第六章矿井防爆电器设备ppt课件.ppt

第六章矿井防爆电器设备 富源县煤矿安全技术培训中心 基础知识 煤矿井下为什么要采用防爆电器设备 由于电器设备在正常运行或故障状态下可能出现的火花 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 因此 煤矿井下使用防爆电器设备对于防止瓦斯 煤尘爆炸具有重要意义 煤矿井下工作环境对电气设备的要求 1 存在爆炸性气体或物质 电气设备必须防爆 2 顶板冒落煤 矸 岩石等对电气设备造成碰 砸 挤 压 因此 应具备坚固外壳 3 湿度大或有淋水 要求电气设备防滴 溅 外壳及结合面防锈 绝缘材料防潮 4 空间狭窄 照明不足 要求电气设备尽可能轻巧 运行可靠 操作维修方便 5 采掘活动在时间和空间上动态变化 要求电气设备的选材 结构便于搬运 目前我国使用的主要防爆电气设备 1 矿用隔爆型电气设备 2 矿用本质安全型电气设备3 隔爆兼本安型电气设备 这三种电气设备约占煤矿井下使用的防爆型电气设备的90 95 矿用一般型除外 其原因 矿用隔爆型电气设备原理简单 设计与生产容易 应用范围广 本质安全型 重量轻使用方便 容易在通讯 控制 监视 信号等领域实现 制造简单 应用范围广 因此这二种类型的防爆电气设备得到了广泛应用 矿用防爆电器设备类型及其标志 GB3836 1 2000 防爆电气设备类型和标志 矿用防爆设备的防爆总标志和安全标志 防爆标志是 Ex 例如 ExdIExibI安全标志是 MA 防爆电气设备的类别 两类 类 矿山用 爆炸性甲烷环境 类 工厂用 除甲烷外其他爆炸性混合气体环境 GB3836 1 2000 隔爆型电气设备及其工作原理 隔爆型电器设备是一种具有隔爆外壳的电气设备 其工作原理是 将正常工作或故障状态下可能产生火花的电气部分放在一个或几个外壳中 这种外壳除了将其内部产生的火花 电弧与周围环境中的爆炸性气体隔开外 当进入壳内的外部爆炸性混合气体被电弧 电火花引爆时 外壳不会被炸坏 也不会使爆炸物通过连接缝隙引爆周围环境中的爆炸性混合气体 GB3836 2 2000 隔爆结合面 隔爆结合面 隔爆外壳不同部件相对应的配合连接面 结构类型 四种1 平面式 结合面相对表面为平面 用螺栓或其他方法固定 分平面式和止口式 2 圆筒式 结合面相对表面为圆筒形 如 电机端盖 电机轴与轴孔 隔爆结合面 3 螺纹式 目的是增加隔爆结合面长度 而检修时不经常拆卸的部分 4 曲路式 增加隔爆结合面长度 使外壳内爆炸性物质的高温生成物 通过曲路向外喷出时的温度降低到安全范围内 隔爆结合面长度L 隔爆结合面长度指的是从隔爆内部通过隔爆结合面外壳外部的最短通路长度 隔爆结合面间隙W 隔爆结合面间隙指的是隔爆结合面的相对表面间隙 隔爆结合面粗糙度RB 隔爆结合面粗糙度主要是影响间隙最大值 根据GB3836 2 2000要求隔爆结合面粗糙度不超过6 3微米 隔爆型电器设备的技术要求 特点及使用条件 1 在平面对平面的隔爆结构中 当法兰长度确定后 法兰的厚度要保证在爆炸压力的作用下 法兰的变形程度不能影响隔爆间隙的大小 2 对于圆筒面对圆筒面的结构 要保证其同心度 避免发生单边间隙过大或过小的现象 隔爆型电器设备的技术要求 特点及使用条件 3 隔爆面的防腐蚀一般采取磷化 电镀 涂防腐漆等方法 但不能涂油漆 因为油漆的漆膜在高温的作用下会分解 将使隔爆间隙变大 影响隔爆性能 4 隔爆结合面的紧固件也必须有防锈和防松的措施 5 隔爆型电气设备的特点是防护能力强 防潮性能好 具有隔爆和耐爆性能 适用于煤矿井下有爆炸危险的环境中使用 增安型电气设备及其防爆原理 GB3836 3 2000 增安型电气设备指在电气设备原有的技术条件上 采取了一定的措施 提高其安全程度 但不是说就比其他的电气设备防爆性能好 取决于设备自身的结构形式 其防爆原理是 对于那些在正常运行过程中不会产生电弧 电火花和危险温度的矿用电气设备 为提高其安全程度 在设备结构 制造工艺和技术条件等方面采取一系列措施 从而避免了设备在运行和过载条件下产生火花 电弧和危险温度 实现了电气防爆 什么样的电气设备能制成增安型 在正常运行中不会产生电火花 电弧和过热现象的电气设备能制成增安型 如 变压器 电动机 照明灯具等 增安型电气设备的技术要求 1 连接件不能有损伤电缆或导线的棱角 毛刺 正常紧固时不能产生永久变形和自行转动 不能用铝质材料做连接件 2 要具有有效的防护外壳 选择合适的电气间隙和爬电距离 增安型电气设备的技术要求 3 提高绝缘材料的绝缘等级 限制设备温度 4 电路和导线实现可靠连接 5 有较好的防水和防外物能力 对有绝缘带电部件的外壳 其防护等级达到IP44 对有裸露带电部件的外壳 其防护等级达到IP54 本质安全型电气设备 GB3836 4 2000 本质安全型电气设备指全部采用本质安全型电路的电气设备 本质安全型电路是在规定的实验条件下 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 本质安全型电气设备 规定的条件 指考虑了各种最不利的条件 如 安全系数 实验介质浓度等 电火花 指电路中触点动作火花 按钮 开关 接触器等 以及电路短路 断路或接地时产生的火花 也包括静电火花和摩擦火花 热效应 指电气元件 导线过热造成的表面温度和热能量 本质安全型电气设备 正常工作 指电气设备在规范设计条件下工作 规定的故障条件 指任何与本质安全性能有关的电器元件损坏或电路连接以及元器件之间的间距 绝缘损坏故障 如 电气元件短接 晶体管或电容击穿 线圈匝间短路和保护装置失灵等 本质安全型电气设备的工作原理 其原理是通过限制电路的电气参数 如 降低电压 减小电流等 进而限制放电能量实现电气防爆 一般仅用于控制 信号 通信装置和监测仪表上 其最大输出功率在25w左右 本安型电气设备的技术要求 1 外壳可用金属 塑料 及合金制成 2 外壳的强度 防尘 防水 防外物能力达到国家标准规定 3 电气间隙和爬电距离符合规定 4 一般环境不低于IP20 5 采掘工作面防护等级不低于IP54 浇封型电气设备的工作原理 GB3836 9 2000 将有可能产生引爆爆炸性气体的电弧 电火花或高温的部件浇封在浇封剂中 避免这些部件与爆炸性混合气体接触 从而使电气设备在正常工作或认可的过载或故障状态下均不能点燃周围的爆炸性混合物 对于采用浇封防爆措施的部件不能单独在爆炸性环境中使用 必须与使用该部件的防爆电气设备组合后才能在爆炸性环境中使用 如 电池 蓄电池 熔断器 电压互感器 电机 变压器绕组 电缆接头等 气密型电气设备的工作原理 将电气设备或电气部件置入经气密的外壳内 这种外壳能防止外部可燃性气体进入壳内 GB3836 10 2000 要求 经国家安全生产监督管理部门指定的检验机构认可 报国家标准局备案 充沙型电气设备的工作原理 GB3836 7 2000 在电气设备的外壳内充填石英沙粒 将电气设备的导电部分埋在石英沙防爆填料层之下 使之在规定条件下 在壳内产生的电弧 传播的火焰 外壳壁或石英沙材料的表面温度都不能点燃周围爆炸物 充砂型电气设备用于在使用时活动零件不直接与填料接触的额定电压不超过6kv的电气设备 正压型电气设备的工作原理 GB3836 5 2000 将电气设备置入设备外壳内 壳内无可燃性气体释放源 将壳内充入保护性气体 并使壳内保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力以阻止外部爆炸性气体进入壳内 实现电气设备的防爆 矿用一般型电气设备的基本要求和使用环境 1 外壳坚固 封闭 能防止从外部直接触及带电体 2 防滴 防溅 防潮性能好 3 有电缆引入装置 并能防止电缆扭转 拔脱和损伤 4 开关手柄和门盖之间有连锁装置等 5 防护等级一般不低于IP54 6 设备表面温度一般不超过85 操作受柄 手轮不高于60 在结构上能防止人接触的部位不高于150 矿用一般型电气设备是一种每矿井下用的非防爆型电气设备 它只能用于井下无瓦斯 煤尘爆炸危险的场所 电气设备的允许最高表面温度 电气设备的防护等级 电气设备的防护等级是指电气设备的外壳防外物和防水的能力 防外物 指防止外部固体物质进入设备内部和防止人体触及设备内部的带电体或运动部分的性能 防水 指防止外部水分进入设备内部 对设备产生有害影响的防护性能 电气设备的防护等级 表示方法 用字母IP连同两位数来表示 第一位 指防外物 第二位 指防水 例如 IP54IP 外壳防护等级的标志 5 防外物等级为 5 级 4 防水等级为 4 级 矿用防爆型电气设备的通用要求 1 电气设备的允许最高表面温度 a 表面可能积尘 150 b 采取防尘堆积措施 450 c 使用环境温度 20 40 矿用防爆型电气设备的通用要求 2 电气设备与电缆的连接应采用防爆接线盒 电缆的引入引出必须采用密封式电缆引入引出装置 并应具有防松动 防拔脱措施 3 对不同的额定电压和绝缘材料 电气间隙和爬电距离都有相应的较高要求 4 具有机械或电气闭锁装置 有可靠的接地及防止螺钉松动装置 矿用防爆型电气设备的通用要求 5 如果用塑料外壳必须采用不燃性或难燃性塑料制成 并保证塑料表面的绝缘电阻不大于1 109 以防止聚积静电 还必须承受冲击实验和热稳定实验 6 防爆设备外壳应限制使用铝合金 防止其与锈铁摩擦产生大量热量 避免形成危险温度 7 防爆型电气设备必须经国家指定的防爆实验鉴定 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 用螺栓固定的隔爆接合面的失爆现象 1 缺螺栓 弹簧垫圈或螺母 螺栓或螺孔滑扣 螺栓折断在螺孔中 未上满扣 2 弹簧垫圈未压平或螺栓松动 弹簧垫圈断裂或无弹性 电缆引入引出装置的失爆现象 1 密封圈老化 失去弹性 变质 变形 有效尺寸配合间隙达不到要求 起不到密封作用 2 密封圈内径与引入电缆外径差大于1mm以上 3 密封圈的单孔内穿进多根电缆 4 把密封圈割开套在电缆上 电缆引入引出装置的失爆现象 5 密封圈刀削后凸凹不整齐圆滑 锯齿直径差大于200mm以上 6 密封圈没有完全套在电缆护套上 7 线嘴压紧没有余量 线嘴与密封圈之间没有加装金属垫圈 8 进线嘴压紧后没有余量或进线嘴内缘压不紧密封圈或密封圈端面与器壁接触不严 或密封圈能活动 电缆引入出装置的失爆现象 9 引入引出电缆压线板未压紧电缆 用单手扳动喇叭嘴上下左右晃动时有明显晃动 10 在引入引出装置外能轻易来回抽动电缆 11 高压铠装电缆终端接线盒没有灌绝缘胶 绝缘胶没有灌到电缆三叉以上 绝缘胶有裂纹而能相对活动 电缆引入出装置的失爆现象 12 密封圈外径与进线装置内径差超过下表的规定 外壳隔爆接合面的最大直径差W和最小有效长度L表6 5 隔爆型插接装置的失爆现象 1 煤电钻插销的电源侧应接插座 负荷侧应接插销 如接反即为失爆 2 电源电压低于1140V的插接装置 缺少防止突然拔脱的联动装置 3 电压在1140V以上的插接装置没有电气联锁装置 4 插销在触头断开的断电瞬间 外壳隔爆接合面的最大直径差W和最小有效长度L不符合表6 5规定 隔爆型插接装置的规定和要求 1 插销设置连锁装置 保证使用中不能自行脱落 2 插销拔脱后 插座内不允许有裸露带电部分 插座入口处须设便于开启的防护盖 3 电压小于1140V 设防止突然拔脱的徐动装置 4 电压大于1140V 采用带有电气连锁装置 5 插销与插杆的配合保证可靠接触 并用可靠的专用接地插杆和插孔 不允许用外壳接地代替 隔爆型插接装置的规定和要求 隔爆插销在断电瞬间 外壳隔爆结合面的最大直径差W和最小有效长度L 应符合下列规定 1 外壳容积V 500 3时 外壳最小有效长度L应为25 其最大直径差W应为0 6 2 外壳容积V 500 3时 外壳最小有效长度L应为15 其最大直径差W应为0 5 隔爆电气设备内外壳的失爆现象 1 使用未经国家法定的检验单位发证生产的防爆部件 2 隔爆外壳有裂纹 开焊 严重变形长度超过50mm 同时凹坑深度超过5mm者 3 隔爆壳内外有锈皮脱落 隔爆电气设备内外壳的失爆现象 4 闭锁装置不全 不符合规定 变形 损坏不起作用 5 电气闭锁不起作用 6 隔爆室 腔 的观察窗 孔 的透明板松动 破裂 使用普通玻璃或机械强度不符合规定 隔爆电气设备内外壳的失爆现象 7 螺纹隔爆结构 螺距的最小啮合扣数 最小拧入深度不符合下表规定时 拧入深度一般用手正向用力再拧入半圈以上者 隔爆电气设备内外壳的失爆现象 8 喇叭嘴外缺损影响防爆性能者 9 未接线的喇叭嘴没有分别用密封圈 挡板 金属圈依次装入 压紧 有一项未装入或压紧为失爆 10 挡板直径与进线装置内径之差大于2mm 挡板厚度小于公称尺寸2mm 厚度允许差为 0 18mm 挡板材质低于钢垫板强度 挡板有缺陷或机械性伤痕超过有关规定者 11 金属圈外径小 与进线装置内径之差大于2mm 金属圈厚度小于1mm 金属圈开口等 防爆面的失爆现象 1 接合面间隙 直径差或最小有效长度 宽度 不符合下表规定 静止隔爆接合面的规定尺寸 防爆面的失爆现象 2 操纵杆直径 d 与隔爆接合面长度 L 不符合下表规定 操纵杆 圆筒 直径与隔爆接合面的结构参数 防爆面的失爆现象 3 转盖式或插盖式隔爆接合面的宽度小于25mm 4 活动部分 操纵杆及电机轴 隔爆接合面长度及接合面直径差必须符合下表规定 防爆面的失爆现象 5 隔爆电动机轴与轴孔的隔爆接合面在正常情况下产生摩擦 6 隔爆面上产生的机械伤痕 宽度与深度大于0 5mm其长度 接合面 未保证剩余无伤隔爆面有效长度小于规定长度的2 3 7 隔爆接合面的表面粗糙度大于6 3 操纵杆的表面粗糙度大于3 2 8 隔爆接合面无间隙或锈蚀 正常情况下用手打不开大盖的 矿用隔爆型电气设备的失爆原因 1 检修维护不妥 防护层脱落往往使隔爆面上出现混砂灰尘等杂物 某些用螺钉紧固的平面对口接合面出现凹坑 使隔爆面间隙增大 2 井下电气设备由于移动或搬运不当而发生磕碰 使外壳变形或产生严重的机械伤痕 严重时增加接合面间隙 3 装配时产生严重的机械划痕 矿用隔爆型电气设备的失爆原因 4 隔爆面上产生锈蚀现象 增大粗糙度 5 在装卸过程中没有采用专用工具或发生误操作 6 螺钉紧固的隔爆面 由于螺孔深度过浅或螺钉太长 而不能很好地紧固零件 7 由于工作人员对防爆理论知识掌握不够 对各种规程不能正确贯彻执行 以及对设备的隔爆要求粗心大意 均可能造成失爆 失爆的危害 当隔爆设备失去隔爆性和耐爆性时 壳内的电气部分产生的电火花或爆炸火焰会传到壳外 并且与井下可燃 可爆混合性气体直接接触 会引起矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸 造成重大恶性事故 隔爆型电气设备失爆的防治措施 1 必须坚持 管理 装备 培训 并重的原则 对井下电钳工进行理论培训 实际操作训练 提高安全意识和操作技术水平 2 对设备的使用 维护 检修要严格按照 煤矿安全规程 及国家标准执行 3 当设备使用时间超过寿命期或过于陈旧时 要更换新设备或进行现代化改装 4 加强电气设备的管理 做好检查督促工作 严禁使用失爆设备 真空开关屏蔽罩的作用 1 防止触头在燃弧过程中产生大量的金属蒸汽和液滴喷溅 污染外壳的内壁 以免造成绝缘外壳内真空度降低或产生闪络 2 改善开关内的电场分布 有利于开关的小型化 3 吸收一部分电弧能量 冷却电弧生成物 有利于提高触头间介质恢复速度 保证开关的开断容量 真空灭弧原理 在真空电弧中 气体非常稀薄 触头之间的残存气体几乎不起作用 而是在触头刚分离瞬间 在极高的电场作用下 则触头材料本身所产生的金属蒸汽电离后 使触头间隙击穿 从而形成真空电弧 显然电弧受到触头材料的影响 为有利于真空电弧的熄灭触头材料选用铜铋合金 产生金属蒸汽少 导电 导热性好 由于螺旋槽的影响 电弧电流中的圆周分量所产生的径向磁场作用于电弧 使电弧沿螺旋槽方向高速旋转而被分割拉长 很快冷却 当电流过零时 电弧迅速熄灭 井下隔爆电气设备的检查和维护 1 异步电动机的检查 1 各部分螺栓是否紧固 引出线的标志是否正确 转子转动是否灵活 2 直流电阻误差不超过4 3 对地绝缘电阻和相间绝缘电阻不小于5M 井下隔爆电气设备的检查和维护 2 隔爆馈电开关的检查 1 开关停送电正确 短路 过载动作可靠 2 开关手柄 指示装置在各种工作状态下位置正确 动作灵活 3 各种联锁 闭锁与手柄 按钮之间动作关系清楚 4 各种指示灯的指示手柄 按钮状态相符 颜色正确 井下隔爆电气设备的检查和维护 3 隔爆磁力启动器的检查 QC83系列磁力启动器的检查 1 触头系统 动静触头贴面应干净 无损伤 无毛刺等 2 吸引机构 动作灵活 衔铁及铁芯螺钉应紧固 弹簧压力适当 衔铁与铁芯贴面紧密无锈蚀 短路环无损伤 3 吸力线圈 其额定电压值与实际回路电压值一致 4 用500V摇表测绝缘电阻 660V主回路不得小于2M 控制回路不得小于0 5M 煤矿专用设备 I类 隔爆结合面结构参数 煤矿专用设备 I类 隔爆结合面结构参数 当操纵杆直径d 6 0mm时 L须不大于6 0mm d 25mm时 L须不小于d d 25mm时 L须不大于25mm 滚动轴承结构 轴与轴孔的最大单边间隙m m须不大于W值的2 3 接线盒的作用 1 防止井下移动电气设备时 不慎将接线电缆拔脱 使电缆与接线柱连接处造成火花或弧光短路 因此应将电缆固定压紧 2 通过压紧装置将橡胶垫圈压紧 并使此垫圈内径与电缆公称外径紧密配合 起到隔爆作用 密封圈外径D与孔径D0的配合关系D单位 mm 电缆接线盒应检查的内容 1 线嘴是否压紧 2 压线板的压紧程度是否适当 不得把电缆压扁量超过电缆直径的10 3 密封圈是否合适 其内径不得大于电缆外径1mm 外径与进线装置内径差不大于2mm 宽度不小于电缆外径的0 7倍 厚度不小于电缆外径的0 3倍 电缆接线盒应检查的内容 4 电缆护套要做齐 进入器壁内是否合格 5 15mm 5 地线与火线的长度是否适宜 地线应长于火线 火线拉紧或松脱 地线不掉 6 接线装置是否齐全 完整 紧固 导电良好 要有卡爪或平垫 弹簧垫圈 接线要整齐 无毛刺 不压绝缘胶皮 绝缘套管 绝缘座要完整无裂纹 7 因滑扣而拧不紧的接线柱要更换 发现不合格的地方都要处理 8 接线盒内的电气间隙和爬电距离符合相关规定 电气间隙与爬电距离 电气间隙是指两个裸露导体之间的最短空间距离 爬电距离是指不同电位两个导体之间沿绝缘材料表面的最短距离 电气间隙与爬电距离 煤矿井下 湿度大 粉尘多 温度高影响 电气设备绝缘性能降低 产生短路电流 火花放电所以 电气间隙与爬电距离必须满足要求 电气间隙与爬电距离 注 a b c d是绝缘材料按相对泄痕指数的分级 泄痕指数 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 a d共4级 a级最高 d级最低 电气设备闭锁装置的目的 1 防止任意操作设备 或是在设备不完善的前提下造成明火的危险 2 防止操作时产生的人身触电和机电事故 电气设备闭锁装置 电气闭锁分为电路外部闭锁和电路内部闭锁 电路内部闭锁是利用串联在电路中的触点开闭实现闭锁 如风电闭锁 漏电闭锁 和行程开关闭锁等 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 或可拆卸部分取下时 不能给设备送电 机械闭锁是用机械机构实现闭锁的装置 一般有转盖与操作手柄的闭锁 两个交流接触器的联锁 隔爆面的修补标准 1 接合面上的小针孔1cm2的范围不超5个 其直径不超0 5mm深度不超1mm 2 伤痕