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第一讲 煤矿电气安全管理 一、矿井供电系统为保证矿山供电的可靠性，供电电源应采用双电源，双电源可来自不同的变电所(或发电厂)或同一变电所的不同母线上。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9-3所示。（一）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。 410kV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，方可投人运行。 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。图9-3 矿井供电系统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、移动变电站或配电点引出的馈电线上，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，必须在人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。通信线路必须在入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，应砌暄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0.5m。（二）井下配电变压器运行方式煤矿安全规程规定：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。井下配电变压器采用中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单相接地时形成了单相短路。因此，中性点直接接地对人身安全和矿井安全都极为不利。如图9-4所示，当人体触及一相带电体时，跨接于人体的是相电压，通过人体的触电电流按欧姆定律计算，当电源电压为380V时为220mA，660V时为380mA(由于井下潮湿，人身电阻定为1000)。此时的电流路径为：电源a相人身大地接地体电源中性点。研究资料表明，当人体通过5mA电流时，就有触电感觉，通过30mA电流时，就有危险，通过50mA时可以致死，通过100mA时绝对致死。中性点直接接地时，通过人体的触电电流达380mA，极其危险。 图9-4 变压器中性点直接接地，人触及一相带电导体时的情况单相接地线路如图9-5所示，此时电流路径为：电源a相大地接地体电源中性点。显而易见，这时电流没有经过阻抗而直接流回到了电源，形成了单相短路。 单相短路电流很大时，在接地点将产生很大的电弧，有可能引起瓦斯和煤尘爆炸以及电雷管提前引爆。中性点不直接接地供电系统如图9-6所示，ra、rb、rc分别是电缆三相芯线的绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。假如忽略电缆的对地电容，则人身的触电电流通过路径为：电源a相人身大地b相c相绝缘b相c相芯线电源中性点。 设电网每相绝缘电阻在380V时为90k，660V时为35k实际上常为兆(百万)欧级，而人身电阻仍为1000，通过计算，其触电电流分别为7mA和30mA。由此可知，在中性点不直接接地时，通过人体的电流是安全的。由于分布电容不应忽略，目前采用在漏电继电器中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。（三）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。图9-5 变压器中性点直接接地一相线路接地时的情况 1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煤矿安全规程和煤炭工业设计规范的要求。 根据煤矿安全规程的规定，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0.2m3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，高压电缆穿入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0. 5m以上的通道，各种设备相互之间，应留出0. 8m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。图9-6 变压器中性点不接地，人触及一相带电导体时的情况 (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“非工作人员禁止入内”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。 2采掘工作面的供电。向采煤、掘进工作面供电时，因为采煤工作面负荷较大且集中，掘进工作面距采区变电所较远，所以一般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，从而导致掘进工作面及其附近巷道聚集瓦斯和其他有害气体。 3“三专两闭锁” 局部通风机是掘进工作面正常供风的主要动力设备，为了保证掘进工作面新鲜风流的连续供应，必须保证局部通风机的持续运转，因此供电的可靠性是关键。煤矿安全规程规定，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、专用开关和专用线路）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。这样可以确保掘进工作面和掘进巷道的良好通风，避免由于停电、停风引起的事故发生。“三专”供电可用以下两种供电方式实现：(1)采区变电所内，设立专供局部通风机使用的高压防爆开关、变压器、低压馈电开关、漏电继电器和供电电缆，如图9-7(a)所示。图9-7 “三专”简单供电系统图(2)同一采区内相邻的两个掘进巷道内的局部通风机，可用1条电缆从采区变电所为其供电，也可分开供电，供电系统如图9-7(b)所示。 “两闭锁”应满足以下要求：(1)局部通风机停止运转时立即切断供电区域内动力电源。 (2)局部通风机起动前，若供风区域内瓦斯超限，局部通风机不会启动，解除闭锁，起动局部通风机排放瓦斯后方可正常运行。 (3)局部通风机起动，当工作面风量符合要求后，才可向供风区域内供电。(4)正常工作中，当供风区域检测点瓦斯超限切断相应控制区域的动力电源时，局部通风机仍照常运转。二、供电系统电气保护完善的供电系统电气保护是保证电气安全的重要措施，其功能是区分故障状态与正常工作状态，并发出信号或动作。（一）漏电保护 1漏电 电网与电气设备的绝缘状态是重要的电气参数。电网与电气设备漏电是指绝缘电阻显著下降的现象。漏电具有广布性、隐秘性、连续性，可以为单发或多发，也可以为渐发或突发，具有诸多特点。若在井下供电系统发生漏电故障，可能导致人身触电、电火灾以及瓦斯、煤尘爆炸等事故，严重威胁着矿井和井下工作人员的安全。 在电力系统中，如果带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，就说明该带电导体发生了漏电故障。流入大地的电流称为漏电电流。在电缆线路和电气设备正常运行时，也有微小的电流流入大地，这种电流称为泄漏电流。如果由于某种原因使入地电流增加到数十毫安以上时，就发生了漏电故障。 目前，国内井下采用变压器中性点绝缘的低压供电系统，发生单相接地（包括直接接地和经过渡阻抗接地）或两相、三相对地绝缘阻抗下降至危险值的电气故障就叫做漏电故障。漏电故障可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电：单相漏电占漏电故障的85左右，两相漏电所占的比例很小，三相漏电的发生率占10。对于单相接地，由于接地电流很小（在660 V电网中不足1A)，故属于单相漏电，是最严重的漏电故障。 2造成井下低压电网漏电的原因 (1)因电缆或电气设备本身引起的漏电，包括：敷设在井下巷道内的电缆，由于受环境潮湿等影响，运行后会出现绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，造成电网漏电。长期使用的电动机会因绝缘受潮、绕组散热不良等原因使绝缘老化而造成漏电。 (2)因管理不当而引起的漏电，包括：由于管理不严，未按煤矿安全规程规定敷设电缆，电缆应用环境恶劣，导致绝缘老化、受潮而漏电。对已长期不用而受潮或遭水淹的电气设备，未经严格的干燥处理和进行对地绝缘电阻耐压试验，投人运行后极有可能发生漏电，甚至导致其他电气故障。电气设备长期过负荷运行，造成温升过高，绝缘老化而漏电。 (3)因操作不当引起的漏电，包括：机械损伤，井下人员工作时，不慎误将电缆割伤或碰伤导致漏电；电缆受到拉、挤、压等造成漏电。开关设备检修后，由于残留导体、误接线或间隙过小等原因，送电后会发生漏电。(4)因施工安装不当引起的漏电，包括：电缆与设备连接时，由于芯线接头不牢、压板不紧或移动时造成接头脱落，使相线与设备外壳接触，导致漏电。电气设备内部接线错误，在合闸送电后会发生漏电。3漏电故障的预防措施(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煤矿安全规程操作，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。导致电网漏电故障造成的危害主要有漏电电流产生的电火花，当其火花能量达到最小点燃能量（0.28mJ）时，如果漏电点的瓦斯浓度也在爆炸浓度范围内，即能引起瓦斯、煤尘爆炸；当人身触及一相漏电导体或漏电的设备外壳时，如果流过人身的漏电电流大于极限安全电流30mA/s时，可能造成人员触电伤亡；如果超过50mA，可能引爆电雷管；此外，如果漏电故障不能及时发现和排除而长期存在，可能扩大成相间短路，造成更严重的危害。4漏电保护及其功能 (1)煤矿安全生产对漏电保护有如下规定：地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。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。 对于井下变压器中性点绝缘供电系统，目前常用的漏电保护原理有：附加直流电源检测；零序电流方向、旁路接地等。漏电保护有选择性和非选择性之分。(2)漏电保护的功能主要有：防止人身触电。漏电保护可以缩短人身触电的时间，降低通过人身的电流，使之满足小于30 mA/s的要求，从而保证人身的安全。及时切除漏电电气设备。在电网中出现漏电故障后，漏电保护装置会及时地将故障线路、设备从电网中切除，恢复电网正常绝缘水平。防止漏电产生的电火花引爆瓦斯和煤尘。对于380 V或660V电网，当漏电电流达88mA或42mA时，产生的火花就能引爆瓦斯。目前漏电保护无法保证杜绝漏电电流点燃瓦斯，但漏电保护可以降低漏电电流的数值，缩短漏电故障存在的时间，降低了漏电引爆瓦斯、煤尘的可能性。5检漏保护装置的运行、维护和检修 (1)值班电钳工每天应对检漏保护装置的运行情况进行检查和试验，并作记录。检查试验内容有：观察欧姆表指示数值是否正常；安装位置是否平稳可靠，周围是否清洁，无淋水；局部接地极和辅助接地极安设是否良好；外观检查防爆性能是否合格；用试验按钮对保护装置进行跳闸试验。 (2)电气维修工每月至少进行1次详细检查和修理，除了(1)条规定的内容外，还应检查：各处导线、元件是否良好；闭锁装置及继电器动作是否可靠；接头和触头是否良好；补偿是否达到最佳效果；防爆性能是否符合规定。 (3)在瓦检员配合下，对运行中的检漏保护装置每月至少进行1次远方人工漏电跳闸试验。 (4)检漏保护装置每年升井进行1次全面检修，检修后必须在地面进行详细的检查、试验，符合要求后方可下井使用。 (5)检漏保护装置的维护、检修及调试工作，应记入专门的运行记录簿内。6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)。（二）保护接地 防止触电的关键是使人体不触及带电体、不接近高压带电体，保持电气系统绝缘水平。最难以防范的是发生一相带电导体碰壳事故，这会使日常不带电的金属部分出现危险电压。人体触及后，就有可能发生触电危险。 单相触壳就是漏电故障，单从电气故障来看，应装置漏电保护，并应满足人身触电的安全条件。从避免发生触电和引燃瓦斯、煤尘爆炸危险来看，最可靠的办法就是装设保护接地。 所谓保护接地，就是在井下变压器中性点不接地系统中用导体把电气设备所有正常状况不带电的金属部分和埋在地下的接地极连接起来。 由于装设了保护接地装置，带电导体碰壳处的漏电电流大部分经接地装置流入了大地。即使设备外壳与大地接触不良，由于接地装置的作用，也可以避免和减少产生电火花，从而避免引起瓦斯、煤尘爆炸的危险。 由于有了保护接地，就可以将带电设备外壳的对地电压降低到安全数值，一旦人体接触这些外壳，就不致发生触电危险，从而保证人身安全。 在中性点不接地的供电系统中，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，人体接触外壳状态的保护接地等值电路如图98所示。接地电流将通过人体电阻与接地装置电阻并联入地，再通过其他两相对地绝缘电阻和电容回到电源。但由于接地装置电阻较小，可分流大部分电流，通过人体的电流就大大地减小了。通过人身电流与通过接地极电流的关系公式为：Ie/IhRh/Re (9-3)式中 Re接地装置的接地电阻，； Ie通过接地极的入地电流，A; Rh人体电阻，; Ih通过人体的电流，A。 通过人体的电流为：IhIeRe/Rh (9-4) 由此可见，接地电阻Re愈小，则电流大部分由接地极人地，通过人体的电流Ih也愈小，足以防止人身触电事故的发生。因此，电气设备的金属外壳与部件中，凡绝缘损坏可能带有危险电压的必须接地。电气设备的工作电压低于安全电压的（如36V），则无需保护接地。图9-8 保护接地等值电路 保护接地是一种防护措施，只要按照有关规程规定安装保护接地系统，便可得到安全保证。按煤矿安全规程规定，从接地网上任一局部接地极测得的接地电阻，不得超过2；高压电网单相接地电容电流不超过20A（低压电网远小于此值），人体允许最大接触电压（称交流安全电压）为40V。井下所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置，应与主接地极连接成一个总接地网，如图99所示。形成接地网不仅降低了接地电阻，而且也能解决供电系统中不同电气设备发生不同相同时碰壳形成的异地两相短路的保护问题。井下保护接地网包括主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等。其装设要求应符合煤矿安全规程规定。 1主接地极 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，其面积不小于0.75m2、厚度不小于5mm。主接地极的表面积大，矿井水的导电率高，使得接地电阻要比其他接地极小，又因其位于接地网的中心因此主接地极在整个保护接地网中起着十分重要的作用。矿井有几个水平时，各个水平都要设立主接地极，如果该水平没有水仓，不能设立主接地极时，则该水平的接地网必须与其他水平的主接地极相连；矿井内分区独立供电者（包括电钻供电），可以单独在井下或井上设置分区的主接地极，但其总接地网的接地电阻也应符合不超过2的要求。 2局部接地极 煤矿安全规程规定，在下列地点应装设局部接地极：每个装有电气设备的硐室；每个（套）单独装设的高压电气设备；每个低压配电点，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；连接动力铠装电缆的每个接线盒。 在机巷或回风巷的局部接地极应尽量设在靠近工作面，为了避免接地极过于频繁移动，一般设在距工作面约50m处。设这一局部接地极的作用是：当供机巷或回风巷电气设备电缆线路的接地芯线断裂时，仍能起着保护人身触电的作用。图9-9 井下保护接地网示意图 局部接地极最好设置于巷道旁的水沟内，以减小接地电阻值。如无水沟时，则应埋设在潮湿的地方。对于埋设在巷道水沟或潮湿地方的局部接地极，可采用面积不小于0. 6m2、厚度不小于3mm的钢板，如矿井水含酸性时，也应采取与主接地极相同的措施。 至于埋设在其他地点的局部接地极，可采用镀锌钢管。钢管直径不得小于35mm、长度不得小于1.5m，管子上至少要钻20个直径不小于5mm的透眼，并灌注盐水，以降低接地电阻值。 3接地母线和辅助接地母线 井下中央变电所和水泵房均应设置接地母线；采区变电所、采区配电点及其他机电硐室则应设置辅助接地母线。接地母线及辅助接地母线应采用断面不小于100mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于50mm2的裸铜线。采区配电点及其他机电硐室的辅助接地母线应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。接地母线和辅助接地母线均应分别和主接地极、局部接地极连接。连接接地极的接地导线应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。 4连接导线和接地导线 各个电气设备的金属外壳、铠装电缆的钢带（或铜丝）和铅包均应通过单独的连接线直接与接地母线或辅助接地母线连接。连接导线和接地导线均应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。对于移动式电气设备，应用橡套电缆的接地线芯进行连接，并要求每一移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过1。 此外，与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，也应可靠接地，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6mm2的裸铜线。禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。 在矿井中禁止使用无接地线芯（或无其他可供接地的护套，如；铅皮、铜皮套等）的橡套电缆或塑料电缆。凡有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备，交接班时必须由值班人员和专职司机对保护接地进行一次表面检查，而其他设备的保护接地，则由维修人员每周至少进行一次表面检查。表面检查时，应着重观察整个接地网的连接情况，务使其连续不断。对于接触不良或严重锈蚀等情况，应立即处理，否则将使接地电阻值增大。 此外，每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟提出来，详细检查一次。主接地极应是一个检查，一个工作，不能同时都提出，以免影响安全。如矿井水含酸性较大时，应适当增加检查次数。为了降低接地电阻值，对于局部接地极（除设置在水沟中外），特别是管状局部接地极，应经常灌注盐水，以保护良好的导电状态。 电气设备在每次安装、检修或迁移后，应详细检查其接地装置的完善情况。对于那些震动性较大及经常移动的电气设备，应特别注意，必须随时加强检查，务使其接地良好。如果发现接地装置有损坏时，应立即处理。凡电气设备的保护接地装置未修复以前，禁止向其送电。 井下总接地网接地电阻值的测定，要有专人负责，每季至少进行一次，并将测量结果记入记录簿内，以便查阅。新安装的接地装置，应在投入运行前，对其接地电阻值进行测量。 在有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井内，进行接地电阻测量时，应采用本质安全防爆型测量仪表。如采用普通型仪表时，只准在瓦斯浓度为1以下的地点使用，并采取一定的安全措施。安全检查重点：(1)主接地极、局部接地极是否按煤矿安全规程规定设置。 (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。（三）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。常见过电流故障有短路、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1.5l.8倍，而异步电动机则为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过电流保护装置的种类和作用 过电流保护装置包括短路保护、过负荷保护和断相保护。目前煤矿井下低压电网过电流保护装置主要有电磁式过流继电器、熔断器、热继电器等。 (1)熔断器的熔体通常用低熔点的铅、锡、锌合金制成，串接在被保护的电气设备的主回路中，当电气设备发生短路时，短路电流使熔体温度急剧升高并使其熔断，从而将故障线路切除。熔断器在起动器、软起动装置、开关电器的主电路中应用普遍。 (2)电磁式过流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数安设在矿用馈电开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。当流过继电器线圈的电流达到或超过整定值时，继电器就会迅速动作。 (3)热继电器在井下作为过载保护装置，对其基本要求就是要有反时限的保护特性。所谓反时限保护特性是指过载程度越重，允许过载时间越短。动作延时随过载程度的增加而减少。 除了以上功能单一的保护装置外，矿井供电系统中还使用了多种功能全面的综合保护装置。如煤电钻综合保护具有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相等保护作用；井下照明和信号装置使用了具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置。 煤矿安全规程规定，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、移动变电站或配电点引出的馈电线上，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。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。 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。 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、连接遵守煤矿安全规程规定的要求，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。【案例9-3】某矿“9.14”触电事故某矿井下上山掘进工作面发生触电事故，造成2人死亡，1人受伤。事故原因：带电维修作业。副班长张某不是电工，私自带电维修272#输送机开关，在拆卸开关内部极板时导致开关外壳带电，开关外壳带电后经接地线传到其它设备，造成正在打钻的2人接触外壳带电的煤电钻触电死亡，张某切断掘进工作面电源时被外壳带电的开关电击受伤。保护系统灵敏可靠性差。该矿供电系统有接地保护和漏电保护，但事故发生时，漏电保护和接地保护均没有起到保护作用，煤电钻没有使用煤电钻综合保护。事故发生后经现场勘察，采区变电所检漏继电器拒动， 供电系统接地保护网在213#开关处被断开。三、矿用电气设备（一）井下开采的工作环境对电气设备的要求1煤矿井下空气中，在瓦斯及煤尘含量达到一定浓度的条件下，如遇产生的电火花、电弧和局部热效应达到点燃能量时，就会燃烧或爆炸，故要求煤矿井下电气设备具有防爆性能。 2电气设备对地漏电有可能引起瓦斯煤尘爆炸、引爆电雷管、造成人身触电危险。因此，要求电气系统有漏电保护装置。 3井下硐室、巷道、采掘工作面等安装电气设备的地方，空间都比较狭窄，且人体接触电气设备、电缆的机会较多，容易发生触电事故。因此，要求井下电气设备外壳必须接入接地系统。 4由于井下常会发生冒顶和片帮事故，电气设备（特别是电缆）很容易受到砸、碰、挤、压损坏。因此，电气设备外壳要坚固。 5井下空气比较潮湿，湿度一般在90以上，且经常有滴水和淋水，电气设备很容易受潮。因此，要求电气设备有良好的防潮、防水性能。 6井下电气设备的散热条件较差，要求井下电气设备有足够的额定容量。 7采掘工作面的电气设备移动频繁，要求尽量减轻重量，并便于安装、折迁。 8井下采掘运输设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载，要求电气设备要有足够的容量和过载能力，并配置过载保护装置。 9井下发生全部停电事故且超过一定的时间后，可能发生淹井、瓦斯积聚等重大故障，再次送电还有造成瓦斯煤尘爆炸的危险。因此，矿井供电绝不能中断。 从电气设备的工作环境来看，井下发生电气事故的危险性确实存在。但是，只要在电器设计制造与系统设计中均能做到充分考虑，安全是有保证的。人们对各种事故进行了分析，证实煤矿井下所发生过的电气事故多是人为造成的。所以，只要严格执行煤矿安全规程的规定，正确设计供电系统，正确选择电气设备，正确设置完善的保护装置，严格执行科学的管理方法，加强对各个岗位职工的安全和技能培训，完全可以避免电气事故的发生。 （二）矿用电气设备的分类 对煤矿井下常用的电气设备，根据其应用范围、结构特点和工作原理，可分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备两类。 1矿用一般型电气设备是专为煤矿生产的不防爆的电气设备，只能用于低瓦斯矿井井底车场、总进风巷和主要进风巷。使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电硐室内也可采用矿用一般型电气设备，其标志为“KY”。 2矿用防爆型电气设备又分为两类，其中，I类为煤矿用电气设备；II类为工厂用电气设备。 矿用防爆型电气设备按照爆炸性环境用防爆电气设备标准制造，其总标志为“Ex”，适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤（岩）与瓦斯突出、喷出的区域。根据防爆原理，设备可分为以下10种类型： (1)隔爆型电气设备d。该设备具有隔爆外壳，其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，又能防止壳内爆炸产物经隔爆间隙向壳外的爆炸性混合物传爆。 (2)增安型电气设备e。该设备在正常运行条件下不会产生电弧、电火花或可能点燃爆炸性混合物的高温，在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引爆现象。 (3)本质安全型电气设备i。该设备全部电路均为本质安全电路。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)正压型电气设备p。该设备具有处于正压的外壳，即外壳内充有保护性气体，并保持其压强高于周围爆炸性环境的压强，以防止外部爆炸性混合物进人防爆电气设备的壳内。 (5)充油型电气设备o。该设备全部或部分部件浸在油内，使其不能点燃油面以上或外壳以外的爆炸性混合物。 (6)充砂型电气设备q。该设备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高温度均不能点燃周围爆炸性混合物。 (7)浇封型电气设备m。该设备将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正常运行、认可的过载状态、认可的故障下均不能点燃周围的爆炸性混合物。(8)无火花型电气设备n。该设备在正常运行条件下，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。(9)气密型电气设备h。该设备是将电气设备或电气部件置于气密的外壳中。(10)特殊型电气设备s。该设备不同于现有的防爆型设备，须由主管部门制定暂行规定，经国家认可的检验机构证明其具有防爆性能。该防爆电气设备须报国家技术监督局备案。 （三）矿用电气设备的选择 选用井下电气设备，按煤矿安全规程要求，应符合表9-2的规定。先按使用场所选择矿用电气设备类型。然后，按使用条件选择额定值，按故障条件校验稳定性。（四）矿用隔爆型电气设备表9-2 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硐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*高瓦斯矿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)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、自动化装置和仪器仪表矿用防爆型(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)* 使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内可以采用矿用一般型电气设备(包括照明灯具通信、自动化装置和仪器仪表)* 煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井的井底车场主泵房内，可以使用矿用增安型电动机* 允许使用经安全检测鉴定，并取得煤矿矿用产品安全标志的矿灯隔爆型电气设备是指设备的所有电气元件全部装入具有一定强度的由钢板、铸钢等制成的外壳内。当外壳内部发生可燃性混合物爆炸时，决不会引起壳外的可燃性混合物燃烧或爆炸。 这种外壳的结构特点是由壳体与盖子共同构成的，称之为隔爆外壳。壳体与盖子之间的接合面称之为隔爆面，它具有一定的长度和间隙，并具有一定的粗糙度。 显然，隔爆外壳具有二个作用，一是要有耐爆性，即内部可燃性混合物爆炸时所产生的压力、温度不使外壳损坏、也不变形，它是由外壳材质强度和本身机械结构强度来保证的；二是要有不传爆性，即壳内爆炸后，传出壳外的火焰不会使外部的可燃性混合物发生爆炸，它是由隔爆面的长度、间隙和粗糙度来保证的。 1隔爆型电气设备常见的失爆现象 电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性（即不传爆性）就是失爆。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，焊缝开焊以及连接螺丝不齐全、螺扣损坏或拧入深度少于规定值，致使其机械强度达不到耐爆性的要求而失爆； (2)隔爆接合面严重锈蚀、由于机械损伤、间隙超过规定值，有凹坑、连接螺丝没有压紧等，达不到不传爆的要求而失爆； (3)电缆进、出线口没有使用合格的密封胶圈或根本没有密封胶圈；不用的电缆接线孔没有使用合格的密封挡板或根本没有密封挡板而造成失爆； (4)在设备外壳内随意增加电气元、部件，使某些电气距离小于规定值，或绝缘损坏，消弧装置失效，造成相间经外壳弧光接地短路、使外壳被短路电弧烧穿而失爆； (5)外壳内两个隔爆腔由于接线柱、接线套管烧毁而连通，内部爆炸时形成压力叠加、导致外壳失爆。 2隔爆型电气设备失爆的原因及预防措施 (1)电气设备维护和检修不当防护层脱落，使得防爆面落上矿尘等杂物，紧固对口接合面时会出现凹坑，有可能使隔爆接合面间隙增大。因此维修人员在检修电气设备时，一定要注意防爆接合面，防止有煤尘、杂物沾在上面。 (2)井下发生局部冒顶砸伤隔爆型电气设备的外壳，移动和搬迁不当造成外壳变形及机械损伤都能使隔爆型电气设备失爆。为此电气设备应安装在支护良好的地点，移动和搬迁设备时要小心轻放。 (3)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。如拆卸防爆电动机端盖时，为了省事而用器械敲打，可能将端盖打坏或产生不明显的裂纹，可能发生传爆的现象。拆卸时零部件没有打钢印标记，待装配时没有对号而误认为是可互换的，造成间隙过小，间隙过小对活动接合面可能造成摩擦现象，破坏隔爆面，所以每个零部件一定要打钢印标记，装配时对号选配。 (4)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。为此应检查螺孔是否有杂质，螺扣是否完好，装配前应进行检查和处理。 (5)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马虎大意，均可能造成失爆。为此应加强理论知识和规程的学习，克服麻痹大意的思想。 3隔爆型电气设备防爆结合面的防锈处理 煤矿井下湿度大，隔爆型电气设备的接合面极容易生锈，如果锈蚀严重。对其隔爆性能影响极大，甚至造成失爆。为此，应采取如下防锈措施： (1)涂防锈油剂。在隔爆接合面上直接涂204-1防锈油。 (2)涂磷化底漆。这是一种新的防锈涂漆，能代替钢铁的磷化处理，其特点是：漆膜薄，仅有8.12pm，且坚韧耐久，具有极强的附着力；涂抹方便，仅用半小时即可自然干燥；漆膜不怕瓦斯爆炸时的瞬时高温。 (3)热磷处理。隔爆接合面经热的磷酸盐溶液处理后，在金属表面便形成一层难溶的金属薄膜，即磷化膜，可防止隔爆面的氧化锈蚀。 (4)冷磷处理。隔爆接合面经大修后，一般采用冷磷处理，使其形成一层难溶的金属氧化膜，以防止隔爆接合面氧化锈蚀。 （五）安全检查重点 因为电火花是引起瓦斯、煤尘爆炸的主要火源之一，因此搞好电气设备防爆对有效遏制瓦斯、煤尘爆炸具有重要意义。目前，我国煤矿井下还不同程度地存在有失爆电气设备，失爆电气设备引起的特别重大瓦斯、煤尘爆炸事故屡有发生，因此必须加强防爆电气设备的检查、管理工作。 对井下防爆电气设备管理的具体要求如下： 1严格按煤矿安全规程规定选用。 2井下防爆电气设备管理由电气防爆检查组全面负责，集中统一管理。 3严把入井关。入井前必须检查“一证一标志”（产品合格证、煤矿矿用产品安全标志）及其安全性能，检查合格并签发合格证后，方准入井。 4加强检查、维护。井下防爆电气设备的运行、维护和修理，必须符合防爆性能的各项技术要求。失爆电气设备，必须立即处理或更换，严禁继续使用。 安全检查重点 1是否按煤矿安全规程规定选用。 2隔爆外壳是否完整无损，是否有裂纹和变形。 3隔爆外壳的紧固件、密封件、接地件是否齐全完好。 4隔爆面的间隙和有效宽度是否符合规定，隔爆面的粗糙度、螺纹隔爆结构的拧入深度和啮合扣数是否符合规定。 5电缆接线盒和电缆引入装置是否完好，零部件是否齐全，有无缺损，电缆连接是否牢固、可靠。电缆与密封圈之间是否包扎他物；闲置喇叭口是否用挡板封堵。 6连锁装置功能完整，内部电气元件、保护装置是否完好无损、动作可靠。 7隔爆型电气设备安装地点有无滴水、淋水，周围围岩是否坚固；设备放置是否与地面垂直，最大倾角是否符合规定。四、矿用电缆 （一）矿用电缆的种类及性能矿用电缆从构造上来分，可分为铠装电缆、橡套电缆和塑料电缆；从电压等级来分，又分为高压电缆、低压电缆