煤矿常用防爆电气设备教材

1、煤矿供电10第三讲 煤矿常用防爆电气设备矿用电气设备分为防爆型和非防爆型两类，矿用防爆型电气设备属于第 I类防爆电气设备（工厂用属于H类）。矿用防爆电气设备的外壳上和设备铭 牌上都有“ Ex”标志。凡没有“ Ex”标志的均为非防爆型，矿用一般型就是 非防爆型，它的标志为“KY一、矿用防爆电气设备防爆原理与类型（第二章 第二节）当瓦斯浓度在5%-16%范围内，又遇到火源（明火、电火花、金属碰撞火 花）或650C以上的高温热源就会发生爆炸；瓦斯浓度在 8.2%8.5%时最易 引爆；瓦斯浓度在9.5%时爆炸压力最大。当煤尘粒度在1口 m1mm范围内， 挥发指数超过io%悬浮在空气中的含量30 g/m

2、3ooog/m时，又遇到 700C850C的高温热源也会发生爆炸。1. 矿用隔爆型电气设备将电气设备置于隔爆外壳内，当外部瓦斯进入外壳，开关操作产生的火 花就会点燃瓦斯，发生瓦斯爆炸；但是外壳既不破裂或变形，也不会引燃壳 外的瓦斯或煤尘，即外壳必须有耐爆和隔爆性能。耐爆性：外壳用钢板或铸钢制成，机械强度很高，当壳内发生瓦斯爆炸 时，外壳不会破裂或变形，高温气体不会立即冲出外壳引爆外部瓦斯。隔爆性：外壳各部件之间的隔爆结合面要有足够大的宽度、平整光洁的 表面，两个结合面结合形成的隔爆间隙要足够小。当壳内发生爆炸时，火焰 通过隔爆间隙向外传播的过程中，速度不会太快，所经过路径较长，能够受 到足够冷

3、却，使其温度降低到瓦斯点燃温度（650C）以下，不会点燃外部瓦 斯。对隔爆结合面的最大间隙或直径差W和最小有效长度L及螺栓通孔至外 壳内缘的最小长度L1的要求见表5-2。表5-2矿用电气设备隔爆外壳隔爆结合面结构参数mm结合面型式隔爆面宽度L隔爆面内侧与螺栓的距离L1允许最大间隙W外壳容积/ LV 兰0.1V 0.16.06.00.30平面、止口或圆筒结构12.58.00.400.4025.09.00.500.5040.015.00.606.00.400.40带有滚动轴承的圆筒结构12.50.500.5025.00.600.6040.00.80矿用隔爆型电气设备的常见失爆现象有：（1）紧固螺栓

4、缺失、长度不足 或过长、滑丝，弹簧垫和平垫缺失、直径过大、弹簧垫失去弹性；（2）隔爆面划伤、磕碰、锈蚀面积或深度超标，隔爆间隙超标；（3）电缆密封圈缺失、 密封圈内径与电缆直径差超标、密封圈外径与喇叭口内径不符、缺压圈、缺 密封堵头，电缆外护套伸进接线盒长度不够等。隔爆型电气设备的防爆标志是Exdl。是工厂用。2. 矿用本质安全型电气设备本质安全型电路简称本安型电路。是指电路系统或设备在正常或在规定 的故障状态下，产生的火花和火花效应均不能点燃瓦斯和煤尘。实验证明， 点燃瓦斯所需要的最小能量为0.28mJ。如果恰当选择电路参数或采取一定的 保护措施，把火花能量限制在0.28mJ以下，它就不会引

5、起瓦斯爆炸。电火花分为电阻性、电容性和电感性三种。电路开关在开、合过程或电 路中发生短路、开路时，均能产生电火花，其能量大小取决于电源电压和回 路阻抗。对纯电阻电路，火花的能量取决于电压和电流；对电感电路主要取 决于电流和电感；对电容电路主要取决于电压和电容。电火花能量是决定点 燃瓦斯的主要参数，在设计本质安全型电路时，必须限制火花能量。其方法 主要有： 合理选择电气元件，尽量降低电源电压；增大电路中的电阻或利用导线电阻来限制电路中的故障电流；采取消能措施，消耗或衰减电感元件或电容元件中的能量。可见，本质安全型电路只能是低电压小电流电路。它只适于矿井通讯、 信号、测量和控制等电路。本质安全型设

6、备可不要隔爆外壳，具有体积小、 质量轻、安全、可靠等优点。矿用本质安全型电气设备的防爆标志是 Exial或ExibI，矿用本安型又 分a和b两个等级，a等级的安全程度高于b等级。矿用本质安全型防爆电气设备失爆的现象有：拆除电路中的安全元件、 更换安全元件未按原型号规格、改动电路结构、改变电路工作参数致使电压 电流增大等。3. 矿用隔爆兼本质安全型电气设备矿用隔爆兼本质安全型电气设备是隔爆型与本安型的组合，它的非本安 电路部分置于隔爆外壳中，对外输出的部分电路是本安电路。隔爆兼本质安 全型电气设备的防爆标志是Exdial或Exdibl二、矿用电气设备的使用场所在井下选择电气设备的类型时，应根据煤

7、矿安全规程的有关规定选择。各类矿用电气设备的使用场所见表5-4。表5-4?各种类型矿用电气设备的使用场所 使用场所 类另U 煤（岩）与瓦斯（二 氧化碳）突岀矿井 和瓦斯喷岀区域瓦斯矿井井低车场、总进风巷或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 工作面进风、回风巷低瓦斯矿井*高瓦斯矿井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、自动化装置和仪表、仪器矿用防爆型

8、（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）注：*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、自动化装备和仪表、仪器）；*煤（岩）与瓦斯突岀矿井的井底车场的主泵房内，可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。三、矿用防爆高压配电箱（第四章 第二节）矿用隔爆型高压配电箱适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下，作为 配电开关或控制保护变压器及高压电动机。目前使用的有 BGP等系列。其型 号含义为：B 隔爆，G高压，P 配电装置。1结构图5-2为BGP9L-6A

9、型配电装置的外形图。其壳体为一长方形箱体，通过 箱体中间的隔板将箱体分为前后两个空腔。共17页第4页煤矿供电10图5-2矿用隔爆型高压配电箱结构图共17页第5页煤矿供电10箱体的前腔装有机芯小车，小车上装有真空断路器，隔离插销动触头， 电压、电流互感器，压敏电阻（或阻容保护）、继电保护装置。箱体中间的隔 板上装有六个隔离开关静触头座，上面三个为电源端，下面三个为负荷端； 中间隔板上还装有一个穿墙式七芯接线柱；用以连接一次和二次电路。后腔 上部为进线腔，三根导电杆作为贯穿母线，固定在箱体两侧的绝缘座上。后 腔下部为出线腔，装有负荷出线喇叭口和供控制、监视信号连线的小喇叭口。 在出线端口装有零序电

10、流互感器。箱门为活节式压紧门，用可转动的活节螺栓上的螺母和压铁将门法兰与 箱体法兰紧固，这样可减少门与箱体的紧固螺栓数量，使开、关门的速度加 快。门上有断路器分闸和合闸按钮、试验按钮、保护指示灯、电流表、电压 表和有功电度表等。箱体右侧有断路器操作手柄和隔离开关操作手柄，可手动分、合断路器 和隔离开关。断路器还可通过门上的分、合闸按钮电动分、合闸。为保证安全，配电箱设有以下安全联锁装置：隔离插销在合闸位置时，箱门不能打开；门打开后，隔离插销不能进 行合闸操作。断路器在合闸位置时，隔离插销不能进行分、合闸操作。2. 工作原理图5-3为BGP9L-6/型配电箱的电气原理图。6kV电压由电源引至配电

11、装 置的母线室，经上隔离开关1QS真空断路器QF电流互感器的两个二次绕 组TA、TA、下隔离开关2QS零序电流互感器TAN输出至负荷侧。在真空断 路器的负荷侧，接有过电压保护用的压敏电阻RVRV或阻容吸收装置，可将 因真空断路器分断时产生的过电压，限制在2.6倍相电压峰值以下。共17页第6页煤矿供电10共17页第7页煤矿供电10亠一-Lml1 3FU ,LiL2L3小IIPV4SB i IIRiX7X12X20X11X18XXIX?X3X4为4图5-3 BGP9L-6A型配电箱原理接线图乂5 対6X17X16乂3乂2 治&X6X8X9X10X13X14X15X19保 护 装 置3. 保护装置的

12、整定1）漏电保护的整定操作保护插件上的整定开关，一次零序电流可整定在0.5、1.0、2.0、4.0、 6.0A。二次零序电压可整定在3、5、10、20、25V。动作时间可整定在V 0.1、 0.5、1.0、1.5、2.0s。2）过载保护的整定操作过载整定倍数开关，可将过载动作电流整定在电流互感器二次额定 电流（5A）的 0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 倍，共 9 个 档次。操作过载延时整定开关，可整定过载保护动作的延时时间，分4个档 次，各档次延时时间见表5-5。表5-5 过载延时整定表过载保护整定值的倍数时间整定位置12341.05OOCOCOCO1.

13、240s 60s60s 2min2min 3min3min 6min1.520s40s30s 60s1min 1min30s1min30s 2min30s211s20s14s30s30s50s50s 70s6 8s 8s 8s 8s3)短路保护的整定操作短路保护整定倍数开关，可将短路保护的动作电流整定在电流互感 器二次额定电流(5A)的1、2、3、4、5、6、8、9、10倍共10个档次。短 路电流在1.2倍整定值时，动作时间不大于0.1s。三、矿用隔爆型馈电开关(第四章 第三节)矿用隔爆型低压自动馈电开关广泛应用于井下变电所或配电点，作为配 电开关使用，用来控制和保护低压供电网络。如 KBZ(

14、DKZB) BKD BZKC等系 列，采用真空断路器，其控制和保护性能较为完善。下面介绍BKD-630/1140(660)智能型矿用隔爆型真空馈电开关。1. 用途与结构BKD-630/1140(660)智能型矿用隔爆型真空馈电开关，其额定电流为 630A额定电压为1140V和 660V,适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井井下， 作为移动变电站低压侧开关，或单独作为配电系统总开关或分路配电开关使 用。馈电开关的隔爆外壳呈方形，分为上下两个空腔，即接线腔和主腔。接 线腔在主腔的上方，其内装有全部主回路和控制回路的进出线端子。接线腔 两侧各有两个主回路电缆喇叭口和各有一个控制回路电缆喇叭口。主腔在接

15、线腔下方，其内装有全部电气元件。馈电开关具有过载、短路、过电压、欠电压、漏电和漏电闭锁保护；具 有断路器故障检测、保护功能自检测试、系统自检、网络通讯等功能；具有 电源、通讯状态、运行、过载预警、故障等指示灯和液晶屏信号指示。2. 工作原理馈电开关的电气原理接线如图5-4所示。下面介绍其工作原理。共17页第9页煤矿供电10共17页第10页煤矿供电10L1 L2 L3XiTZ1-1一1VC远万分励KRX2KP高压闭锁风电闭锁KH KWX3X4X5QF150VZ1-22FUZ2-i2SBKCZ2-2SAQF1140V240V6Z1-41fuRCTAZ1-336VZ1-5Z1-612VZ1-736V

16、21VZ1-80V4FU讥匚二I5FU6FUi 13FU:一.U一2VCYOKOZ2-3Z2C.A14AlKPAKPA12A13AA15A5AA16MODBUS-AMODBUS-BQF5JA J-A20AAAA17A19智能保护器8+1+PE液晶显示屏A112SB分闸1SB合闸上/复位下/复位设置/漏电试验C-1X 6I二.“7 MODB输出图5-4 BKD-630/1140（660） 智能型隔爆真空馈电开关原理接线图3. 参数的查看与设置1）参数的查看“上/复位、下/复位”按钮为翻页按钮，两按钮功能相同，只是查看的 顺序相反。当反复按压上/复位按钮时，可在液晶屏上依次看到“电压等级、 额定电

17、流、短路倍数、本机地址、波特率、总开关/分开关” 6个参数。2）参数的设置在系统待命状态下，可以对系统参数进行修改。当要修改某个参数时（如 改变过载、短路保护整定值），先按“上/复位”或“下/复位”按钮查找到该 项参数，再按“设置”按钮，参数的数据变为反白显示。此时按动“上/复位” 或“下/复位”按钮即可对参数值进行修改。修改完毕后再按“设置”按钮， 则又回到查看状态，再按“上/复位”或“下/复位”按钮回到系统待命状态。本机地址设置完后，必须重新上电才有效。系统参数设置情况见表5-6。表5-6馈电开关的系统参数设定序号参数设定范围岀厂设定值1电压等级（0-660V/ 1-1140V）12额定电

18、流（0A630A）6303短路倍数（3倍10倍）74本机地址（0126）25波特率(0-2.4kbps / 1-4.8kbps /2-9.6kbps /3-19.2kbps )16总开关/分开关（1-总开关/ 0-分开关）0四、矿用防爆电磁启动器（第三章 第三节）隔爆型电磁启动器是一种组合电器。主要由隔离开关、接触器、熔断器、 继电保护装置、按钮等元件组成，用来控制和保护电动机。矿用隔爆型电磁 启动器型号较多，这里介绍QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全 型电磁启动器。1.结构与用途QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁启动器，其额定 电流为40

19、0A额定电压为1140V和 660V适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿 井井下，用来控制大容量的采掘运机械设备。启动器由座在撬形底上的方形隔爆外壳和芯架小车组成。隔爆外壳分接 线空腔和主腔，两个独立的隔爆部分。启动器前门为快开门结构，门上装有 启动、停止/测试、上翻/复位、下翻/复位、设置五个按钮。还装有一个液晶 显示观察孔，用于了解启动器的运行状态、运行数据、故障种类及参数设置隔离开关手柄装在隔爆外壳的右侧，具有正-停止-反三个位置，可在 电动机停止时隔离电源和换向。隔离开关与接触器之间，通过隔离开关的辅 助常开触点实现电气联锁，防止带负荷分、合隔离开关。但在紧急情况下， 如接触器主触点粘连时，

20、允许隔离开关分断负荷电路。隔离开关与前门设有 机械闭锁，保证只有隔离开关在停的位置时，前门方可打开；前门打开后， 不能操作隔离开关。启动器的主腔内装有芯架小车，电气元件均安装在芯架小车上，启动器 前门打开后，芯架小车可沿导轨拉出，以方便安装和检修。芯架小车与箱体 采用接插件实现电气连接。启动器具有单台近控、单台远控、多台近控、多台远控等控制方式，多 台控制方式为程序联锁控制；具有过载、短路、断相、漏电闭锁、过电压、 欠电压、三相电流不平衡保护；具有保护功能自检测试、系统自检、网络通 讯等功能；具有电源、通讯状态、运行、过载预警、故障等指示灯和液晶屏 信号指示。2.工作原理启动器的电气原理接线如

21、图5-6所示。3 参数的查看与设置1）参数的查看上/复位、下/复位”按钮为翻页按钮，。当反复按压上/复位”按钮时，可在液晶屏上依次看到“电压等级、额定电流、短路倍数、本机地址、波特率、是否近控、是否单台”7个参数。按压“下/复位”按钮时，查看顺序与上述相反。2）参数的设置在系统待命状态下，可以对系统参数进行修改，参数修改的方法与前述智能型馈电开关相同。系统参数设置情况见表5-8。表5-8启动器的参数设定序号参数设定范围岀厂设定值1电压等级(0-660V/ 1-1140V)12额定电流（0A430A）3003短路倍数（7倍10倍）84本机地址（031）25波特率(0-2.4kbps / 1-4.

22、8kbps /2-9.6kbps /3-19.2kbps )16是否近控（0-否/ 1-是）17是否单台（0-否/ 1-是）1五、矿用变压器和移动变电站（第四章 第四节）1. KBS（型矿用隔爆干式动力变压器KBS（型矿用隔爆干式动力变压器，用于有爆炸危险的煤矿井下，它将6kV 电压降为1.2kV或0.693kV,向动力设备供电。其外形近似长方形，箱体两侧 为瓦楞形波纹散热器，机械强度高，散热好。变压器两端设有两个独力的高、 低压隔爆接线腔，腔内有高、低压套管，供电缆接线用。接线腔还可通过隔 爆法兰面与高、低压开关连接。为减小变压器的空载损耗，铁心材料采用优质低损耗的冷轧硅钢片，斜 接缝结构。

23、变压器采用耐热性能高的 H级绝缘，线圈由聚酰亚胺复合漆包铜 线绕制，在变压器绕组中嵌埋有温度继电器，防止绕组过热。变压器高压绕 组设有-4%和-8%的调压分接抽头，可在断开高压电源后，通过改变箱体上部 分接盒中连接片的位置，调整变压器二次输出电压。变压器的技术数据见表 5-11。2. KBSGZ浙用隔爆型移动变电站图5-9为KBSGZ矿用隔爆型移动变电站的外形图，它是在 KSG豐矿用 隔爆干式动力变压器两端的高、低压隔爆接线腔上，分别安装隔爆型的高、 低压开关组成。图5-9 KBSGZY矿用隔爆型组合式移动变电站外形图移动变电站放在工作面附近区段平巷的轨道上，可随着工作面的推进而移动。由于高压

24、电能送至工作面附近，缩短了低压供电距离，因此容易保证 电压质量。该型号移动变电站高压侧BGP41-6矿用隔爆型高压配电装置，低压侧为 BXB-500/1140?隔爆型低压保护装置。BGP41-6隔爆型高压配电装置装在移动变电站的高压侧，作为高压侧的控 制开关，其内部装有隔离开关和真空断路器，并具有短路、过载、漏电、绝 缘监视、欠压和过电压保护功能，可以分断故障电流。BXB-500/1140矿用隔 爆型低压保护箱，安装于移动变电站的低压侧，对负荷侧供电线路和设备实 现短路、过载和漏电保护。该低压保护箱本身没有开关，不能直接分断故障 线路，当被保护线路出现故障时，作用于高压侧真空断路器的脱扣装置，

25、使 高压真空断路器跳闸，从而切除故障线路。6kV电压经隔离开关QS真空断路器QF电流变换器1TA与电流互感器2TA 零序电流互感器TAN输出至变压器一次侧。在真空断路器的负荷侧，接有过 电压保护用的压敏电阻RVRV,可将因真空断路器分断时产生的过电压，限 制在3.5倍相电压以下。BXB-500/1140隔爆型低压保护装置有漏电保护、短路保护、过载保护。六、用矿用电气设备组成变电所6(10)kV西翼采区共17页第16页煤矿供电10共17页第#页煤矿供电10T1T3局扇专用 变压器660V去采区运输设备去工作面配电点共17页第#页煤矿供电10共17页第#页煤矿供电10图1-19上山普通采区变电所主

26、结线共17页第#页in _A自丄kL會*LI卑 二丄-一：-7lrll.l1 I xN? (=J八ib:曇 mTiBHSJIU-X i点Ji.-., i/rr - r - -.- . - i w M9/IHI卜KK毋厮吨斛泅豹星煤矿供电2七、矿用电气设备的监察一、矿井电气设备选用与使用环境条件的监察防爆型电气设备在其外壳的明显处必须具有 红色凸纹或凹纹 Ex 标志。铭牌应包括防爆标志、防爆类型、防爆类别、防爆合格证编号 等。防爆电气设备入井前，应由指定的经培训考试合格的电气设备防 爆检查工检查其“产品合格证”、“防爆合格证”、“ MA准用证及 安全性能检查合格后，方准入井。井下供电应做到：“无鸡爪子”、“无羊尾巴”、无明接头；有过电 流和漏电保护装置，有螺钉和弹簧垫，有密封圈和挡板，有接地装置； 电缆悬挂整齐，设备硐室清洁整齐；防护装置全，绝缘用具全，图纸 资料全；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，坚持使用甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置。二、隔爆型电气设备的监察(1) 隔爆型电气设备必须经过考试合格的防爆电气设备检查员检 查其安全性能，并取得合格证。(2) 外壳完整无