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矿井供电系统及检查要点第一讲 矿井供电系统及采区供电安全 第一部分 矿井供电系统一、安全用电 (一)触电的危害 1电流对人体的作用 由于煤矿井下空间狭小、淋水大、潮湿、矿尘多、顶板冒落等原因,极易造成电缆及电气设备漏电引发人身触电事故。人身触电事故是指人体触及带电体或人体接近高压带 电体时有电流流过人体而造成的人身伤害事故。电对人体的伤害有两类,即电击和电伤。电击是指电流流过人体内部,造成人体内部器官损伤和破坏,甚至导致人死亡。电伤是指强电流瞬间通过人体的某一局部或电弧对人体表面造成的烧伤、灼伤。触电死亡事故,多是由电击造成。 电击是电流对人体内部组织造成的伤害。仅50mA的工频电流即可使人的神经系统受到电流强烈刺激,引起呼吸中枢衰竭,呼吸麻痹,严重时导致心室纤维颤动,以至引起昏迷和死亡。 按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径,电击触电可分为三种情况: (1)单相触电。单相触电是指在地面上或其他接地导体上,人体某一部位触及一相带电体的触电事故。对于高电压,人体虽然没有触及,但因超过了安全距离,高压电对人体产生电弧放电,也属于单相触电。单相触电的危险程度与电网的运行方式有关,一般情况下,接地电网的单相触电比不接地电网的危险性大。 (2)两相触电。两相触电是指人体两处同时触及两相带电体而发生的触电事故。无论电网的中性点接地与否,其危险性都比较大。 (3)跨步电压触电。当电网或电气设备发生接地故障时,流人大地中的电流在土壤中形成电位,地表面也形成以接地点为圆心的径向电位差分布。如果人行走时前后两脚问(一般按O8m计算)电位差达到危险电压造成触电,称为跨步电压触电。漏电处地电位的分布如图73所示,人离接地点越近,跨步电压越高,危险性越大。一般在距接地点20m以外,可以认为地电位为零。在高压故障接地处或有大电流流过接地装置附近,都可能出现较高的跨步电压,所以井下不存在跨步电压危险。Ud漏电对地电压Uc-接触电压Ub跨步电压图7-3对地电压、接触电压、跨步电压示意图 电伤是电流的热效应、化学效应、光效应或机械效应对人体造成的伤害。电伤会在人体上留下明显伤痕,有灼伤、电烙印和皮肤金属化三种: (1)电弧灼伤是由弧光放电引起的。比如低压系统带负荷(特别是感性负荷)拉裸露刀开关、错误操作造成的短路、人体与高压带电部分距离过近而放电,都会造成强烈弧光放电。 (2)电烙印通常是在人体与带电体紧密接触时,由于电流的化学效应和机械效应引起的伤害。 (3)皮肤金属化是由于电流烙化和蒸发的金属微粒渗入表皮所造成的伤害。 2 对人体作用电流的划分对于工频交流电,按照通过人体的电流大小而使人体呈现不同的状态,可将电流划分为三级: (1)感知电流。引起人的感觉的最小电流称感知电流。人接触这样的电流会有轻微麻感。实验表明,成年男性平均感知电流有效值约为11mA,成年女性约为07mA。感知电流一般不会对人造成伤害,但是接触时间长,表皮被电解而电流增大时,感觉增强,反应变大,可能造成坠落等间接事故。 (2)摆脱电鎏。电流超过感知电流并不断增大时,触电者会因肌肉收缩、发生痉挛而紧握带电体,不能摆脱电源。人体触电后能自行摆脱电源的最大电流称为摆脱电流。一般成年男性平均摆脱电流为16mA,成年女性约为l05mA。儿童较成年人小。摆脱电流是人体可以忍受而不会造成危险的电流。若通过人体的电流超过摆脱电流时间过长,会造成昏迷、迷、窒息甚至死亡。因此,人摆脱电流能力随着触电时间的延长而降低。 (3)致命电流。在较短时问内危及生命的电流,称为致命电流。电流达到50mA以上,就会引起心室颤动,有生命危险,100 Ma 以上的电流,则足以致死。而接触30 mA以下的电流通常不会有生命危险。 不同电流对人体的影响见下表 电流A 通电时间 人 体 反 应 工频电流 直流电流 OO5 连续通电 无感觉 无感觉 O55 连续通电 有麻刺感、疼痛,无痉挛 无感觉 510 数分钟内 痉挛、剧痛,但可摆脱电源 有针刺压迫感及灼热感 1030 数分钟内迅速麻痹、呼吸困难、血压升高, 不能摆脱电源压痛、刺痛,灼热强烈,抽搐 3050 数秒数分心跳不规则、昏迷、强烈痉挛、 心脏开始颤动 感觉强烈,有剧痛,痉挛低于心脏搏动周期受强烈冲击,但没发生心室颤动 50高于心脏搏动周期昏迷、心室颤动、呼吸麻痹、 心脏麻痹或停跳 剧痛、强烈痉挛、呼吸困难 或麻痹3影响触电伤害的因素触电的危险程度与很多因素有关,而这些因素是互相关联的,只要某种突出到相当程度,都会使触电者达到危险程度。 (1)电流的大小。一般通过人体的电流越大,人的生理反应越明显、越强烈,死亡危险性也越大。通过人体的电流强度取决于触电电压和人体电阻。人体电阻主要由表皮电阻和体内电阻构成,体内电阻一般较为稳定,约在500欧姆左右,表皮电阻则与表皮湿度、粗糙度、触电面积有关。一般人体电阻在10002000欧姆之间。 (2)持续时间。通电时间越长,电击伤害程度越重。因为电流通过人体时间越长触电面发热出汗,而且电流对人体组织有电解作用,使人体电阻降低,导致电流很快增加。另外,人的心脏每收缩扩张一次有O1s的间歇,在这01s内,心脏对电流最敏感。若电流在这一瞬间通过心脏,即使电流较小,也会引起心脏颤动,造成危险。 (3)电流的途径。电流通过头部会使人立即昏迷,甚至造成死亡;电流通过脊髓,会导致半截肢体瘫痪;电流通过中枢神经,会引起中枢神经强烈失调,造成呼吸窒息而导致死亡。所以电流通过心脏、呼吸系统和中枢神经系统时,危险性最大。从外部看左手至脚的触电最危险,脚到脚的触电对心脏的影响最小。 (4)电流频率。常用的50100Hz的工频交流电对人体的伤害最严重;低于20Hz时,危险性相对减小;2000Hz以上时死亡危险性降低,但容易引起皮肤的灼伤。直流电危险性比交流电小很多。 (5)人体健康状况。触电伤害程度与人的身体状况有密切关系。除了人体的电阻各有区别外,女性比男性对电流敏感性高;遭电击时小孩要比成年人严重;身体患心脏病、结核病、精神病、内分泌器官疾病或醉酒的人,由于抵抗能力差,触电后果更为严重。另外,对触电有心理准备的人,触电伤害轻。 (二)人体触电的原因及预防措施 1人体触电的原因 (1)作业人员违反规程、操作规程有关规定,带电作业、带电安装,带电检查、修理、处理故障;忘记停电、停错电、不验电、放电等。 (2)不执行停、送电制度,停电开关没闭锁,没按要求悬挂“有人工作,严禁送电”警示牌,执行谁停电谁送电安全作业制度不严,误送电。 (3)没设可靠的漏电保护、漏电保护失效或甩掉不用;漏电保护失效且保护接地网断线的情况下人触及带电的设备外壳。 (4)不按要求使用绝缘用具、带电拉隔离开关等误操作导致人体触电。 (5)不按要求携带较长的导电材料,在有架线的巷道行走时触及架线。 (6)工作中,触及破损电缆、裸露带电体等。 2人体触电预防措施 (1)避免人体接触低压带电体;避免人体接近高压带电体。电气设备的带电部分用外壳封闭,并设置闭锁装置;高压线或井下电机车架空线设置在安全高度。对导电部分裸露的高压母线及高压设备无法用外壳封闭的,设遮拦,防止人员靠近;设置的遮拦门上安设闭锁装置,人员误人高压电气室时,确保门开电断,防止人体触电。各变配电所的入口处或门口,悬挂“非工作人员,禁止入内”警示牌;无人值班的变配电所,关门加锁。 (2)对人员易接触的电气设备尽量采用较低电压;如煤电钻电压、信号照明电压使用127V;远距离控制电压使用36V等。 (3)井下采用变压器中性点不接地系统,设置漏电保护、保护接地等安全用电技术防止人体触电。 (4)严格遵守各项安全用电制度和规程的相关规定。 二、矿井供电及其安全检查要点 (一)矿井供电系统 。 1、矿井供电电压等级 根据国家标准的规定,并结合煤矿的特殊生产条件,目前煤矿井下常用的电压等级及用途如下: 标准电压 平均电压 用途 6000V 6300V高压电动机及供电电压 3300V 3460V部分矿井采区电气设备 1140V 1200V综采工作面成套电气设备 660V 690V低压动力用电电压 380V 400V低压动力用电电压 127V 1 33V照明、信号、电话和手持式电气设备 36V电气设备的控制回路 直流250V、550V架线式电机车 煤矿安全规程第四百四十八条规定,井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级,应符合下列要求:(一)高压,不超过1 0000V。(二)低压,不超过1140V。(三)照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压,不超过127V。(四)远距离控制线路的额定电压,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措施。 2、矿井供电系统 由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定方式相互连起来的一个整体,称为矿井供电系统。大型矿井一般采用三级供电方式,即地面变电所、井下中央变电所、采区变电所。而中小型矿井一般采用二级供电方式,即地面变电所、采区变电所。 为保证矿山供电的可靠性,由两个独立的电源向矿井变电所供电。我国矿井一般由35kv专用线路供电,有些乡镇煤矿取自农用电网。距供电电源较近时,用平行双回路供电,距供电电源较远时,电源一路,另一路由相邻矿区变电所供电。井下供电系统一般由输电电缆、中央变电所、分区变电所、采区变电所、移动变电站、采区配电点及各类电缆组成,如图所示。 3矿井供电必须符合的要求(1)矿井供电应有两回路电源线路。当任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6万t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。 (2)矿井两回路电源线路上都不得分接任何负荷。(3)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。 (4)10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。 (5)矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。 (6)对井下各水平中央变(配)电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路,不得少于两回路。当任一回路停止供电时,其余回路应能担负全部负荷。 (7)主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房,应各有两回路直接由变(配)电所馈出的供电线路;受条件限制时,其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。 (8)严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。 (9)井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级,应符合下列要求: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的供电额定电压,不超过127V远距离控制线路的额定电压,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措施。 (10)井下低压配电系统同时存在2种或2种以上电压时,低压电气设备上应明显地标出其电压额定值。 (11)矿井必须备有井上、下配电系统图,井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面敷设示意图,并随着情况变化定期填绘。图中应注明:电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。馈出线的短路、过负荷保护的整定值,熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。保护接地装置的安设地点。 (12)电气设备不应超过额定值运行。井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时,必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后,方可投入运行。 (13)硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的电动机,应采用真空电磁起动器控制。 (14)井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备,应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配点电引出的馈电线上,应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备,应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。 (15)矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。 (16)煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前,必须对煤电钻的综合保护装置进行1次跳闸试验。 (17)井下低压馈电线上,必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置,保证自动切断漏电的馈电线路。 (18)直接向井下供电的高压馈电线上,严禁装设自动重合闸。手动合闸时,必须事先同井下联系。井下低压馈电线上有可靠的漏电、短路检测闭锁装置时,可采用瞬间1次自动复电系统。 (19)井上、下必须装设防雷电装置,并遵守下列规定:经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线,必须在入井处装设防雷电装置。由地面直接入井的轨道及露天架空引入(出)的管路,必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好集中接地。通信线路必须在人井处装设熔断器和防雷电装置。 (20)永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室,应砌碹或用其他可靠的方式支护。 (21)井下中央变电所和主要排水泵房的地面标高,应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出05m。(二)矿井供电系统安全检查重点 矿井伊电系统安全检查应按表76进行。表76矿井供电系统安全检查 序号 检查项目及内容 检查情况备注 l 应有两回路电源线路 2 两圆路电源线路都不得分接任何负荷 3 矿井电源应采用分列运行方式 4 任-N路均能担负矿井全部负荷 5 严禁装设负荷定量器 6 lOkV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设 7 严禁井下变压器中性点直接接地 8 电气设备不应超过额定值运行 9 硐室外严禁使用油浸式低压电气设备 10 井上、下必须设防雷电装置 第二部分采区供电系统 采区供电系统是矿井供电系统的主要组成部分,也是矿井供电系统安全运行的薄弱环节。 一、采区变电所 采区变电所是采区用电设备的电源。为保证采区供电系统运行安全、合理、经济,采区变电所应是采区的动力中心,其位置对采区供电安全和供电质量有直接的影响,其位置的选择应符合规程和煤炭工业设计规范的要求。 根据规程的规定,采区变电所硐室的结构及设备布置应满足下列要求: (1)采区变电所应用不燃性材料支护。从硐室出口防火铁门起5m内的巷道,应砌碹或用其他不燃性材料支护。 (2)硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时,不得妨碍巷道交通。铁门上应装设便于关严的通风孔,以便必要时隔绝通风。装有铁门时,门内可加设向外开的铁栅栏门,但不得妨碍铁门的开闭。 (3)变电硐室长度超过6m时,必须在硐室的两端各设一个出口,出口必须符合用不燃性材料支护的要求,硐室内必须设置足够数量的用于扑灭电气火灾的灭火器材。例如,干粉灭火器、不少于02m。的灭火砂、防火锹、防火钩等。 (4)硐室内敷设的高低压电缆可吊挂在墙壁上,高压电缆也可置于电缆沟中,高压电缆应去掉黄麻外皮,高压电缆穿人硐室的穿墙孔应用黄泥封堵,以便与外界空气隔绝。 (5)硐室内各种设备与墙壁之间应留出05m以上的通道,各种设备相互之间,应留出08m以上的通道。对不需从两侧或后面进行检修的设备,可不留通道。 (6)带油的电气设备必须设在机电硐室内,并严禁设集油坑。带油电气设备溢油或漏油时,必须立即处理。 (7)硐室的过道应保持畅通,严禁存放无关的设备和物件,以避免妨碍行人和搬迁。 (8)硐室内的绝缘用具必须齐全、完好,并作定期绝缘检验,合格后方可使用。绝缘用具包括绝缘靴、绝缘手套和绝缘台。 (9)硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止人内”字样的警示牌。硐室内必须悬挂与实际相符的供电系统图。硐室内有高压电气设备时,入口处和硐室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。(10)采区变电所应设专人值班。应有值班工岗位责任制、交接班制度、运行制度。值班工应如实填写交接班记录、运行记录、漏电继电器试验记录等,无人值班的变电硐室必须关门加锁,并有值班人员巡回检查。 (11)硐室内的设备,必须分别编号,表明用途,并有停送电的标志。 二采掘作面的供电 向采煤、开拓、掘进工作面供电时,由于采煤工作面负荷集中而且较大,开拓、掘进工作面一般开掘巷道较长,距采区变电所较远,往往采用移动变电站的供电方式。 采煤工作面的低压配电,可根据采煤工作面的供电负荷的容量选择一台或两台移动变电站,俗称配电点。可通过配电点集中控制台的操作按钮使开关分别向采煤机、运输机、破碎机、转载机、液压泵和清水泵供电,并能实现连锁与停电。 掘进工作面相对于采煤工作面负荷较小,往往一台移动变电站就能满足一个工作面的配电需要。其供电线路较长,一般属于干线式供电,但煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面最大的一个特点是要使用局部通风机进行通风,一旦中断供电会使局部通风机停止运转,则会导致掘进工作面及其附近巷道聚集瓦斯和其他有害气体,时间稍长,会使之超限,此时若遇到火花或电弧,就会引起瓦斯燃烧或爆炸事故。为防止这种情况的出现,规程要求使用局部通风机通风的掘进工作面,必须做到如下几点: (1)甲烷风电闭锁与甲烷电闭锁: 风电闭锁是指为掘进工作面供风的局部通风机供风后,其工作面的瓦斯浓度在规程的规定范围以内,才可人工为该工作面动力电源线路送电的电气连锁。其作用是防止停风或瓦斯超限的掘进工作面在送电后产生电火花,造成瓦斯燃烧或爆炸。 甲烷电闭锁是指掘进工作面正常供风或停风的状态下,瓦斯浓度超过规定值或整定值,切断掘进工作面的动力电源,这种瓦斯监控装置与动力电源开关问的连锁,称为瓦斯电闭锁。其作用是防止正常通风产生局部瓦斯积聚时,造成电火源引发瓦斯爆炸事故。 (2)对局部通风机的供电要求: 保证局部通风机的正常运转是决定掘进工作面安全生产的一个重要环节。以往局部通风机与动力电源共用一趟线路,而且供电系统中的漏电继电器的动作不具有选择性,又安装在变电所低压电网的总开关上,而很难保证局部通风机运转的连续性,这给掘进工作 的安全造成了重大影响。规程规定:瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿 井中,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;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。附加材料:三、二、一”的通风管理制度 为保证局部通风机的正常通风,在局部通风管理上实行“四、三、二、一”的通风管理制度,“四”即“四双”,就是“双局部通风机、双电源、双开关、双线路”;“三”即“三专”,就是“专用变压器、专用线路、专用开关”;“二”即“两闭锁”,就是“风电闭锁和瓦斯电闭锁”;“一”即“一自动”,就是;“专供局部通风机与备用局部通风机之间的自动切入转换”。所谓专供局部通风机是负责局部通风工作面正常情况下通风的由专用变压器、专用线路、专用开关专门供电的局部通风机,该供电线路上无其它机电设备,以保证专供局部通风机的正常运转;备用局部通风机一般是接在工作面的动力电源上,在专供局部通风机因故不能运转的情况下才工作。 “四、三、二、一“制度的执行,为保证局部正常通风,减少瓦斯积存,奠定了基础。第三部分矿井电网保护 矿井电网保护由以下部分组成: 矿井电网保护:过电流保护;漏电保护;保护接地;电压保护; 一、过电流保护 1)引起过电流故障的原因 过电流是指电气设备或电缆的实际工作电流超过其额定电流值。过电流会使设备绝缘老化,绝缘降低、破损,降低设备的使用寿命、烧毁电气设备、引发电气火灾,引起瓦斯、煤尘爆炸。常见过电流现象有短路、过负荷和断相: (1)短路故障。在变压器中性点接地系统中,短路故障有三相短路、两相短路、单相对地短路。在中性点不接地系统中,仅有三相短路、两相短路两种。短路电流一般是额定电流的几十倍以上。造成短路故障的原因主要有: 击穿。由于电缆、电气设备受潮、绝缘老化或机械损伤,引起绝缘击穿而造成短路。 误操作。由于人员误操作造成短路,如人员带负荷拉隔离开关等。 机械损伤。由于矸石冒落、矿车挤压碰撞等原因造成短路。 (2)过负荷。过负荷是指电气设备的实际工作电流不仅超过了其额定电流值,而且超过了允许的过负荷时间。长时间过负荷,造成电气设备绝缘老化,烧毁电气设备。造成电动机过负荷的主要原因有: 电源电压低。当机械负载不变时,电源电压降低就会造成电动机工作电流加大。 频繁启动。绕线式电动机的启动电流为正常工作电流的1518倍,而异步电劫机则为57倍,频繁启动会导致电动机过负荷。 启动时间长。长时间在启动状态,大电流情况下运行导致电动机过负荷。 机械卡堵。电动机内部有异物、偏轴扫膛以及外部负荷引起的运行阻力大导致电动机过负荷。 (3)断相。三相电动机在运行中出现一相断线,由于机械负载不变,电机的工作电流会比正常工作时的工作电流大,从而造成过电流。断相的主要原因有: 熔断器熔断。用熔断器作短路保护的磁力起动器,由于熔断器在电流的作用下会发 生氧化脱皮现象,使熔体变细,在电动机正常启动或工作时熔断,造成断相。 电缆与电动机或开关的连接头脱落。 电缆芯线一相断线。 2)过电流保护 设置过电流保护的目的就是在线路或电气设备发生过电流故障时,能及时切断电源防止过电流故障引发电气火灾、烧毁设备等现象的发生。过电流保护包括短路保护、过负荷保护、断相保护等。 短路保护包括熔断保护和继电保护,熔断保护用于各种启动器,继电保护用于馈电开关。熔断保护中的熔丝严禁用铜丝、铁丝代替,继电保护严格按规定整定及校验。 3)安全检查重点 (1)电气设备的额定电压与所在电网的额定电压是否相适应。 (2)电气设备的额定电流应大于或等于它的长时最大实际工作电流。 (3)电缆截面的选用是否符合设备容量的要求。 (4)高、低压开关设备切断短路电流的能力,即开关的额定断流容量是否大于或等于线路可能产生的最大三相短路电流。 (5)电气设备安装前后测量其绝缘电阻值是否合格,使用中是否定期测试电气设备的绝缘。 (6)安装地点能否使电气设备免遭碰撞、砸和淋水的影响。 (7)电缆的敷设电气设备和连接遵守规程规定的要求,不得将电缆浸泡在水沟里,要防止砸、碰、压电缆,发现问题及时处理。 (8)熔断保护中的熔丝是否用铜丝、铁丝代替。 (9)继电保护整定是否合理,能否切断最小短路电流。 二、漏电保护 井下常见的漏电故障分为集中性漏电和分散性漏电两种。集中性漏电是指电网的某一处因绝缘破损导致漏电,占井下漏电的85以上。分散性漏电是因淋水、潮湿导致电网中某段线路或某些设备绝缘下降至危险值而形成的漏电。漏电会导致人体触电,引起瓦斯、煤尘爆炸,。提前引爆电雷管,引起电气火灾等。 1)漏电故障的原因 (1)电气设备受潮或进水。 (2)电缆受到挤压、砍砸、过度弯曲、铁器划伤或针刺。 (3)导线连接接头不牢固、有毛刺、无防松措施等。 (4)电气设备超期服役或长期超负荷运行造成绝缘老化。 (5)维修电气设备时,由于停、送电操作错误。 (6)维修电气设备时,将工具和材料等导电体遗留在设备内部。 (7)操作电气设备时,由于弧光放电造成一相接地。 (8)在电气设备内部增加其他部件,使带电导体与外壳之间的电气间隙或爬电距离小于安全值时。 2)预防措施 (1)严禁电气设备及电缆长期过负荷。 (2)导线连接要牢固,无毛刺,防松装置好,接线正确。 (3)维修电气设备时要按规程操作,严禁将工具和材料等导体遗留在电气设备中。 (4)避免电缆、电气设备浸泡在水中,防止电缆的机械损伤。 (5)不在电气设备中增加额外部件,必须设置时,必须遵守有关规定。(6)设置保护接地装置。(7)设置漏电保护装置。 3)漏电保护为保证漏电保护装置能有效可靠,防止漏电引发各种危害,对煤矿井下低压漏电保护装置提出如下要求: (1)安全性。包括人身安全、设备安全和整个矿井的安全。为防止人体触电,漏电保护装置的动作速度越快越好。我国煤矿井下人身安全电流极限值为30mA,快速切断漏电故障线路使通过人体的电流不超过30mAs,以保证人身安全。 (2)可靠性。要灵敏可靠,不拒动、不误动,并有自检功能。 (3)选择性。即切除漏电故障部分,而非故障部分继续运行。 (4)灵敏性。即对临界漏电故障具有较强的反应能力。 (5)全面性。指保护范围应覆盖整个供电,没有动作死区。按保护原理,漏电保护方式分为附加电源直流检测式和零序电流方向式两种。附加电源直流检测式没有选择性,零序电流方向式有选择性。 漏电保护的作用主要有:(1)监视电网的绝缘。 (2)迅速切断漏电故障线路的电源,防止漏电故障引发各种危害。(3)补偿电容电流。漏电保护动作、闭锁电阻值如下: 动作电阻/K 电压等级V 闭锁电阻kQ 20 1140 2X20 ll 660 21l 3.5 380 2X3.5 1.5 127 21.5 4)安全检查重点(1)检漏继电器是否与单台馈点开关配合使用。(2)检漏继电器的辅助接地线应是橡套电缆,芯线总面积不少于10mm2。距局部接地极的直线距离不小于5m。 (3)检漏继电器应水平装设在适当高度的支架上,并要求动作可靠,便于检查试验。 (4)值班电工是否每天对检漏继电器的运行情况进行一次检查,是否有试验纪录。 (5)电缆与设备连接是否牢固。(6)电缆的各种绝缘损失情况(机械或外力损害、挤压、砍砸、过度弯曲)。三、保护接地 是指在变压器中性点不接地系统将电气设备正常情况下不带电的金属外壳及构架等与大地作良好的电气连接。设置保护接地,可有效防止因设备外壳带电引起的人体触电事故。 如不设保护接地,当人体触及因某一相绝缘破损而带电的外壳时,电流将通过人体入地,经其他两相对地绝缘电阻及电网对地电容流回电网。当电网对地绝缘水平较低,通过人体的电流可能超过极限安全电流30mA而导致人体触电事故。 图75有保护接地时人体触电示意图如图75所示,设保护接地,当人体触及带电的外壳时,电流将通过接地极和人体两条并联路径入地,再经过电网其他两相对地绝缘电阻或电容流回电网。由于接地装置的分流作用,使通过人体的电流不大于极限安全电流30mA,从而保证人身安全。 规程对保护接地网及接地电阻的规定: (1)保护范围。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。 (2)对接地极、接地线和接地电阻的规定见表77。 应装设局部接地的地点: (1)采区变电所(包括移动变电站和移动变压器);, (2)装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备; (3)低压配电点或装有3台以上电气设备的地点; (4)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,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;(5)连接高压动力电缆的金属接线盒。表77接地极、接地线和接地电阻的规定 规 格 分类 埋设地点 材料 面积mm2 厚度mm 接地电阻/欧姆 主接地极 主副水仓 耐腐蚀 钢板 O75 5 (1)任一点接地电阻2 钢板 O6 3 (2)手持或移动接地 局部接地极水沟或潮湿处 钢管 直径35ram 长度1.5m芯线电阻1 接地母线 铜线 铁线 扁钢 50 100 100 4 每季度至少测定1次 连接线 铜线 铁线 扁钢接地母线的12 4 安全检查重点: (1)主接地极、局部接地极是否按规程规定设置。 (2)保护接地线是否完整、连续,接头是否松动、锈蚀,接地线是否断裂或断面减小。 (3)每台电气设备是否单独与接地母线连接。 (4)接地线与接地母线连接是否焊接。用螺钉连接是否用镀锌、镀锡螺钉和螺母接牢;绞接时是否接牢。(5)接地装置是否是钢材或铜材。第二讲电气设备防爆知识及完好标准第一部分电气设备防爆知识 一、防爆电气设备的类型、标志及组别 矿用电气设备分为矿用一般型和矿用防爆型两类,矿用防爆电气设备又分为10种。 矿用一般型电气设备是只能用于井下无瓦斯、煤尘爆炸危险场所的非防爆型电气设备。要求其:外壳坚固、封闭,不能从外部直接触及带电部分;防滴溅、防潮性能好;有电缆引人装置,并能防止电缆扭转、拔脱和损伤;开关手柄和门盖有连锁装置等。外壳明显处有清晰的永久性凸纹标志“KY”。 矿用防爆电气设备是按国家标准GB 383612000生产的专供煤矿井下使用的电气设备。其基本要求和标志符号见表78。 国家标准GB 383612000把防爆电气设备分为I、两类,其中I类为煤矿井下用防爆电气设备。防爆标志由设备类型、级别、组别,连同防爆电气设备总标志“Ex”组成。如矿用隔爆型电气设备的防爆标志为“Exd I”。在防爆电气设备外壳明显处均有清晰的永久性凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。 为保证各种类型电气设备在运行中不产生引燃爆炸性混合物的温度,对电气设备运行时最高表面温度作了规定,见表79。表78矿用防爆电气设备一览表 序号 防爆类型标志符号 基本要求 l 矿用隔爆型 d 具有隔爆外壳的防爆电气设备,该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力,又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物 2 矿用增安型 e 在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备 3 矿用本质 安全型 ia i ib 全部电路均为本质安全电路的电气设备。所谓本质安全电路,是指在规定的试验条件下,正常工作或规定的故障状态下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 4 矿用正压型 p 具有正压外壳的电气设备。即外壳内充有保护性气体,并保持其压力(压强)高于周围爆炸性环境的压力(压强)。以防止外部爆炸性混合物进入的防爆电气设备 续表 序号 防爆类型标志符号 基本要求 5 矿用充油型 o 全部或部分部件浸在油内,使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备 6 矿用充砂型 q 外壳内充填砂粒材料,使之在规定的条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂料材料表面的过热温度,均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备 7 矿用浇封型 m 将电气设备或其部件浇封在浇封剂中,使它在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备 8矿用无火花型 n 在正常运行条件下,不会点燃周围爆炸性混合物,且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备 9 矿用气密型 h 具有气密外壳的电气设备 lO 矿用特殊型 S 异于现有防爆型式,由主管部门制订暂行规定,经国家认可的检验机构检验证明,具有防爆性能的电气设备。该型防爆电气设备须报国家技术监督局备案表79电气设备的允许最高表面温度 电气设备类型 温度组别 设备允许表面温度C 说 明 150 设备表面可能堆积粉尘 I 类 450 采取措施防止粉尘堆积 T1 450 450t T2 300 300t450 T3 200 200t300 l 类 T4 135 135t200 T5 100 100t135 T6 85 85t100注:表中t为可燃性气体、蒸气的引燃温度。(二)防爆电气设备的选用井下电气设备的选用必须严格按规程规定选用,见表710。表710井下电气设备选用规定 使用场所 瓦 斯 矿 井 煤(岩)与瓦斯 (二氧化碳)井底车场、总进风 巷和主要进风巷 车机 采区进 总回风巷、主要回风巷、类 别 突出矿井和 瓦斯喷出区域 低瓦斯 矿井 高瓦斯 矿井 硐室 风巷 采区回风巷、工作面和 工作面进回风巷 1高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) 使用场所 瓦 斯 矿 井 煤(岩)与瓦斯 (二氧化碳) 突出矿井和井底车场、总进风 巷和主要进风巷 车机采区进 总回风巷、主要回风巷、 类 别 瓦斯喷出区域 低瓦斯 矿井 高瓦斯 矿井 硐室 风巷 采区回风巷、工作面和 工作面进回风巷 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) 三、矿用隔爆型电气设备 隔爆型电气设备是指设备的所有电气元件全部置于隔爆外壳内,隔爆外壳既具有耐爆性又具有隔爆性(不传爆性),即内部可燃性爆炸混合物爆炸时所产生的压力不会使外壳损坏、变形引起壳外爆炸性混合物(瓦斯、煤尘)的爆炸;内部产生的高温火焰不会传到壳外引起壳外爆炸性混合物(瓦斯、煤尘)的爆炸(由隔爆面的长度、间隙和粗糙度决定)。 由于使用、管理、维护不善会造成防爆电气设备的失爆。失爆是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。井下隔爆型电气设备常见的失爆现象有: (1)隔爆外壳严重变形或出现裂纹、焊缝开焊、连接螺丝不全、螺口损坏或拧人深度少于规定值。 (2)隔爆面锈蚀严重、间隙超过规定值,有凹坑、连接螺丝没压紧。 (3)电缆进、出线不使用密封圈或使用不合格密封圈,闲置喇叭口不使用挡板。 (4)电气设备内部随意增加电气元部件、维修设备时遗留导体或工具导致短路烧漏外壳。 (5)螺栓松动、缺少弹簧垫使隔爆间隙超过规定值。第二部分 防爆电气设备的完好标准一、电气设备的隔爆完好标准: 1.结合面的小针孔1 mm2的范围内不超过5个,其直径不超过0.5 mm,深度不超过1 mm。2.伤痕深度及宽度均不超过0.5mm,投影长度不超过接合面有效长度的50%。3.个别较大的伤痕,深度不超过1mm,无伤距离相加不小于相应容积规定的接合面长度。对于隔爆外壳有下列防爆性能规定:1. 设备的非加工面发生脱落和有氧化层为锈蚀失爆。2. 防爆面或加工面发现有锈蚀,用棉丝或布擦过后仍留有斑痕者,为锈蚀失爆。3. 快动式门或盖的隔爆接合面的最小有效长度须不小于25mm。4. 隔爆结合面的表面粗糙度,平面结构Ra为6.3m,圆筒结构Ra为3.2m。为保证隔爆电气设备的隔爆性能,必须保证隔爆外壳的清洁、完整无损,并有清晰的防爆标志。有下列情况之一者为失爆。1.外壳有裂纹、开焊、严重变形等。2.使用未经法定单位检验单位发证所生产的防爆部件。3.闭锁装置不全,变形,起不到机械闭锁作用或连锁装置不符合GB3836.1-2000规定的。4.隔爆腔的观察窗透明件松动、破裂或其机械强度不符合规定者。5.改变原设计安装尺寸,导致电气间隙、爬电距离不符合规定者。6.设备的隔爆腔之间的隔爆结构被破坏者。如隔爆型电机的隔爆绝缘座被去掉等。二、螺栓紧固的隔爆结合面的完好标准隔爆型电气设备的隔爆外壳不但要有耐爆性还应有隔爆性。隔爆结合面间隙结构有:1.平面形结构(如开关大盖与壳体、接线盒与壳体)2.止口式结构(如转盖与壳体)3.圆筒式结构(电机的端盖与机座、转轴与轴孔)除此之外, 还有曲路(迷宫)结构、螺纹结构、叠片结构、微孔结构、金属网隔爆结构等。(对于不同的隔爆结合面间隙均有不同的隔爆完好标准,而采用螺栓固定的隔爆结合面有下列情况之一者即为失爆。1. 缺螺栓、弹垫、螺母。2.弹垫未压紧、压平,螺栓松动等。3.螺栓或螺孔滑扣,未采取规定措施。)对于穿孔固定的隔爆接合面的固定螺栓不应超过13扣。同时1.螺栓、螺母和垫圈应进行防腐处理,不得有锈蚀。2.弹性垫圈的规格应与螺栓直径相适应。3.同一部位紧固件其规格应一致,螺母要上满扣,否则为失爆。4. 隔爆结合面法兰厚度小于原设计厚度85%。5.隔爆电机隔爆接合面的标准为:1)电机轴与轴孔的隔爆接合面不应产生摩擦。采用圆筒隔爆接合面时,轴与孔配合的最小单边间隙须不小于0.075。2)滚动轴承结构、轴与轴孔最大单边间隙m须不大于W的2/3。6. 螺纹结构隔爆结合面的结构要求:1)螺纹精度不低于3级,螺距须不小于0.7mm;2)螺纹结构须有防止自行脱落的措施;3)螺纹的最少啮合扣数,最少拧入深度均须符合表4-3-2的规定。螺纹隔爆结构拧入深度啮合扣数 表432外壳净容积V/l最小拧入深度mm最少啮合扣数V0.15.060.1V29.02V12.5三、隔爆电气设备电缆引入装置的完好标准1.对隔爆电气设备的密封圈1)密封圈内径与电缆外径差不大于1 mm。2)密封圈外径与腔室内径差不大于2 mm。3) 密封圈宽度不得小于0.7倍的电缆外径,但不得小于10 mm

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