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煤矿机电设备基本知识 2 一 煤矿井下供电的基本知识二 煤矿井下电气设备防爆的基本知识三 煤矿井下电气防爆检查知识四 煤矿机电设备的管理五 煤矿井下供电整定计算 一 煤矿井下供电的基本要求 一 煤矿井下供电的基本要求 三无 四有 两齐 三全 三坚持 1 三无三无 即无鸡爪子 无羊尾巴 无明接头 作用 对防止短路 漏电和人身触电事故是十分有效的安全措施 2 四有四有 即有螺丝和弹簧垫圈 有密封圈和挡板 有过流和漏电保护 有接地装置 作用 对防止短路 过负荷 漏电故障范围的扩大 防止人身触电 防止电器设备失爆是十分有效的安全措施 3 两齐两齐 即电缆悬挂整齐 设备硐室清洁整齐 作用 是防止各种电缆引起的电气事故 防止硐室电气设备发生故障的有效措施 4 三全三全 即防护装置全 绝缘用具全 图纸资料全 作用 防止发生人身触电等意外事故 加强电气设备管理和电气技术管理 正确指挥生产 防止各类电气事故的重要安全措施 5 三坚持即坚持使用检漏继电器 坚持使用煤电钻 照明和信号综合保护 坚持使用瓦斯电和风电闭锁 作用 只要做到三坚持 不仅可防止因漏电引起的人身触电 而且还可防止因漏电等引起的瓦斯爆炸 二 煤矿井下供电三大基本保护煤矿井下供电三大基本保护是 过流保护 漏电保护 接地保护 随着供用电的安全可靠性 提高供电质量的要求 三大保护 的范围不断扩大 保护装置不断更新 煤矿安全规程 规定保护装置的类型有 漏电保护 电流保护 电压保护 电机保护 风电闭锁保护 瓦斯电闭锁保护 单相断线保护 电器设备综合保护等 1 漏电保护及其作用 1 什么叫漏电 电力系统中 带电体的绝缘阻抗降到一定程度 就有电流经阻抗流入大地 说明带电体发生了漏电故障 流入大地的电流称为漏电电流 漏电故障分为集中性漏电和分散性漏电 泄漏漏电 正常流入大地的微小电流 漏电电流 绝缘损坏 外壳带电 大量电流流入大地 2 漏电原因 电缆外套绝缘损坏带电 电气设备绝缘降低仍继续使用 电气设备长时过负荷运行 开关 接线盒 电动机电工接线后残留在接线室内线丝 工具 电工接线不好 线未压紧 移动时火线拉脱碰击设备外壳 3 漏电的危害a漏电火花可以引发瓦斯 煤尘爆炸事故b当漏电电流超过50mA时 可引发电雷管早爆 c发生人身触电事故 50mA以上人就有生命危险 4 漏电保护的作用 a防止人身触电b防止漏电电流引发瓦斯 煤尘爆炸 c防止漏电烧毁电气设备 5 坚持使用好漏电保护装置检漏继电器的主要功能 a连续监视电网对地绝缘电阻 b补偿电网对地的电容电流 c当电网对地绝缘电阻下降到一定数值时 及时切断保护回路电源 防止漏电 1140V时动作电阻值22K 660V时为11K 380V时为3 5K d一旦发生人身触电 检漏继电器会立即切断漏电回路电源 减少触电时间 检漏继电器必须安装和使用 严禁甩掉不用 每天必须由值班电工试验一次 动作保证灵敏可靠 并作好记录 2 过流保护及作用1 过流及其危害过流指流过电气设备或供电线路的电流超过其额定电流叫过电流 简称过流 如短路 过负荷 断相事故等 短路 指电流不经负荷 而经电阻很小的导体直接形成回路 其电流很大 可达额定电流几倍 几十倍甚至更大 过负荷 又叫过载 是指流过电气设备或电缆的电流超过其额定电流 且时间又超过允许时间 断相 又叫缺相 指供电线路或用电设备一相线路断开的状态 危害 烧保险 电气设备过热 开关跳闸 损坏绝缘 电缆漏电 严重时烧毁设备 引发电气火灾 导致瓦斯 煤尘爆炸 2 过流保护的三种形式 1 熔断器保护 RM密封式熔断器熔体为铅 锡 锌低熔点合金 熔点200 400 禁止用铁丝 铜丝 铝丝代替保险丝 一旦发现要按违章作业处理 2 热继电器保护 JR双金属片 3 过流继电器保护 JL过流脱扣线圈井下不能随意调整各开关的保护整定值 3 接地保护定义 用导线将正常不带电的电气设备外壳 构件 高压电缆铅包 钢带与埋在地下的接地极连接起来叫作保护接地 1 保护接地原理 当电气设备外壳未接地时 漏电电流全部通过人体根据欧姆定律 I V R 220 1000 0 22A 220mA达到允许通过人体的极限电流30mA的7倍多 十分危险 当电气设备外壳有可靠的接地保护时 接地装置与人体形成并联电路 漏电电流既通过人体又通过接地装置流回大地 根据并联电路的特点 各支路的电流与电阻成反比 即I人 I地 R地 R人 2 1000I人 1 500I地 由上式可见 有了可靠的保护接地 它可以大大的分散了漏电电流 而流过人体的漏电电流仅为500分之一 保护接地的作用一是分散漏电电流 二是避免漏电火花引发瓦斯爆炸 三 电缆的使用与维护1 井下电气火灾的发生原因及危害原因 电缆短路 长期过负荷运行 带油的电气设备油着火 皮带机皮带高温着火 危害 产生大量有毒有害气体 烟雾随风流进采区 造成人员中毒 昏迷 死亡 2 电缆的选用 电缆的选用必须遵守 煤矿安全规程 第466 467条的规定 要点 必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆 电缆的电压等级应高于电网的电压 电缆应有足够的芯线截面 其长时的实际负荷电流不得超过电缆的额定负荷电流 煤矿井下低压电缆不得采用铝芯 矿用低压电缆严禁采用铝芯或铝包电缆 煤电钻应使用煤电钻专用电缆 3 电缆的敷设要符合 煤矿安全规程 468 471条的规定要求 主要要点 电缆要用电缆钩悬挂 悬挂的安全距离和高度要符合规程规定 防止矿车撞击 电缆悬挂间距 水平巷道 30 以下倾斜巷道不得超过3米 电缆不得悬挂在风水管上 应悬挂在风水管的上方0 3m以上 不得遭受淋水 电缆上不得悬挂任何物件 信号通信电缆与动力电缆应分挂巷道两侧 受条件限制同一侧敷设时 应敷设在动力电缆上方0 1m以上 盘圈或盘8字的电缆不得带电 应拉伸悬挂 采煤机除外 高低压电缆敷设在巷道同一侧时 距离要大于0 1m 受条件限制其最小距离不得小于50mm 在总回风巷 专用回风巷 溜煤眼中不应敷设电缆 在绞车道敷设电缆应有可靠的安全措施 4 电缆的连接 电缆连接必须使用与电气设备性能相符的防爆接线盒 必须使用卡爪或线鼻子进行连接 螺丝要紧固 要有防拔脱装置 电缆禁止直接硬连接 严禁出现鸡爪子 羊尾巴 明接头 电缆应传进器壁5 15mm 地线应比火线长 接线室内清洁无杂物 无毛刺 5 矿井供电的规定 一 矿井用电分级对供电的要求 用电负荷分级根据用户对供电安全可靠性的要求 用电负荷一般分为三级 一级负荷主要有矿井主通风机 井下主排水泵 井下的中央变电所 升降人员的立井提升设备 瓦斯抽放设备 监测监控设备等 一级负荷与保护矿井安全有关 又称为保安负荷 一级负荷必须设置两个独立的电源供电 要求供电绝对可靠 一路发生故障 另一路能够保证立即投入运行 二级负荷主要有矿井升降人员的斜井提升设备 提升煤和物料的立井提升设备 地面空气压机房 矿灯充电设备 采区变电所和采掘工作面的电气设备等 大型煤矿的二级负荷 一般应采用双回路电源供电 三级负荷不属于一 二级负荷的用户为三级负荷 中断供电后不会在安全和经济上造成重大损失的负荷 用电电压等级的规定井下各级配电电压应和各种电气设备的额定电压相匹配 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电压不超过127V 远距离控制线路不超过36V 采区电气设备使用3300V供电时 必须制定专门的安全技术措施 升降人员的绞车和主井口信号装置的供电线路必须实现双回路供电 严禁分接其他负荷 二 煤矿井下电气设备防爆的基本知识 1 煤矿井下电气设备为什么要防爆 煤矿安全规程 444条规定 高瓦斯矿井和底瓦斯矿井采掘工作面必须选用防爆型电气设备 主要是预防电气火花 因电气火花可引起瓦斯和煤尘爆炸事故 瓦斯爆炸的条件 空气中的瓦斯浓度达到5 16 氧气浓度达12 以上 有足够能量的高温火源 温度在650 750 电气火花是引起瓦斯煤尘爆炸的主要火源 因电火花引起的瓦斯爆炸占瓦斯爆炸事故60 以上 引起瓦斯爆炸的火源分析图 2 煤矿井下防爆电气设备的概念 原理 特征与标志 煤矿防爆电气设备的概念煤矿井下使用的各类电气设备 对其采用安全技术措施后 保证其在有爆炸危险场所使用 能够实现安全用电 那么这种电气设备统称为防爆电气设备 煤矿隔爆型电气设备的原理a 间隙隔爆 内部爆炸产生的火焰通过接合面间隙向外传播时 金属壳体的吸热灭火和冷却作用 使火焰熄灭并降温 避免火焰传爆 b 外壳具有足够强度 壳体内产生最严重的爆炸时 所产生的高温不致使外壳损伤 所形成的压力不致使外壳变形或损坏 试验时在试验室用8个大气压做耐压试验 煤矿隔爆型电气设备的特征将正常工作或事故状态下可能产生火花的部分 放在一个或分别放在几个外壳中 这种外壳应能承受可能进入其内部可燃性气体的爆炸 而不至于损坏或产生永久性变形 并且不致使内部产生的火焰 通过外壳上任何接合面或孔眼点燃外部的可燃性气体 因此 要求隔爆外壳应具有隔爆型和耐爆性 隔爆性又称不传爆性 耐爆性是指隔爆外壳的机械强度 煤矿防爆型电气设备的标志防爆标志必须要有 Ex Ex表示为总防爆标志 无论是I类防爆电气设备或是II类防爆电气设备均使用Ex 防爆标志必须要有防爆电气设备的类别 例如 ExdIEx 为总防爆标志d 为隔爆型电气设备I 为煤矿井下用电气设备 3 煤矿井下防爆电气设备的完好与失爆 完好的电气设备 小型电器 必须达到防爆标准 而符合防爆标准的电气设备 小型电器 不一定是完好的 例如 开关非防爆部件变形受损 缺少非防爆部件等 一定 不一定 防爆电气设备 完好电气设备 4 完好标准 1 机电设备完好标准的原则要求 零部件齐全完整 性能良好 出力达到规定 设备防护装置齐全 设备环境清洁 与设备完好有直接关系的记录和技术资料齐全准确 小型电器设备及电缆等对矿井的安全直接相关 应列入完好标准要求 2 五不漏 的规定 不漏油 静止接合面不允许有油迹 老旧设备允许有油迹但不得成滴 运动接合面允许有油迹 但擦干后3min不见油 半小时不成滴 不漏风 静止接合面不漏风 运动接合面距泄漏处100mm用手试验无明显感觉 不漏水 静止接合面不见水 运动接合面允许滴水但不得成线 不漏气 静止接合面不漏气 运动接合面距泄漏处200mm用手试验无明显感觉 不漏电 绝缘电阻符合要求 漏电继电器正常投入运行 3 电气设备接地螺栓的规定电气设备的金属外壳和铠装电缆的接线盒内外接地螺栓应完整 齐全 并标有明显的接地符号 容量小于或等于5KW的不小于M8 容量大于或等于5 10KW的不小于M10 容量大于10KW的不小于M12 通讯 信号 按钮 照明灯等小型电气设备不小于M6 接地螺栓应进行电镀防锈处理 5 防爆型电气设备的完好与失爆失爆 防爆电气设备的隔爆外壳失去耐爆性或隔爆性的现象 A 隔爆型电气设备的失爆原因及预防措施 1 失爆原因 由于维护和定期检修不到位 防护层脱落往往会使隔爆面上出现泥砂灰尘等杂物 某些用螺丝紧固的对口接合面紧固不牢 使隔爆面间隙增大 井下电气设备由于移动或搬运不当而发生磕碰 使外壳变形产生严重的机械伤痕 或在使用中可能发生的撞击现象 严重时会增加接合面间隙 装配时产生严重的机械划痕 隔爆面上产生锈蚀现象 增大粗糙度 由于不熟悉设备的性能 在装卸过程中没有采用专用工具或发生误操作 螺丝紧固的隔爆面 由于螺孔深度浅或螺丝太长 而不能很好地紧固零部件 由于工作人员防爆知识掌握不够 等等均有可能造成失爆 6 煤矿井下常见的失爆现象煤矿井下常见失爆现象类型有 1 由于隔爆接合面严重锈蚀 有较大的机械伤痕凹坑 联接螺丝未压紧而使它们的间隙超过规定值 因此失爆 2 因矸石冒落砸伤 支架变形挤压 搬运过程中产生碰撞而使外壳严重变形 因隔爆外壳上的盖板 接线嘴 接线盒的连接螺丝折断 螺扣损坏 联接螺丝不齐全等 造成机械强度达不到规定的要求而失爆 3 在隔爆外壳内不经批准随意增加元件或部件 而使某些电气距离小于规定值 造成经外壳弧光短路接地 使外壳烧穿造成失爆 4 联接电缆没有使用密封圈或没有使用合格的密封圈 不用的电缆接线孔没有使用合格的挡板封堵造成失爆 5 接线柱 绝缘座或套管烧毁 使两个接线腔联通 内部短路时产生过高的压力而失爆 6 隔爆外壳因焊缝开裂 有裂纹而失爆 失爆都是由于安装 运输 维护质量不符合标准或生产质量不符合要求所引起的 因此有必要对常见的失爆现象进行了解 在工作中要按操作规程办事 杜绝失爆现象发生 7 用螺丝固定的隔爆接合面常见的失爆现象1 缺螺丝 螺母或弹簧垫圈 2 弹簧垫圈未压平或螺丝松动 3 弹簧垫圈断裂或无弹性 检查该处防爆间隙 若不超限 现场更换合格弹簧垫圈后不算失爆 4 通孔螺丝必须上满扣 螺丝应露出通孔的1 3扣 8 隔爆外壳及隔爆腔常见的失爆现象 1 隔爆外壳有裂纹 开焊 严重变形 严重变形是指长度超过50mm 同时深度超过5mm的变形 2 使用未经国家法定检验单位发证生产的防爆部件 自制 无资质 生产的受压传爆关键件 如喇叭嘴等 3 隔爆壳体内外锈皮脱落 锈蚀与有锈应区分 锈皮脱落 锈蚀 有锈 锈迹 4 闭锁装置不符合规定 闭锁装置不全 变形损坏起不到机械闭锁作用 闭锁变形 闭锁杆短 在不断电的情况下能够打开开关 5 电气闭锁不起作用 6 隔爆腔 室 的观察窗 孔 透明板松动 破裂或使用普通玻璃 7 隔爆设备的隔爆腔之间严禁直接贯通 去掉防爆电机接线盒内绝缘座为失爆 8 绝缘座 绝缘套管裂纹 缺损 9 改变隔爆外壳原设计形状 造成电气间隙或爬电距离不符合规定的 10 隔爆型灯具外罩破裂及闭锁装置失灵 9 接线常见的失爆现象 1 两防爆腔之间导电杆的固定无弹簧垫圈或弹簧垫圈未压平 2 低压隔爆开关接线腔电源侧进出线与负荷侧进出线不得互换 3 电缆不合格接头 鸡爪子 羊尾巴 明接头和电缆破口均称之为不合格接头 是电气安全的隐患点 与电气设备失爆同等对待 鸡爪子 橡套电缆的联接不采用硫化热补或同等效能的冷补者 电缆 包括通讯 信号 照明 控制电缆 不采用接线盒的接头 铠装电缆的联接不采用接线盒不灌注绝缘充填物或充填不严密漏出芯线的接头 2019 12 19 52 可编辑 羊尾巴 电缆的末端不接防爆电气设备或防爆元件者称之为羊尾巴 电气设备接线嘴 包括小型电器 2米内的不合格接头或明线破口者均为羊尾巴 明接头 电气设备与电缆有裸露的导体或明火操作者均属明接头 10 违章作业同样按失爆处理 带电检修和搬迁 移动电气设备 液力耦合器易熔塞用其它物品代替封死 电缆管理不善出现破口 挤压造成电缆放炮短路 机械闭锁失灵 锈死或滑丝 电源与负荷侧接线颠倒 两个接线腔连通 三 煤矿井下电气防爆检查知识 1 防爆电气设备 小型电器设备必须有永久性的 防爆标志 煤安标志 MA 产品 铭牌 无 防爆标志 煤安标志 为失爆 无 铭牌 为不完好 2 防爆电气设备 小型电气 包括监测监控设备及本安设施 入井前必须经专职防爆检查员检查 粘贴 防爆检查合格证 并签发 入井许可证 方可下井使用 现场检查无 防爆检查合格证 按失爆处理 产品铭牌 煤安标志 防爆标志 3 隔爆壳变形长度超过50mm 凹凸深度超过5mm为失爆 4 隔爆外壳开焊为失爆 锈蚀严重 有锈皮脱落为失爆 油漆皮离层 脱落为不完好 锈皮脱落 5 穿越隔爆腔的接线座有裂缝或晃动为失爆 隔爆腔直接贯通为失爆 6 观察窗玻璃表面伤痕深度小于1mm为不完好 大于等于1mm为失爆 观察窗玻璃松动为失爆 7对隔爆面上局部出现直径大于0 5mm 深度大于1mm的砂眼 在40 25 15mm宽的隔爆面上每1cm2不得超过5个 10mm宽的隔爆面上 每1cm2不得超过2个 否则为失爆 0 5mm 8 隔爆面的表面粗糙度应不大于6 3um 操纵杆的粗糙度应不大于3 2um 否则为失爆 9 隔爆面有锈迹 用棉纱擦后有 云影 为不完好 仍留有锈蚀斑痕者 为失爆 云影 氧化亚铁云状痕迹 用手摸感觉 锈迹 10 隔爆面上不得涂有油漆和硬性杂物 否则为失爆 油漆 11 隔爆面应磷化或涂以适量的凡士林油或合格的防锈油 磷化后也可涂凡士林油 磷面脱落或并未涂防锈油为失爆 涂油应在防爆面上形成一层薄膜为宜 涂油过多为不完好 12 高压电缆的引入装置应采用浇铸固化密封的方式 填料的填充深度应大于电缆引入直径的1 5倍 最小为40mm 否则为失爆 不得采用铠装电缆套密封圈进喇叭咀的连接方式 否则为失爆 13 电缆护套伸入器壁小于5mm为失爆 大于15mm为不完好 电缆直径较大而不能进入接线腔时 可适当将伸入接线腔部分电缆护套搓细 大于15mm 小于5mm 14 没有接线的接线嘴应分别用密封圈 金属挡板 金属圈依次装入 压紧 否则为失爆 接线的电缆引入装置若装金属圈时应装在密封圈外面 否则为失爆 金属圈 挡板 密封圈 15 螺旋式接线咀拧入丝扣数不得少于6扣 用单手顺压紧方向用力拧动超过半圈为失爆 螺旋接线咀压紧后应外露有螺扣 否则为失爆16 卡兰式接线咀以压紧密封圈后用单手晃动喇叭咀 上下左右能晃动为失爆 两压紧螺丝入扣差应不大于5mm 否则为不完好 17 喇叭咀严禁朝上 本安型接线盒除外 接线咀外部有缺损 但不影响防爆性能为不完好 现煤矿禁止使用四通接线盒 电缆压紧后的直径比原直径减少10 及以上为失爆 18 电缆压线板未压紧电缆为失爆 19 密封圈的尺寸应符合以下规定 1 密封圈外径与进线装置内径差应符合下表规定值 否则为失爆 2 密封圈内径与电缆外径差不超过 1mm否则为失爆 3 密封圈的宽度不小于电缆外径的0 7倍 且不小于10mm 否则为失爆 20 密封圈修整后应整齐圆滑 凹凸大于等于2mm为失爆 小于2mm为不完好 21 密封圈的同心槽线应朝内 否则为失爆 控制线 信号线的密封圈分层严重内凸达密封圈宽度的1 3以上者 挤入腔内3mm以上 为失爆 分层朝里 22 电缆与密封圈之间不得包扎其它物体 否则为失爆 密封圈的单孔穿进一根以上电缆为失爆 23 使用的密封圈内分层破损或密封圈老化均为失爆 24 隔爆面紧固件应完整 齐全 牢固 可靠 否则为失爆 25 同一紧固部位螺母 螺栓其规格应一致 螺纹裸露部分为1 3扣 螺纹不透头为失爆 超过三扣则为不完好 不得超过3扣 26 紧固隔爆面螺丝的螺母必须上满扣 否则为失爆 紧固螺丝深入螺孔长度应不小于螺丝直径的尺寸 铸铁 铜 铝件等不小于螺丝直径的1 5倍 27 隔爆面紧固螺丝应加装弹簧垫圈 弹簧垫圈与螺丝规格一致 弹簧垫应压平 螺丝松动 无弹簧垫和弹簧垫圈不合格均为失爆 28 所有开关的闭锁装置必须能可靠的防止擅自送电 防止擅自开盖操作 保证非专业工具不能轻易解除它的作用 否则为失爆 机械闭锁装置 29 橡套电缆护套损坏裸露出芯线或伤痕深度达最薄处1 2以上 宽度达20mm沿围长1 3以上者为失爆 破口 30 接线应采用卡爪或利用专用的接线头连接导线 螺母下应有弹簧垫或采用双螺母 不得压芯线绝缘外皮 芯线压紧后裸露部分距卡爪 或平垫圈 的最近端不得大于5mm 否则为不完好 芯线未压紧为失爆 31 电气设备内接地线未接为失爆 接线腔内地线长度应适宜 以松开线咀卡兰拉动电缆后 三相火线拉紧或松脱时 地线不脱为宜 否则为失爆 接地螺丝 螺母 垫圈不允许涂绝缘物 否则为不完好 32 接线腔应保持干净 无杂物和水珠 使用铠装电缆的接线腔内不允许有油 否则为不完好 任何接线腔内有积水均为失爆 33 接线咀电缆出口处应平滑 出现死弯致使橡套电缆 包括控制线 信号线 绝缘外套与相线的绝缘橡胶分离为失爆 死弯 34 电动机无风叶 风叶损坏 外壳变形严重 通风孔被杂物堵塞1 2及其以上者均为不完好 35 电气设备的显示系统应准确无误 不能显示或者显示不完整的为不完好 四 煤矿机电设备的管理 1 井下维护电工应具备的基本职能知识目标 熟悉常用低压开关的种类和性能特点 会根据负载要求和环境要求选择开关和电缆 能力目标 能正确接线和操作开关 会调整矿用低压开关整定保护和动作值 会查阅开关上所显示的参数和故障种类 会处理常见的一般故障 2 煤矿机电设备的管理要达到 90510 90代表设备完好率要达到90 以上 5代表设备待修率为5 1代表机电事故率为1 0代表机电设备失爆率为0 机电完好率检查的计算方法 完好设备台数检查设备总台数 100 完好率 五 煤矿井下供电的整定计算 1 短路电流的计算方法第1条选择短路保护装置的整定电流时 需计算两相短路电流值 可按公式 1 计算 式中Id 2 两相短