功率（KW）； n 目前，高瓦斯矿井掘进工作面都使用双对旋局 部通风机。如图42所示；主机主电机D1启动后 延时10秒，主副电动机启动；当专用电源或线路 发生故障，主机停止运行时，延时20秒辅机主电 机启动，延时10秒辅机副电动机启动。 n 图4-2 双对旋风机控制图 D1 D2 K1 K2 K3 K4 K5 专用电源线备用电源线 SF 动力开关 控 制 线 动 力 电 源 线 动 力 负 荷 线 K6 nQBZ2120(80)1140(660)SF煤矿风机用 隔爆型双电源真空电磁启动器用于井下掘 进巷道四台轴流式风机或双对旋风机实现 控制和自动切换； n启动器上方有两个接线腔，下方有两个主 腔。每个接线腔有九个接线柱，分别为一 个电源，两个负载。 n启动器对电机及线路进行各种保护。开关 采用微电脑综合保护，有储存、记忆、全 中文显示；过载、短路、漏电闭锁、失压 、断相、操作过电压等保护功能； n n 1 型号说明 n QBZ2120(80) 1140(660) SF n Q 启动器；B隔爆型；Z真空； n 2回路数； n 120（80）单回路额定电流，A; n 1140(660) 额定电压，V; n S双电源； n F风机用； n 保护器预置了三种模式： n A 、主辅对等 n “主机” 和“辅机”是对等关系，直到本机发生故 障才会切换到另台。主辅对等模式：主机故障切 换到辅机；辅机故障则切换到主机。 n B、主机优先 n 工作以“主机”为主。“主机”一直处于工作状态 ，直到主机发生故障才切换辅机。一旦“主机”恢 复正常，“辅机” 还要切换回“主机”工作。双机必 须设一个为主机，另一个为辅机；主机故障则切 换到辅机，主机恢复则自动切回主机；此种工作 模式较为安全，主机故障则切换到辅机，切断工 作面电源，强迫立即修复主机。主机恢复后主机 立即恢复运行。这种工作模式只有在主辅机都正 常的情况下，工作面才能作业 n C、主辅轮流 n “主机”和“辅机”是对等关系，正常情况下 ，两台设备按照设定的时间轮流运行。双机 之间的切换自动完成。 n 主辅轮动主机和辅机按设定时间轮流运行 ；轮换时间1小时至4天可调。 n 第二节风电闭锁 n 煤矿安全规程规定： n 所有矿井必须装备矿井安全监控系统。 矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须 符合本规程和相关规定的要求。 n使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭 锁，保证停风后切断停风区域内全部非本质 安全型电气设备的电源。使用2台局部通风 机供风的，2台局部通风机都必须同时实现 风电闭锁。 n 风电闭锁：局部通风机停止运转或风 筒风量低于规定值时，声光报警、切断供 风区域的全部非本质安全型电气设备的电 源并闭锁；当局部通风机和风筒恢复正常 时，自动解锁。 n风电闭锁如图42所示，将掘进工作面的 动力电源开关的控制线串联在局部通风机 供电开关的常开接点上，局部通风机开关 不吸合，动力开关被闭锁，不能吸合送电 。 n 在风筒的出口设置风筒风量开关传感器 （K1），风筒出口的压力不够，动力开关 被闭锁，动力开关不能吸合送电。在动力 电源电缆上设置馈电传感器（K6），在馈 电异常（被控设备的馈电状态与系统发出 的断电命令或复电命令不一致）时，进行 报警。在风机供电电源线上，设置开停传 感器（K2、K3、K4K5），以便监视风机的 运行状态。 n 第三节 掘进工作面风电、瓦斯电“两闭 锁” n 瓦斯风电闭锁是由甲烷分站、掘进工作面 电源开关、局部通风机开关和各种传感器组 成。 瓦斯风电闭锁应有以下功能： n 1、掘进工作面甲烷浓度达到或超过 1.0%时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达 到或超过1.5%时，切断掘进巷道内全部非本 质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工 作面甲烷浓度低于1.0 %时，自动解锁； n 2、掘进工作面回风流中的甲烷浓度达 到或超过1.0%时，声光报警、切断掘进巷 道内全部非本质安全型电气设备的电源并 闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度 低于1.0%时，自动解锁； n 3、被串掘进工作面入风流中甲烷浓度 达到或超过0.5%时，声光报警，切断被串 掘进巷道内全部非本质安全型电气设备电 源并闭锁；当被串掘进工作面入风流中甲 烷浓度低于0.5%时，自动解锁； n 4、局部通风机停止运转，掘进工作面 或回风流中甲烷浓度大于3.0%，必须对局 部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通 过密码操作软件或使用专用工具方可人工 解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度 低于1.5%时，自动解锁。 n 5、与闭锁控制有关的设备故障或断电 时，声光报警，切断该设备所监控区域的 全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁 。 n 6、甲烷分站接通电源1min内，继续闭 锁该设备所监控区域的全部非本质安全型 电气设备的电源。 n 7、有馈电异常报警、显示功能。馈电 异常是指馈电状态与系统发出的断电指令 或复电指令不一致。 n 8、安全监控仪器的电源煤矿安全规 程规定必须取自被控开关的电源侧，严 禁接在负荷侧。在有多个电源的硐室内则 应选择供电可靠、电压稳定、能连续供电 的电源的电源侧。 n 煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的