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电气防爆知识我们大家都知道矿井在有用矿物生成的过程中会有一些气体产物或有爆炸性煤尘产生。当这些伴生出来的气体或煤尘浓度达到一定范围且在一定条件下，便要引起爆炸。因此，瓦斯矿井要进行防爆。在电气设备用于煤矿井下生产时，必须适合、满足生产的条件，因为电气设备正常运行或故障状态下，可能出现火花、电弧、热表面等，都具有一定的能量，可以成为点燃矿井瓦斯和煤尘的点火源。这就要求煤矿井下使用的电气设备，必须具有一种特殊性能防爆性能。怎样才能具有防爆性能呢？我们国家制定了一套标准，所以按国家标准规定条件设计制造而不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备就是防爆电气设备。一、防爆电气设备二六年版本煤矿安全规程中，附录一对矿用防爆电气设备的解释，除了符合GB383601-20的标准规定外，还必须符合专用标准和其他有关标准的规定生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备总共10种类型：即隔爆型，标志“d” 增安型“e” 本质安全型“i” 正压型“p” 充油型“o” 充砂型“q” 浇封型“m” 无火花型“n” 气密型“h” 特殊型“s”防爆电气设备的总标志为Ex，安全标志为MA,矿用隔爆型电气设备的标志Exdi.我们所常见的电动机、开关、干变、移变、照明信号、煤综保、按钮等防爆器都是把正常运行或故障状态下可能引起爆炸性混合物爆炸的电气设备装置于坚固的具有隔爆结构的外壳内，这种技术就是“间隙隔爆技术”。防爆电气设备的类别，按使用环境的不同分为两大类：类：用于煤矿井下主要用于含有甲烷混合物的爆炸性环境。类：用于工厂，主要用于含有出甲烷外的其他各种爆炸性混合物环境。电气设备的防护等级（不是指防爆电气设备）防护等级就是电气设备利用坚固的外壳防外物和防水能力的强弱。防外物是指防止外部固体进入设备内部和防止人体触及设备内的带电或运动部分的性能。防水是指防止外部水分进入设备内部，对设备产生有害影响的性能。防护等级用字母IP连同两位数字标志。如IP23中的IP是外壳的防护等级标志，第一位数字2 表示防外物为2级，第二位数字3表示防外水为3级。防外物共分7级，防水共分为9级，数字越大表示防护等级越高，要求越严格。防护等级防外物防水0级无防护无防护1级防止直径大于50mm固体异物进入壳内垂直的滴水赢不能进入，即防滴2级防止直径大于12mm固体异物进入壳内与沿垂线成15角内有淋水映不能直接进入内部，即15防滴3级防止直径大于2.5mm固体异物进入壳内与沿垂线成60角内有淋水映不能直接进入内部，即防淋水4级防止直径大于1mm固体异物进入壳内任何方向和溅水对产品无危害，即防溅5级防止影响产品的正常运行的灰尘进入壳内，即防尘任何方向的喷水对产品无危害，即防喷水6级完全防止灰尘进入壳内，即尘密海浪或强喷水对产品应无害，即防海浪或强喷水7级产品在规定的时间或水压下浸在水中，进水量应无有害影响，即浸水。8级产品在规定的水压下长时浸在水中，进水量应无有害影响，即潜水。矿用隔爆型电气设备的通用要求通用要求就是防爆电气设备共有的特性，主要有以下几个方面，1、允许最高表面温度表面有堆积粉尘时为150C采取防尘堆积措施时为450C，使用环境温度为-2040C.2、电气设备与电缆的连接应采用防爆电缆接线盒，必须用密封式电缆引入引出装置，并具有放松动防拔脱措施。3、对不同额定电压和绝缘材料，电气间隙和爬电距离都有相应较高的要求。4、具有电气或机械闭锁装置，有可靠的接地及防止螺栓松动装置。5、外壳如采用塑料必须用不燃性或难燃性材料，还必须承受冲击和热稳定试验。6、限制使用铝合金外壳，防止其与秀铁摩擦产生大量热能，避免形成危险温度。7、必须有国家指定的防爆试验鉴定 隔爆电气设备结构的基本要求：1、外壳的强度：隔爆外壳必须能承受其内部爆炸气体爆炸所产生压力的1.5倍。甲烷混合物的最大爆炸压力为0.717MPa。2、法兰面的强度：一般是由机械结构和材料强度来保证的，尤其是法兰面的厚度，它不是一个孤立的常数，而是与外壳空腔的净容积，外壳形状法兰的形状及接合方式有关。在设计法兰面厚度时，要考虑修理余量，修理余量为设计厚度的15%，余量不足1mm时，必须增至1mm。隔爆外壳的水压试验：隔爆外壳一般采用铸钢件或焊接件，铸件有可能存在气孔砂眼或裂纹；焊接件可能存在焊缝缺陷；在加工时存在外力的作用，外壳可能有变形或龟裂。因此，隔爆外壳加工后一定要进行水压试验（有条件也可用油压或气压）来确定其耐爆性，发现外壳的缺陷。水压试验可在整体装配后的外壳或单个加工后的零件上进行，水压试验压力与外壳净容积有关。外壳净容积V0.5L时，试验压力为0.35MPa外壳净容积0.5LV2L时，试验压力为0.6MPa外壳净容积V2L时, 试验压力为0.8MPa在上述的试压下，保持1min，试验结果以不连续滴水位合格。规定每10s钟滴1滴水为连续滴水。隔爆外壳的结构参数：为实现外壳隔爆性能，通常把互相连接的接合面称为隔爆接合面，简称隔爆面。而隔爆面之间的间隙称为隔爆接合面间隙，简称隔爆间隙。隔爆间隙的大小是隔爆外壳能否隔爆的关键。过大过小都会失去隔爆作用。隔爆间隙有多种结构：平面形、圆筒形、平面加圆筒形、螺纹结构、衬垫结构等。不同结构隔爆面，其接合面长度不同、容积不同、隔爆间隙大小不一样。隔爆间隙有专门规定，由于种类较多，不一一例举。快动门式或盖规定隔爆接合面的最小有效长度须不小于25mm。隔爆面的表面粗糙度须不高于6.3 ,操纵杆的表面粗糙度须不高于3.2 。隔爆电气设备的接线装置接线装置就是我们平常所叫的接线盒，它是电缆与隔爆电气设备的连接部位，主要由电缆进线装置（包括喇叭嘴、橡胶密封圈、金属挡板和金属圈）、接线装置（包括接线柱、接线卡、接线座）、接线腔等组成。1、进线装置：主要有两个目的为了防止移动电气设备时不慎将电缆接线拨脱，造成电火花或弧光短路的危险。通过压紧装置将橡胶密封圈压紧，使密封圈外缠与进线口内缠、密封圈内缠与电缆外缠紧密配合，起到隔爆作用。a、进线装置大体分为压紧螺母式、压盘式和浇铸固化密封填料式三种结构形式。压紧螺母式是通过拧紧螺母将封闭圈压缩，起到隔爆作用。多用于控制电缆、风电闭锁电缆、辅助接线电缆等。压盘式：是用紧固螺栓将密封圈压缩，起到隔爆作用。多用于电源电缆和负荷电缆浇铸固化填料密封式：用不燃性或难燃性材料进行填充，固化后比产生有害的裂纹，且软化的温度不低于95C，对电缆外护套不产生不良影响，填充深度须大于电缆进线口孔的1.5倍，最小不少于40mm。通过填充材料起到隔爆作用，多用于高压电缆。b、橡胶密封圈对密封圈的基本要求：密封圈用邵尔硬度为4555的橡胶制成。密封圈具有一定的通用性，以适应不同的公称外缠的电缆，允许在其 切同心槽。密封圈外缠与腔内缠间隙不大于2mm。密封圈内缠与电缆外缠间隙不大于1mm。密封圈宽度不小于0.7倍的电缆外缠，但不得小于10mm。密封圈厚度不小于0.3倍电缆外缠，但不得小于4mm。c、金属挡板金属圈：与腔 内缠间隙不小于2mm。厚度不小于2mm。2、接线装置：基本要求接线座无论用什么材料制成，其绝缘阻值须符合规定。接线柱截面满足要求。卡爪、平垫、弹垫、螺母聚全。接线盒内的电气间隙和爬电距离符合规定。电气间隙和爬电距离电气间隙是指2个裸露导体之间的最短空间距离，只有满足电气间隙的要求，裸露导体之间和它们对地之间才不会发生击穿放电。电气间隙与电气设备的额定电压等级有关，它们成正比关系。爬电距离是指不同电位2个导体之间沿绝缘材料表面的最短距离。爬电距离是由电气设备的额定电压绝缘材料的耐泄痕指数性能和表面形状等因数决定的。绝缘材料的耐泄痕性能通常是指用耐泄痕指数来表示。耐泄痕指数是指固体绝缘材料能够承受50滴或100滴以上的电解液而没有形成漏电的最高电压。它共分为a、b、c、d 四个等级。隔爆型和增安型电气设备的电气间隙与爬电距离常用的如下：额定电压（V）最小电气间隙(mm)最小爬电距离(mm)abcd364444412766781038088101218660101216202511401824283545300036456075906000608511013516010000100125150180240隔爆电气设备的闭锁装置目的，一是防止任意操作设备避免在设备不完善的情况下造成明火危险；二是防止误操作时发生人身触电或机电事故。电气闭锁有电路内部闭锁和电路外部闭锁2种。a、 电路内部闭锁是利用串联在电路中触点开闭来实现闭锁，如风电闭锁、漏电闭锁等。b、 电路外部闭锁是当设备带电时，有危险的可拆卸部分取不下来或可拆卸取下时，又能给设备送电。如隔爆型高压开关、断路器在合闸时，隔离开关不能拉出（插销式）。箱门打开时，隔离插销不能合闸操作等。机械闭锁是用机械机构实现闭锁的装置。如隔爆开关的箱盖（或门）打开时，不解除机械闭锁就打不开。同样，关盖不好（不到位）机械闭锁退不出，就不能进行合闸操作等。二、矿用电缆矿用电缆分为铠装电缆、橡套电缆和塑料电缆3种。1、每种电缆的优点：铠装电缆：就是用钢丝或钢带把电缆铠装起来，优点是耐拉力强。阻燃橡套电缆：其外护套采用氯丁橡胶制成，氯丁橡胶同样可以燃烧，但在燃烧时分解产生氯化氢气体，将火焰包围起来，与空气隔离使火很快熄灭，不会沿电缆继续燃烧，阻燃橡套电缆有非屏蔽和屏蔽两种电缆。阻燃橡套屏蔽电缆的优点：屏蔽电缆与检漏继电器的配合有起前切断故障线路电源的作用，有效的防止漏电火花和短路电弧的产生，能避免电缆主芯线绝缘破坏时造成相间短路的严重事故，能避免由于电缆损坏使人触电的危险。塑料电缆（即聚氯乙烯电缆）优点：允许工作温度高，绝缘性能好，护套耐腐蚀，敷设的落差不受限制。2、选用矿用电缆的要求：必须选用经检验合格并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆；严禁采用铝包电缆；接地不得使用铝芯电缆；低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁使用铝芯；固定敷设的高压电缆，在立井井筒或倾角为45及以上的井巷内，应采用聚氯乙烯粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆，或采用交联聚乙烯粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。在45以下的井巷内，应采用聚氯乙烯铜带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆，也可采用交联聚乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。固定敷设的低压电缆，应采用MVV铠装或非铠装电缆，或对应电压等级的移动橡套软电缆。非固定敷设的高、低压电缆，必须采用符合MT818标准的橡套软电缆。低瓦斯矿井在进风斜井，井底车场及附近，中央变电所至采区变电所之间，可以采用铝芯电缆，其它地点必须采用铜芯电缆。移动式和手持式电气设备应采用专用橡套电缆。照明、通信、信号和控制用的电缆，应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或塑料电缆。3、电缆敷设的有关规定电缆敷设地点有水平差时，敷设的电缆必须按规定要求与允许水平差相适应。寒冷季节敷设电缆时，当实际环境温度低于电缆产品规定敷设电缆的环境温度时，对电缆要采取加温措施。在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆；在溜放煤、矸和材料的溜道中严禁敷设电缆；立井井筒中所敷设的电缆，中间不得有接头。用机械提升的进风斜巷（不包括输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒不应敷设电缆。按照煤矿安全规程的规定，井下电缆必须悬挂，并满足一定的要求。为了防止敷设电缆时，因弯曲使电缆绝缘受损，各种型号电缆的最小弯曲半径必须符合有关规定。井下巷道内的电缆，沿线每隔一定距离，拐弯或与支点以及连接不同直径电缆的接线盒出线端，穿墙电缆的墙两边都应设置注有编号、用途、电压和截面积的标志牌，以便识别。硐室内电缆应沿墙悬挂或敷设在电缆沟内，为防积水，电缆沟应做成5%的坡度；电缆穿过墙壁部分应用套管保护，并要封堵管口。电缆、接线盒、终端盒在敷设和运行中都不应受很大的拉力。移动式机械用的电缆要有妥善保护措施。电缆应避免水淋、撞击、砸挤压、炮崩和工具损伤。4、电缆连接的有关规定电缆与电气设备的连接，必须用与电气设备性能相符的接线盒。电缆线芯必须使压线板（卡抓）或线鼻子与电气设备进行连接。不同型号电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定：a、橡套电缆的修补，必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。在地面热补或冷补后的橡套电缆，必须经浸水耐压试验，合格后方可使用。在井下冷补的电缆必须定期升井试验。b、塑料电缆连接处的机械强度、防潮密封、老化、电气等性能，应符合该型矿用电缆的技术标准。对于电气设备的检查，潞矿制定了防爆电气设备检查标准，也叫防爆完好50条，上边详细说明了什么是失爆，什么是不完好。大家可以自己学习。保护接地什么是保护接地：就是为了保证人身安全，避免发生人体触电事故，将电气设备的金属外壳与接地装置连接的接地措施。根据接地目的不同，常见的接地种类有：保护接地、工作接地、防雷（过电压）接地、接零、重复接地、为了防止产生和积聚静电荷而采取的防静电接地、防止管道腐蚀而采取的接地、需要屏蔽作用而进行的接地。作用：由于煤矿井下主接地、局部接地的接地电阻的数值被控制在煤矿安全规程规定的范围内。因此，通过接地装置的有效分流作用，就可以把流经人身的触电电流降低到安全值以内，确保人身的安全。此外，由于装设了保护接地装置，带电导体碰壳处的漏电电流经接地装置流入大地，即使设备外壳与大地接触不良而产生电火花，但由于接地装置的分流作用，可大大减小电火花的能量，从而避免引爆瓦斯、煤尘的危险。我国规定通过人体的安全电流为30mA。1、井下保护接地网的构成井下电气设备的布置比较分散，而且供电距离较远，很难用一个集中的接地装置来满足保护接地的需要。因此，除井下中央变电所设置主接地极外，沿着供电线路还埋设了许多局部接地极。利用铠装电缆的金属铠装层、电缆的接地芯线、接地母线，把分布在井底车场、运输大巷、中央变电所、采区变电所、工作面配电点的电气设备的金属外壳在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地极都并联起来，形成一个井下保护接地网，也叫保护接地系统。2、对保护接地的要求1）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、铠装电缆的铠装层、屏蔽护套等必须有保护接地。2）接地网上任一保护接地点和接地电阻值不得超过2，每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1。3）所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装层、铝皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连成一个总接地网。主接地极应在主、副水仓中各埋设一块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2，厚度不得小于5mm。4）应装设局部接地极的地点：采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。连接高压动力电缆的金属连接装置。5）局部接地极可设置于巷道水沟内或其它就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6mm2、厚度不小于3mm的铜板或具有同等有效截面积的铜管制成，并应平放于水沟深处。设置在其它地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直埋入底板；也可用直径上不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根钢管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板。6）变电所内没有低压总馈电开关时，应设置辅助接地极，辅助接地极与局部接地极距离不得小于5m，辅助接地母线应采用截面积不小于25mm2的独根铜绝缘线。7）连接主接地极的母线，应采用截面积不小于50mm2的铜线，或截面积不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面积不小于100mm2的扁钢。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、铝皮的连接，应采用截面积不小于25mm2的铜线，或截面积不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面积不小于50mm2的扁钢。8）橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。9）埋设接地极的附近土壤比较干燥时，在其周围应用砂子、木炭和食盐等混合物填满就。砂子和食盐的比例，按体积计约为6：1。3、井下保护接地装置的检查、接地电阻的测定。1）检查维护：每天应对局部接地极、接地母线及连接导线的联接情况检查1次，每周对整个接地网的连接情况、完好状态检查1次。一旦发现接触不良或有严重锈蚀等情况，应当立即处理，以免使接地电阻值增大。每年要将主接地极和放在水沟里的局部接地极提出来，详细检查1次，如发现锈蚀严重应更换。2）保护接地电阻的测定：总接地网各点的接地电阻值的测定，由专人负责，每季度进行1次，并有测定数据记录。测定接地电阻的方法有：电流电压表法、接地摇表法、接地电阻测量仪法。目前普遍采用本质安全火花型接地电阻测量仪测量。安全可靠、读书直观准确。在测量时的注意事项如下：测量前用电压表检查被测保护接地点有无电压存在，若有，应予以清除，否则会影响测量结果的准确性。在主接地极处测量总接地网的过渡电阻时，应将1个主接地极与总接地网断开，测量结果应符合规定。接地电阻测量仪的电流探针、电位探针应远离铠装电缆、轨道等长大的金属物，最好和它们垂直布置。测量单个接地极的接地电阻时，应与接地网断开。测量时将电位探针前后移动3次，重复进行测量。如3次测量结果相接近，取它们的平均值。杂散电流直流杂散电流：直流架线式电机车电流的全部或一部分，没有经过钢轨回路的全程而是通过大地、水沟、管路、煤墙、岩石等流回变流所的直流。交流杂散电流：在井下变压器采用中性点不直接接地的供电系统中，当电网三相对地的绝缘电阻、分布电容不相等时将出现零序电流。零序电流从地线或大地经漏电继电器流回电网的电流。在有架空电机车的运输巷道是以直流杂散电流为主，在采区是以交流杂散电流为主。1、杂散电流的危害，主要表现在以下几方面：1）矿井杂散电流可能引起电雷管的误爆炸，威胁人身安全。因为电雷管中通过电流大于300mA时就可以引爆，或者电雷管的两脚线间电压达到11.5V时就能引爆。2）矿井杂散电流腐蚀金属管路和铠装电缆的金属皮，缩短金属管路和铠装电缆的使用寿命。3）杂散电流可能使漏电保护发生误动作。4）杂散电流可引起电火花，其电火花的能量足以引起瓦斯、煤尘爆炸。2、直流杂散电流的防治措施1）减少轨道接头电阻值。轨道接头焊接，保持良好的电气连接。2）增大轨道与大地的接触电阻，保持轨道清洁、干燥。对沿线的金属管路和铠装电缆铺设支点增加绝缘，能增加杂散电流的过渡电阻，减少杂散电流。3）缩短电机车供电半