井下用电安全

1、井下电气安全第一节 井下电气保护一 概述1. 矿井用电负荷分级及对供电的要求1）用电负荷分级 由于不同的用电负荷在安全生产中的地位与作用有所差异，因此它们对供电的需求不尽相同，如矿井提升、通风、调度等负荷，对供电有较高的要求。根据矿井用电负荷的重要性和停电后的影响不同，矿井用电负荷可以分为以下三级： 一级负荷。因突然停电，可能造成人身伤亡或者重要设备损坏，造成重大经济损失者，属于一级负荷。如：主通风机、主排水泵、副井提升机、矿调度指挥中心等，此类负荷应采用来自不同电源母线的两回路进行供电，以确保供电的可靠。二级负荷。因供电突然中断，给矿井造成大量减产或较大经济损失者，属于二级负荷。如：采区变电

2、所、空气压缩机站、综合机械化采煤设备等，此类负荷一般采用双回路或环行线路供电。三级负荷。不属于一级、二级负荷的其他用户或用电设备，属于三级负荷。如果这级负荷的供电突然中断，对煤矿的生产一般没有直接的影响。如：矿区家属区、机械厂等，此类负荷的供电只需采用一回路即可。2）对矿井供电的部分要求。矿井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60000t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。正常情况下，矿井电源应采用分裂运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。对井下各水平中央变（配）

3、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，其余回路应能负担全部负荷。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。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。升降人员和主要井口绞车的信号装置的直接供电线路上，严禁分接其他负荷。2.电气保护装置的任务电能是煤炭生产的动力能源，

4、供电的安全与可靠显得尤其重要。从矿井地面变电所到井下工作面，使用着大量的输配电线路、电气设备及其控制装置。在煤矿井下特殊的运行环境中，输配电线路或电气设备可能发生不同类型的故障或事故，影响系统的正常供电和安全运行。例如，供电系统中发生短路、过载等电气故障时，不及时控制故障的发展将可能导致电气火灾、瓦斯爆炸等事故；矿井地面变电所的停电事故将造成提升运输系统、通风系统、排水系统的瘫痪，甚至引发更为严重的煤矿事故。电气保护装置作为供电系统的电气安全保护设施，可以针对具体的电气故障或隐患，实现有效的防范与控制。在供电系统中使用的电气保护装置有多种类型，其主要任务有两项：一是在系统的设备或线路发生故障时

5、，其保护装置迅速准确地发出跳闸命令，使故障设备或线路及时从系统中断开，以最大限度地减少对设备或线路本身的损坏，降低对系统安全供电的影响。二是反应电气设备或线路的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行可能引起事故的部位予以切除。例如，在采区供电系统中，检漏继电器可以在人身触电时及时做出反应，和开关配合动作，保证人员的安全。在矿井提升机电控系统中，当提升机过负荷或供电中断时，过负荷及无电压保护装置能使提升机自动停止运转；当提升速度超过规定速度的15%时，过速保护装置可以使提升机自动停止运转，实现安全制动。这些

6、电气保护装置与其他的诸多保护融为一体，使设备的使用安全性、可靠性得以提高。3.井下电气保护的类型煤矿井下使用的电气保护种类较多，煤矿安全规程要求使用的保护主要有：漏电保护（保护无选择性漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁）、过电流保护（包括短路保护、过负荷保护、断相保护）、保护接地、电压保护（包括过电压保护、欠压保护）、风电甲烷闭锁等，其中前3种以其在供电系统中的地位并称三大保护。井下部分电气设备汇集多种保护，可以实现必要的保护功能。例如，矿用隔爆型高压真空配电装置与矿用隔爆型智能化低压保护箱配套用于移动变电站高、低压两端，作为矿用隔爆型移动变电站的高低压配电开关，并可对移变和低压电网进行保护，

7、保护功能有过载、短路、欠压、超温、低压侧保护等。矿用隔爆型多功能手提式开关用以控制小型防爆电气设备（如局部通风机、照明信号综合保护装置、回柱绞车等三相鼠笼式异步电动机），具有失压、过载、短路、断相和漏电闭锁保护功能。煤电钻使用的综合保护装置具有漏电、漏电闭锁、短路、过负荷、断相等保护功能。4.对电气保护装置的要求1）煤矿安全规程对装设电气保护装置有如下规定：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。井下由采区变电所、移动变电所、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

8、电保护装置。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。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。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人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；通信线路必须在入井出装设熔断器和防雷电装置。井下照明和信号装置，应采用具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置配电。所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。提升

9、装置必须装设下列保险装置：防止过速装置，过负荷和欠电压保护装置、限速装置、深度指示器失效保护装置等。2）对电气保护装置动作性能的基本要求是可靠性、灵敏性、速动性及选择性。四项要求之间紧密联系，即矛盾又统一。可靠性。可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生其动作的故障时，应正确动作，不应据动；而在任何该保护装置不应动作的情况下，则不应错误动作。可靠性是对保护装置性能的最根本要求。保护的可能性主要由配合合理、质量和技术性能优良的保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。灵敏性。灵敏性是指保护装置对故障的反应能力。保护装置对轻微的故障应能做出必要的反应，如在线路上出现较小的短路电流是，熔断器必须动作

10、。对熔断器、过电流继电器整定计算时，应进行灵敏度校验。速动性。保护装置应尽快地切除故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，如在发生短路、单相直接接地等严重电气故障时，保护装置必须及时动作，以防恶化成严重的电气事故。选择性。选择性是指首先有故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护拒动时，才允许由相邻设备或线路的保护切除故障。如漏电保护装置在动作时，应针对发生故障的线路，有选择地动作，否则会扩大停电范围，影响系统中其他线路正常运行。可以看出，不同类型的保护装置对以上要求的侧重有所不同，因此在选用、设计保护装置时，应从全局出发，统一考虑。第二

11、节 井下低压电网的保护二 井下低压电网的保护1. 各种保护的特点及作用井下低压电网中安设的电气保护装置种类较多，现以三大保护为例作介绍。1）漏电保护。随着煤矿井下用电设备数量的增大和电压的升级，供电与用电的安全问题日益突出。其中漏电故障具有危害大、发生率高、突发性强、分布范围广、不易察觉等特点，成为影响电力系统安全运行的重要因素。漏电故障的防治工作主要是从电缆、电气设备、保护装置的选用、检验、安装、使用、检查、维修等方面入手，严格执行入井前的检查制度和运行中的维护、检修等制度以及落实有关方面的安全措施。其中使用漏电保护可以对漏电故障的发展实现有效控制。在井下低压电网中，漏电保护装置可以实时监测

12、电网的运行情况，在出现漏电时可以发出提示或警报信号，必要时可以配合开关切断电源，实现漏电保护。漏电保护的作用主要有一下几个方面：预防发生人身触电事故；减少漏电引起瓦斯、煤尘爆炸的机会；防止漏电引起短路故障或火灾事故。2）过电流保护。短路电流、过负荷电流的大小和持续时间的长短、决定了对电网中的设备和线路的危害程度，故应采取有效措施将其危害限制在最小程度。过电流保护装置包括短路保护、过负荷保护和断相保护。其中过负荷保护、断相保护可以有效预防电动机烧毁现象的发生。过电流保护装置的额定电流和动作电流必须进行正确的选择和鉴定。目前煤矿井下低压电网过电流保护装置主要有以下几种：熔断器。熔断器的熔体通常用低

13、熔点的铅、锡、锌合金制成，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。熔断器在启动器、软启动装置、开关电器的主电路中应用普遍。电磁式过流继电器。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。热继电器。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。3）保护接地。保护接地就是将电气设备在正常情况下不带电的、但有可能带有危险电压（36V以上）

14、的金属外壳、构架等与埋设在地下或水沟中的接地级连接起来，这样可以减少漏电时外壳、构架等对地的电压。运行中的电气设备内部出现绝缘损坏导致一相碰壳漏电时，会使其金属外壳出现对地电压，同时与电气设备接触的其他金属物上也会出现这类情况，对周围工作人员的安全构成威胁。这种情况下，装设保护接地是一种有效的措施。保护接地通过分流作用，可以有效的降低人身触电的危险，减少漏电故障引起瓦斯爆炸的机会。煤矿安全规程规定，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.保护装置失灵的危害电网中的各种保护装置相辅相成，保障供用电的安

15、全与可靠。保护装置的动作值选择不合适，或者缺乏日常的检修与维护等原因可能导致保护装置失灵。保护装置一旦失灵，不能及时发挥应有的功能，将可能对电网中所辖区域甚至更大范围的安全运行造成影响。当变压器负责发生短路时，变电器将承受相当大的短路电流。如果保护失灵，就有可能烧毁变压器。检漏继电器如果出现失灵情况，在发生人员触电时将无法发挥保护作用。由于保护装置失灵引起的事故在供电系统中并不罕见。2004年2月某矿瓦斯断电仪失灵未发挥作用，由于瓦斯超限引发爆炸，37人遇难。2003年10月某矿线路负荷过载，保护装置失灵，由于不能及时断电，引起非阻燃电缆燃烧，进而导致火灾事故发生，造成26人窒息死亡。3.防止

16、保护装置失灵的措施高度重视电气保护工作，加强电气保护工作人员专业技能和职业素质的培训。认真贯彻有关规章制度，严格执行各项安全措施。加强电气保护装置的配置、整定、检查和维护，防止保护装置发生故障。例如，煤矿安全规程规定，每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验；每个季度测定1次接地网的接地电阻值等。保护装置的配置及整定计算方案应充分考虑系统可能出现的不利情况，尽量避免在复杂、多重故障情况下的保护装置、安全自动装置的不正确动作。保证电气保护操作电源的可靠性，提高电气保护装置抗干扰能力。第三节 煤矿井下电气防爆一、 煤矿井下电气防爆通用要求1、 防爆电气设备的类型、类别及防爆标志各类电气设备

17、，对其采取安全技术以后，能保证其在一定的爆炸危险场所实现安全供用电，这种电气设备通称为防爆电气设备。1）电气设备的类别。电气设备分为二类：1类：煤矿井下用电气设备;2类：工厂用电气设备。2）煤矿防爆电气设备的类型。电气设备在正常运行或事故状态下，可能产生具有一定能量的火花、电弧、热表面、灼热颗粒等，成为点燃爆炸危险环境中易燃气体混合物的火源。所以，防爆电气设备中所采取的一系列安全技术措施，都旨在使由电气产生的火源与瓦斯不准同时存在。在这个基础上，国家标准GB3836.12000规定的电气设备防爆型式包括：（1）隔爆型电气设备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气体混合物产生的

18、爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳的爆炸性混合物。（2）增安型电气设备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）本质安全型电气设备i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姿态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸混合物的电路。（4）正压型 电气设备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），以阻止外部爆炸性混合物进入的防爆性电气设备。（5）充油

19、型电气设备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）充砂型电气设备q外壳内充填砂粒材料，使之在规定的条件下壳产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒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）浇封型电气设备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混合物的防爆电气设备。（8）无火花型电气设备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）气密封电气设备h具有气密外壳的电气设备。（10）特殊型电气设备s异于现有防爆型式，由主管部

20、门制定暂行规定，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国家技术监督局备案。3）防爆电气设备的防爆标志。防爆电气设备的类别、类型、级别和组别连 同防爆总标志“Ex”，其中，Ex为总的防爆标志，d是隔爆电气设备的标志，I指电气设备的类别为I类，即煤矿井下用电气设备。煤矿ib等级的本质安全电气设备的防爆标志为“Exib I”2隔爆型电气设备的失爆原因及预防措施1） 失爆原因造成失爆的原因是复杂多样的，常见的主要原因有：（1） 由于维护和定期检修不妥，防护层脱落往往使隔爆面上出现砂泥灰尘等杂物，某些用螺钉紧固的平面对口接合面出现凹坑，使隔爆间隙增大。（2） 井下电气设

21、备由于移动或搬运不当发生磕碰，使外壳变形或产生严重的机械伤痕，或在使用中亦很可能发生撞击现象，严重时可能增加接合面间隙。（3） 装配时产生严重的机械划痕。这是由于杂质没清除干净造成划伤隔爆面，在转盖式结构的接合面上特别容易发生这种现象。（4） 隔爆面上产生锈蚀现象，增大粗糙度。（5） 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。（6） 螺钉坚固的隔爆面，由于螺孔深度过浅或螺钉太长，而不能很好地坚固零件。（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。2） 失爆的危害井下防爆设备具有隔爆性和耐爆性，就是说在

22、设备的壳内产生的电火花引起混合气体爆炸时其火焰传不到壳外，而设备失爆后就起不到那隔爆和耐爆的作用。内部发生爆炸的火焰会传到壳外，并且与井下可燃、可爆性混合气体直接接触，会引起矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸，造成重大恶性事故。3） 预防措施为了确保矿用隔爆型电气设备的完好，杜绝失爆的发生，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，通过岗位练兵，技术比武活动，提高安全意识和操作技术水平。在对设备的使用、维护、检修中要严格按照煤矿安全规程及国家有关标准执行，要干标准活，干放心活，不能有麻痹大意的思想。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改装。加强电气

23、防爆设备的管理，各矿要设防爆检查组，充分发挥防爆检查员的作用，做好检查督促工作，严禁使用失爆设备。二、隔爆型电气1、隔爆型电气设备的特征及隔爆原理隔爆型电气设备的共同特征是：将正常工作或事故状态下可能产生火花的部分放在一个或分放在几个外壳中。这种外壳应能承受可能进入其内部的可燃性气体的爆炸，而不致损坏或产生永久性变形，并且不致使内部产生的火焰通过外壳上任何接合面或孔眼点燃外部的可燃性气体。因此，要求隔爆外壳具有隔爆性和耐爆性。（1）隔爆性。隔爆性又称不传爆性，就是要求外壳各部件的接合面符合一定的要求，使壳内发生爆炸时，向外传出的火焰或灼热的物质不会引起壳外的可燃性气体爆炸。这是由外壳装配接合面

24、的结构参数，如有效长度、间隙和表面粗糙度来保证的。接合面能起隔爆作用的机理是由于法兰间隙的熄火作用和法兰间隙对爆炸物的冷却作用共同作用的结果。当火焰通过间隙传播出来时，其温度降至点燃温度以下，就不会发生传爆。一般在相同的条件下，接合面间隙小，壳内发生爆炸时喷出的爆炸生成物的温度越低。法兰向盘的宽度越大，温度也越低，这是因为火焰通路越长，热损失越大所致。（2）耐爆性。耐爆性是指隔爆外壳的机械强度。当在壳内发生最严重的瓦斯爆炸，或因高温引起管内有机绝缘分解而生成可燃性高压气体时，其压力不致外壳变形和损坏，其高温不致使外壳损伤。为此，隔爆外壳应具有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生和最大爆炸压力。

25、2、防爆电气设备的基本要求基本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）电气设备的允许最高表面温度。表面可能堆积粉尘时为150；采取防尘堆积措施时为450；防爆电气设备使用的环境温度为2040。（2）电气设备与电缆的连接应采用防爆电缆接线盒，电缆的引入引出必须密封式电缆引入装置，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钉松动装置。（5）防爆电气设备如果采用塑料外壳，须采用不燃性或难燃性材料制成，并保证塑料表面的绝缘电阻不大于1×109欧，以防积聚静电，还必须

26、承受受冲击试验和热稳定试验。（6）防爆电气设备限制铝合金外壳，防止其与锈铁摩擦产生大量热能，避免危险温度。（7）防爆型电气设备，必须经国家指定的防爆试验鉴定。三、本质安全型电气设备1、本质安全电路原理简介本质安全型电气设备的防爆原理是：通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆。这种电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是从“本质”上就是安全的，故称为本质安全型（以下简称本安型）。采用本安电路的电气设备称为本质安全型电气设备。本质安全电气设备分为单一式和复

27、合式两种形式：单一式本安型电气设备是指电气设备的全部电路都是由体质安全电路组成的，如便携式仪表多为单一式。复合式体质安全型电气设备是指电气设备的部分电路是本质安全型电路，另一部分是非本质安全型电路。如隔爆兼本质安全型电源。2、 本质安全型电气设备的特点本质安全型电气设备分单一式和复合式两种，单一式本质安全型电气设备的外壳可采用金属、塑料及合金制成。外壳必须具有一定的强度，并且备一定的防尘、防水、防外物能力。对一般环境使用的设备，其防护等级不低于IP20。对用于有腐蚀没气体的环境的外壳，应具有防化学腐蚀能力。对用于采掘面工作的电气设备，其外壳防护等级应达到IP54.使用塑料外壳时要防止产生静电，

28、且塑料外壳的材质要采用不燃性或难燃性材料制成。采用合金外壳的材质中的含镁不超过0.5，以防止由于摩擦产生危险火花。本质安全型电气设备的电源有两种；独立电源和外接电源，独立电源是指干电池、蓄电池、光电池和化学电池等。外接电源是指经电网引入、经电源变压器供电的电源。常用的独立电源是干电池和蓄电池，这是电阻性电路的电源。如果电池的实际最大短路电流不超过最大安全电流，那么电池可作为本指安全电源直接使用。如果最大短路电流超过了设计允许值，则应串联限流电阻后方能使用。煤矿井下使用的本质安全型电气设备的电源大多数是从电网引入经电源变压器变压整流后的电源，一般为防爆兼本质安全型。对于电源变压器的输入绕阻应设有

29、熔断器或短路保护装置，变压器铁芯要接地。电压器的本安电路接线端子与非本安端子应分两侧布置，以防碰触和击穿，其电气间隙和爬电距离应符合具体规定。电源变压器绕阻的分布可采用不同的方式：向本安电路供电的绕阻与其他绕阻分开布置；向本安电路供电的绕阻与其他绕阻内外分布，但在两种绕阻间要采取加强绝缘的措施，并按规定进行变压器的绝缘耐压试验；向本安电路供电的绕阻与其他绕阻内外分布，但在两种绕阻间要用铜质接地屏蔽层隔离，屏蔽层可用铜导线绕阻或铜箔，切屏蔽层要一端接地，屏蔽层厚度应符合具体规定。本质安全型电气设备结构简单、体积小、重量轻 ；制造、维修方便、投资少；安全性能可靠。本安型是一种比较理想的防爆设备。在

30、满足技术要求的情况下，应优先选用。3本质安全型电气设备的级别本质安全型电气设备根据安全程度的不同分为ia和ib两个等级。ia等级是指在电路正常工作和一个或两个故障是，都不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作是，安全系数为2；一个故障时安全系数为1.5，两个故障是安全系数为1.ib等级是指正常工作和一个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物电气设备。当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5。从安全等级划分标准可以看出，ia等级的本质安全型电气设备的安全程度高于ib等级。从技术要求上看，ia等级的本质安全型电气设备比ib等级的本质安全型电气设备要求更高更严。本质安全型电气设备的标

31、志为“i”。标志全称为“ExiI”、 “ExiaI”、 “ExibI”。第四节 杂散电流 在煤矿井下供电系统中，有供动力照明的交流供电系统，也有供电机车的直流供电系统。在这两个供电系统中，凡是不经过规定的回路导线或回归路线而分散地流经金属管道、电缆外皮、岩石、煤层、水沟、接地网等的电流均属杂散电流，包括交流杂散电流和直流杂散电流。 一杂散电流的产生及危害 在煤矿井下直流架线电机车轨道的运输系统中，钢轨除起到承载和导向的作用外，同时又作为一段导电回路存在。即电机车从架线（接触网）通过受电器上取得的电流是沿着轨道返回牵引变流所的。由于提高轨道对地的绝缘程度有限，同时，与运输轨道平行的有电缆、水管等

32、金属管线存在，这些管线的电阻远比岩石电阻小的多，因此，本来应全部从轨道流回牵引变流所的电流，总有一部分不通过轨道，而通过这些管线流回牵引变电所。这部分在轨道之外无规律性流动的电流即称杂散电流。 杂散电流的分布是一个比较复杂的空间电流场问题，它随工作环境、工作方式及工作地点变化而变化。 矿井杂散电流可能引起电雷管的误爆炸，威胁人身安全。因为雷管中通过电流大于300mA时就可以引爆，或者雷管的两脚线间电压达到1-1.5V是能引爆。从某些矿井杂散电流的实测数据可知，矿井杂散电流远远超过300mA，有的矿井掘进巷道的杂散电流就达到7A，在杂散电流的影响下，轨道与大地之间的电位差也可能达到1.5V，甚至

33、远远超过这个数值。因此，两根爆破导线，一根与轨道直接或间接接触，另一根与地或管路（远端与地接触）接触，就会引起爆炸矿井杂散电流腐蚀金属管理和铠装电缆金属外皮，缩短金属铠装电缆和金属管路的使用寿命。杂散电流可能使漏电保护发生误动作。杂散电流可引起电火花，其电火花引起瓦斯、煤尘爆炸。二杂散电流的防治1.降低钢轨电阻，增大通过钢轨的电流回电轨道的接缝应进行电气连接。采用长度不小于600mm、截面积不小于50mm2的铜线或截面积不小于255 mm2的铁线进行焊接、焊接处的接触面积不小于255 mm2。轨缝电阻应不超过3m长同型钢轨的电阻值。有条件时焊接成长轨。实践证明，焊接成长轨是施工方便、效果较好的

34、连接方法。两平行钢轨之间，每隔200m要连接1根断面不小于50 mm2的铜线或其他等效电阻的导线；多条线路平行敷设时，每隔400m互相连接1次，连接必须牢固，连接后线路的电阻应与同长度的、断面为50 mm2的铜导电阻值相等。用扁钢材连接时，截面不应小于60*6 mm2。在道岔处，导轨和主轨道之间应用截面不小于300 mm2的钢板进行焊接。并确保电气连接效果。2.限制杂散电流的扩散范围用作电流回路的轨道与不作电流回路的轨道之间必须绝缘，并制定安全措施。第一道绝缘设在两种轨道的连接处，架线末端不应超过第一道绝缘。第二道绝缘与第一道绝缘的距离应大于一列车的长度。牵引网络的回电线应采用带绝缘的导线，禁

35、止与总接地网相接。回电线与钢轨回电点的连接必须焊接。斜巷与上、下水平运输巷道的轨道间，应分别设置两道绝缘。两道绝缘间的距离应大于一列串车的长度。架线的吊线器及拉线绝缘子应定期清理，保持清洁。防尘喷雾及除尘时，应躲开绝缘子。在淋水较大的地方要用双绝缘子悬挂架线。金属铠装电缆悬挂在巷道侧帮的绝缘支架上。金属管路等要用浸过沥青的木块垫起。保持道床清洁、干燥、没有淤泥、积水或其他杂物。3.缩短供电半径 供电线路的长短直接影响轨道降压，供电距离越远，轨道供电半径就越大，轨道压降相应增大，杂散电流也就越大。有关资料表明，当供电距离0.5km的钢轨全部焊接时，轨道压降为4V；当供电距离增至3km时，轨道压降

36、就会提高到24V。另外，井下多辆电机车同时运行时，此时电机车负荷电流是迭加的，杂散电流也增大，因此，供电半径不能太长。波兰对供电半径的要求是不能超过1.5km。 4.改变牵引变流所电网的极性 为了防止回电点附近电缆外皮的严重腐蚀，可将变流所直流架线电源的负极经馈电线接架线，正极经回电线接轨道。井下如有多个牵引变流所时，要同时改变极性，以防短路。这种措施还可以避免检漏继电器误动作，但它不能减小杂散电流。 5.做好杂散电流的测试与分析工作 定期测试杂散电流，掌握杂散电流的变化情况。在杂散电流较大时，分析其影响参数，并应采取相应措施。如果有条件可以采取智能化监测控制，对杂散电流进行连续监测。第五节

37、静电及防治 一静电的产生及危害当两种不同物体相互摩擦时，一个物体上的电子或离子就会转移到另一个物体，得到电子或负离子的物体就带带负电，失去电子或负离子的物体就带正电。如果相互摩擦的两物体具有一定的导电能力并和大地连接，摩擦时产生的电荷会很快泄入大地而消失，因而将他们分开后就呈现带电现象。若相互摩擦的两种物体是绝缘体或与大地绝缘的导体，摩擦时产生的电荷不能泄露消失，而在物体的表明聚集，将他们彼此分开后就分别带不同极性的电荷，这就是静电。1、静电的产生随着塑料工业的发展，塑料制品，例如塑料电缆、塑料管道、塑料托滚等，在煤矿井下的使用日益增多，特别是塑料管道和托滚，有“以塑代钢”的趋势。采用塑料代替

38、钢材，虽具有减轻重量、防止锈蚀和降低造价等优点，但随之带来的静电安全问题，也越来越突出。在煤矿井下，塑料管多用在压气、通风、排水、抽放瓦斯和喷浆系统。在这些系统中，塑料管内都有流体以一定速度流动，因而和塑料管产生强烈摩擦。这样，在塑料管的内壁和流体的外表明就分别产生不同极性的电荷。流体表面产生的电荷被流体流动时带走，而普通塑料管的表面电阻很高，电荷不易泄露，结果滞留并聚集在塑料管上，从而使塑料管上聚集大量的静电。特别是抽放瓦斯和喷浆系统，管内除有压缩空气气流外，还夹有煤尘、水泥等固体介质，摩擦更为剧烈，因而静电的聚集更为严重。2、静电的危害静电电量虽然不大，但其电压可能很高，容易发生静电放电而

39、产生火花，有引爆电雷管，引燃、引爆、电击、妨碍生产等多方面的危害。大量静电的聚集，会使物体产生很高的对地电位。根据有关部门实测，在抽放瓦斯用的普通塑料管上，其表面对地的静电电位可高达数千伏以上；普通塑料管作喷浆管用时，其静电电位的最高值可达10000V以上。显然，这样高的对地电位是十分危险的，如果人触及，就会发生人身触电事故；如果和金属导体或大地相碰，会出现很大的放电火花。例如:某矿在利用压风处理掘进工作面积存的瓦斯时，采用了普通塑料管作为压风管，并将它的前端放置在一段铁风筒中，结果在送入压风后不久即引起瓦斯爆炸。其原因就在于塑料管上产生了很高的静电，加之塑料管又放在铁风筒中，造成静电放电而出

40、现火花，成为这次瓦斯爆炸事故的火源。除上述事故外，由于静电引起的人身触电事故和电火花事故，也有所发生。由此可见，静电对煤矿井下的安全同样有很大的危害，因此必须加以预防和治理。（1）爆炸和火灾。爆炸和火灾是静电危害中最为严重的事故。在有可燃液体作业场所（如油料装运等），可能因静电火花放出的能量已超过爆炸性混合物的最小引燃能量，引起爆炸和火灾；在有可燃气体或蒸汽、爆炸性混合物或粉尘、纤维爆炸性混合物（甲烷、乙炔、煤粉、铅粉、面粉等）的场所，浓度已达到混合物爆炸的极限，可能因静电火花引起爆炸和火灾。（2）静电电击。静电电击可能发生在人体接近带静电物体的时候，也可能发生在带静电的人体接近接地导体或其他

41、导体的时候，电击的伤害程度与静电能量大小有关。二、如前所述，塑料所以会聚集危害的静电，主要是因为它的表面电阻太大。一般塑料管的表面电阻多为1013/m这一数量级，因此表面上的电荷难以泄漏消失。然而，实验表明，如果塑料的表面电阻不超过1010/m这一数量级时，表面电荷就会很快消失，不会聚集危害的静电。由此可见，预防危害静电的基本途径是采用表明电阻小的塑料。为此，国家在防爆标准中规定，用塑料制造防爆电气设备外壳时，其表面电阻应不大于1×109。为了降低塑料的表面电阻，目前采用的基本方法是在普通塑料中加入抗静电的添加剂。加入这种添加剂后，可使绝缘材料的表面电阻率降低到1091010/m以下

42、。因此为防止静电在煤矿井下造成危害，井下的各种管路都不应采用普通塑料管，而应使用特制的矿用抗静电塑料管。这种塑料管就是在普通塑料管中加入抗静电添加剂以后制成的。除在塑料中加入抗静电添加剂外，为降低塑料（以及其他绝缘材料）的表面电阻，也可在其表面涂刷一层导电性能较好的薄膜层。采取这种措施也可以消除静电的危害。需要指出的是，为了消除绝缘体（包括塑料）上积聚的静电，将绝缘体直接接地，如果接地处松动或断开，反而容易因放电电流较大而产生很大的火花，造成危险。这时最好在绝缘体与大地之间保持106109的电阻，让绝缘体上的静电按一定速度泄入大地。因此，普通塑料管不易直接接地，抗静电塑料管则应同时采取接地措施

43、。除塑料管路会因摩擦产生静电外，各输送气体和液体的金属管道、胶带输送机的胶带和托滚、传动皮带等，也都会因摩擦产生静电。对于这些静电的消除，接地是其可靠的措施，因此对这些设施的外壳、支架，除为了防止触电必须接地外，即使为消除静电积聚，也应该进行可靠的接地。除上述措施外，加强洒水防尘，增加空气湿度，使静电难于产生；对于井下工作人员，要禁止穿高绝缘的工作服、化纤工作服以及其他容易产生静电的服饰，避免人体积聚静电。第六节 井下用电安全电在煤矿井下工作中运用非常普遍，给信号工、把钩工、人车跟车工的工作带来了很大的便利。但同时，电还有不安全的一面，用电时稍有不慎就可能发生触电事故。因此，煤矿工应了解井下用

44、电的相关规定，坚持安全用电。一规程对井下安全用电的有关规定煤矿地面、井下各种电器设备、电力和通信系统的设计、安装、验收、运行、检验、试验以及安全等工作，可参照有关部门的规程执行；遇有与本规程相抵触的，应按本规程执行。井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时，再用与电源电压相适应的验电笔检验；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才

45、有权取下此牌送电。 在手操作井下电气设备应遵守下列规定：1、 非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。2、 操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。3、 手持式电气设备的操作柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏防护设施。防爆电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。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。每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳跳闸试验。直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。