矿井防爆电气设备.ppt

1、矿井防爆电气设备,付成道,煤矿井下常见引爆瓦斯煤尘的火源 带电作业； 电缆火花； 矿灯； 信号照明电话系统； 防爆设备失爆； 放炮母线短路； 非防爆电气设备； 电机车火花； 开关冒火、 摩擦； 静电,瓦斯煤尘爆炸的条件,瓦斯爆炸必须同时具备三个条件： 有一定的瓦斯浓度（5%-16%）， 具有一定能量、能点燃瓦斯的点火源或温度， 有足够的氧气（12%以上）； 煤尘爆炸也必须同时具备三个条件： 煤尘本身具有爆炸性且在空气中悬浮的煤尘达到一定浓度 （45g/m31500-2000g/m3）， 有能引起煤尘爆炸的高温热源， 有足够的氧气（18%以上）；,煤矿井下使用防爆电器设备的意义,由以上瓦斯煤尘爆

2、炸的条件可以看出，为了防止井下瓦斯煤尘发生爆炸事故，一方面要限制它们在空气中的含量，另一方面，要杜绝一切能够点燃矿井瓦斯煤尘造成爆炸的点火源和危险温度。 煤矿井下可能引起瓦斯煤尘爆炸的火源由：电气设备的电火花、违章放炮产生的火焰、机械撞击和摩擦产生的火花、矿灯故障产生的火花、架线电机车或电缆破坏产生的电弧以及煤炭自燃、吸烟、明火等。 电气设备正常运行或故障状态下可能出现火花、电弧、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定能量，可以成为点燃矿井瓦斯煤尘的点火源。因此煤矿井下使用防爆电气设备具有非常重大的意义。,下面就五个方面的内容对矿井防爆电气方面的知识进行讲解： 第一节：矿用防爆电气设备的类型及其通

3、用要求 第二节：防爆电器设备原理、标志 第三节：防爆型电气设备的完好与失爆 第四节：煤矿井下常见失爆现象 第五节：煤矿机电设备完好,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,防爆电气设备：是指按照国家标准设计制造的不会引起周围爆炸性气体爆炸的电气设备。 一、分类 1、矿用一般型 “KY”：专用于煤矿井下 非防爆 2、矿用防爆型 “Ex”：按照GB3836-2010爆炸性环境用电气设备标准生产I类电气设备，专用于煤矿井下瓦斯气体环境 按照GB3836-2010爆炸性环境用电气设备标准生产的防爆电气设备分为三种：类：煤矿用瓦斯气体环境；类：用于除煤矿用

4、瓦斯气体之外的其它爆炸性气体环境；类：用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,一、类型,Exd,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,1、标志： 为了从电气设备外观上能明显的了解它的类型，把防爆电气设备的类型（d,e,ia,等）、级别和组别（,）连同防爆电气设备的总标志（Ex）按照一定顺序排列起来，构成防爆标志。例如： Exd-煤矿用（） 隔爆型（d）电气设备 Exdib-煤矿用（） 隔爆（d）兼本质安全（i）型电气设备，其中本质安全回路为ib等级。 矿用防爆电气设备的外壳明显处，均有清晰永久性凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。（各种防爆

5、类型解释见矿山供电技术187页）,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,2、现行防爆电气设备的国家标准 现行的防爆电气设备的国家标准为GB3836-2010爆炸性环境用电气设备，2010年8月9日发布，2010年8月1日实施。 本标准共分为四个部分： GB3836.1-2010 通用要求 GB3836.2-2010 隔爆型“d” GB3836.3-2010 增安型“e” GB3836.4-2010 本质安全型“i”,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,现国家标准GB3836-2010爆炸性环境用电气设备，与GB3836.1-2000爆炸性气体环境用防爆电器设备相比，有以下重要改变

6、： 1、标准名称的修订，即将爆炸性气体环境用防爆电器设备改为爆炸性环境用电气设备（爆炸性环境：大气条件下，可燃性物质以气体、蒸汽、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气构成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境）； 2、设备分类增加了类(爆炸性粉尘用电气设备),第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,3、增加了超声波能量限制,电磁辐射能量限制和静电要求及设备保护级别(EPL：根据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境及煤矿甲烷爆炸性环境所具有的不同特征而对设备的保护级别) 4、在类电气设备的含轻金属外壳材料中增加了对轻金属含锆量的要求； 5、重新引入了设备使用环境条件； 6、

7、在型式试验中主要增加了接地连续性试验和非金属性材料表面起电试验； 7、在温度一章增加了外部热源或冷源作为环境影响的因素,第一节 矿用防爆电气设备的类型及其通用要求,二、通用要求 1、通用要求 防爆电气设备的通用要求是各种电气设备都具有的性能，主要包括： 温度：防爆电气设备使用的环境温度为2060；设备表面可能积聚煤尘时，表面温度不应超过150，当不会堆积或采取防止积聚措施后，不应超过450。 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用密封式电缆引入装置，并应具有防松动、防拔脱措施。 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。,第一节 矿用防爆电气设

8、备的类型及其通用要求,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。 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，并保证塑料表面的绝缘电阻不大于1109，以防积聚静电，还必须承受冲击试验和热稳定试验。 防爆电气设备限制铝合金外壳，防止与钢铁摩擦产生大量热能而形成危险温度。 防爆型电气设备，必须经国家的防爆试验鉴定。 2、防护等级 防外物 防水 例如：IP54：5防止影响产品正常运行的灰尘进入壳内，4防止任何方向的喷水对产品的有害影响。,第二节 防爆电器设备原理、标志,第二节 防爆电器设备原理、标志,一、隔爆型电气设备 1、隔爆型电气设备的特征 共同特征：将正常工作或事故状

9、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，而不至于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。 隔爆性，又称不传爆性。 耐爆性，指隔爆外壳的机械强度。,第二节 防爆电器设备原理、标志,2、隔爆型电气设备隔爆原理 间隙隔爆：内部爆炸火焰通过结合间隙向外传播时，金属壳体的吸热灭火和冷却作用，使火焰熄灭并降温，避免传爆； 外壳具有足够强度，壳体内发生最严重的爆炸时，所产生的高温不致使外壳损伤，所形成的压力不致使外壳变形或损坏。 3、标志 矿用隔爆型电气设备

10、 ExdI,第二节 防爆电器设备原理、标志,二、 增安型电气设备 1、防爆原理 正常运行条件下和规定的过载条件时，不产生电火花和危险温度，在结构上 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像。 2、防爆措施 防护外壳； 加大电气间隙与爬电距离； 电气间隙：指两个导电部分间的最短空间距离； 爬电距离：指两个导电部分间的沿绝缘材料表面的最短距离；,第二节 防爆电器设备原理、标志,常见电压等级最小爬电距离和最小电气间隙 提高绝缘等级； 电路和导线可靠连接； 加大导线截面等。 3、标志 矿用增安型电气设备 ExeI,第二节 防爆电器设备原理、标志,三、本质安全型电气设备 1、防爆

11、原理 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。 限制能量； 限制功率（最大约25W）； 限电流和限电压； 正常工作与规定的故障状态； 电火花与危险温度。,第二节 防爆电器设备原理、标志,2、防爆措施 电源：（1）限电压；（2）限电流；（3）双重化。 负载：（1）限电感；（2）限电容；（3）双重化。 3、本质安全型电气设备的特点： 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

12、备,在满足技术要求的情况下，应优先选用。 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，并具有一定的防尘、防水、防外物能力。采用合金外壳的材质中的含镁量不超过0.5，以防止由于摩擦产生危险火花。,第二节 防爆电器设备原理、标志,本质安全型电气设备的电源有两种： 独立电源：指干电池、蓄电池、光电池和化学电池等。 外接电源：指经电网引入、经电源变压器供电的电源。 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整流后的电源，一般为隔爆兼本质安全型。 4、分类及标志 本质安全型电气设备分为：单一式和复合式 单一式：指电气设备的全部电路是由本质安全电路

13、组成的。 复合式：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,第二节 防爆电器设备原理、标志,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等级是指电路在正常工作和一个或两个故障时，都不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5；两个故障时，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的电气设备；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和技术要求上可以看出，ia等级的本质安全型电气设备的安全程度和设计制造要求高

14、于ib等级。 本质安全型电气设备的标志为“i”。 矿用本质安全型电气设备“ExiI” 矿用隔爆兼本质安全型电气设备，本质安全回路等级ia级“ExdiaI”或 “ExdibI”,第三节 防爆型电气设备的完好与失爆,第三节 防爆型电气设备的完好与失爆,一、完好与防爆的关系 完好的电气设备（包括小型电器、电缆）必须达到防爆标准，而符合防爆标准的电气设备（包括小型电器、电缆）不一定是完好的。 例如：开关非防爆部件变形受损，缺少非防爆部件等。,第三节 防爆型电气设备的完好与失爆,二、完好 1、机电设备完好标准的原则要求 零部件齐全完整； 性能良好，出力达到规定； 设备防护装置齐全； 设备环境整洁； 与设

15、备完好有直接关系的记录和技术资料齐全准确； 小型电器及电缆等对矿井安全直接相关，列入完好标准要求。 三、失爆 防爆电气设备的隔爆外壳失去耐爆性或隔爆性的现象。,第三节 防爆型电气设备的完好与失爆,1、隔爆型电气设备的失爆原因及预防措施 失爆原因： 由于维护和检修不当，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，使隔爆面间隙增大。 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，严重时可能增加接合面间隙。 装配时产生严重的机械划痕。 隔爆面上产生锈蚀现象，增大粗糙度。 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

16、。 螺钉紧固的隔爆面，由于螺孔深度浅或螺钉太长，而不能很好地紧固零件等等。,第三节 防爆型电气设备的完好与失爆,失爆的危害 失爆设备内部发生爆炸时火焰会传到壳外，与井下可燃、爆炸性混合气体或爆炸性粉尘直接接触，引起矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸，造成重大事故。 预防措施 坚持管理、装备、培训并重的原则； 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（改装后，经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验）； 加强定期防爆设备的管理，做好检查督促工作，严禁使用失爆设备。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,第四节 煤矿井下常见失爆现象,煤矿井下常见失爆现象类型有： 1、由于隔爆接合面严重锈蚀，

17、有较大的机械伤痕凹坑，连接螺钉未压紧而使它们的间隙超过规定值，因此失爆； 2、因矸石冒落砸伤，支架变形挤压，搬运过程中严重碰撞而使外壳严重变形；因隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的链接螺栓折断，螺扣损坏，连接螺栓不齐全等，而使其机械强度达不到规定的要求而失爆； 3、在隔爆外壳内不经批准随意增加元件或部件，而使某些电气距离小于规定值，造成经外壳相间弧光接地短路，使外壳烧穿造成失爆； 4、连接电缆没有使用合格的密封圈或未用密封圈，不用的电缆接线孔没有使用合格的挡板封堵造成失爆； 5、隔爆外壳因焊缝开裂、有裂纹而失爆等等。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,一、用螺栓固定的隔爆接合面的常见失爆现象 1、

18、缺螺栓、螺母或弹簧垫圈； 2、弹簧垫圈未压平或螺栓松动； 3、弹簧垫圈断裂或无弹性（检查该处防爆间隙，若不超限，现场更换合格弹簧垫圈后不算失爆）； 4、通孔螺母必须上满扣，螺栓未露出通孔1-3扣,在螺母下面加多余垫圈减少螺栓的伸出长度。 5、隔爆结合面的间隙、直径差或最小有效长度(宽度)不符合机电完好标准，表4-1-1、4-1-2、4-1-3规定。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,二、隔爆外壳及隔爆腔常见失爆现象 1、隔爆外壳有裂纹、开焊、严重变形（严重变形是指长度超过50mm，同时深度超过5mm的变形）； 2、使用未经国家法定检验单位发证生产的防爆部件（自制、无资质生产的受压传爆关键件，如喇叭

19、口等）； 3、隔爆壳体内外锈皮脱落（锈蚀与有锈应区分，锈皮脱落、锈蚀、有锈、锈迹 ）； 4、闭锁装置不符合规定，闭锁装置不全、变形损坏起不到机械闭锁作用（闭锁变形、闭锁杆短、不断电的情况下能够打开开关）； 5、电气闭锁不起作用； 6、隔爆腔（室）的观察窗（孔）透明板松动、破裂或使用普通玻璃；,第四节 煤矿井下常见失爆现象,7、如果衬垫是金属或是金属包覆的符合标准规定的可压缩不燃材料，则绝缘套管的接合面和透明部件的结合面可以安装衬垫，这种衬垫起防爆作用。（如照明综保观察窗胶垫） 8、隔爆设备的隔爆腔之间严禁直接贯通，去掉防爆电机接线盒及内绝缘座为失爆； 9、绝缘座、绝缘套管裂纹、缺损； 10、改

20、变隔爆外壳原设计形状，造成电气间隙或爬电距离不符合规定的； 11、隔爆型灯具外罩破裂及闭锁装置失灵。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,三、电缆引入引出装置常见失爆现象 1、密封圈内径与电缆外径差超过1mm； 2、进线嘴内径（D0）与密封圈外径（D）的差（D0-D）超过下表规定的：,（密封圈的宽度应大于电缆外径的0.7倍，但必须大于10mm；厚度用大于电缆外径的0.3倍，但必须大于4mm。70mm2的橡套电缆宽度规定除外）,第四节 煤矿井下常见失爆现象,3、密封圈的单孔内穿进多根电缆的； 4、将密封圈割开套在电缆上的； 5、密封圈部分破损； 6、密封圈没有完全套在电缆护套上的； 7、密封圈与电缆护

21、套之间有其它包扎物的； 8、密封圈的硬度达不到规定要求（邵氏硬度45-55度），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； （橡胶老化是指由于受内外因素的综合作用，引起橡胶的物理、化学性质和机械性能逐渐变坏，最后丧失作用价值，常见表现形式为：出现龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、发霉等现象）,第四节 煤矿井下常见失爆现象,9、一个进线嘴内有多个密封圈的； 10、闲置线嘴未使用挡板封堵，或挡板直径比线嘴内径小2mm以上，或挡板绝对厚度小于1.82mm； （挡板的公称厚度为2mm，按照冶金部颁标准YB-176-63规定：2mm钢板厚度允许误差为0.18mm） 11、

22、挡板放在密封圈里边的，压盘式进线嘴或螺母式接线嘴金属圈放在挡板与密封圈之间的； （闲置线嘴密封顺序由里向外依次为：密封圈、挡板、金属环） 12、进线嘴压紧后没有余量或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与挡板能相对活动的； 13、压盘式进线嘴缺压紧螺栓或压紧螺栓未上紧； （用单手搬动喇叭嘴上下左右晃动时有明显晃动）,第四节 煤矿井下常见失爆现象,14、使用的压紧螺母式进线嘴在螺母与密封圈之间缺少金属垫圈的； 15、进线嘴处的压线板压不紧电缆，电缆在进线嘴处能轻易来回抽动的 （电缆的压紧程度判别方法：顺着电缆方向以用手不能将电缆推进接线室为合格，一般压紧后电缆变形量不得超过电缆

23、外径的10%，不得压偏） 16、螺母式进线嘴因乱扣、锈蚀等原因紧不到位，或用一只手的手指能使压紧螺母向里旋进超过半圈 （判定小嘴松动的正确方法）； 17、螺纹接合面的最小啮合扣数为5扣。当腔体容积大于100cm3时，最小啮合轴向长度为8mm；当容积不大于100cm3时，小啮合轴向长度为5mm。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,18、电缆护套穿入进线嘴长度一般为5-15mm，（如电缆粗穿不进时，可将穿入部分锉细，但护套与密封圈结合部位不得锉细。） 19、高压电缆终端接线盒没有灌注绝缘胶，绝缘胶没有浇灌至三岔口以上，绝缘胶裂纹而使其相对活动； 20、备用的已供电的高压接线盒缺少挡板或挡板不合格； 2

24、1、防爆插接装置电源侧应接插座、负荷侧应接插销，反接为失爆。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,四、隔爆接合面常见失爆现象 1、隔爆面上对局部出现的直径不大于1mm、深度不大于2mm的砂眼，在40mm、25mm、15mm宽的接合面上，每1cm2不得超过5个，10mm宽的隔爆面上，不得超过2个。 2、产生的机械伤痕，宽度和深度不大于0.5mm，其长度应保证剩余无伤隔爆面有效长度不小于规定长度的2/3。 3、隔爆接合面不得有锈蚀及油漆，应涂防锈油及磷化处理。无意造成油漆痕迹，当场擦掉不为失爆，如有锈迹，用棉纱擦净后，留有呈青褐色氧化亚铁云状痕迹，用手摸无感觉者仍算合格。,第四节 煤矿井下常见失爆现象,

25、五、接线常见失爆现象 1、两防爆腔之间的导电杆固定无弹簧垫圈或弹簧垫圈未压平； 2、电缆不合格接头：鸡爪子、羊尾巴、明接头和电缆破口均称之为不合格接头，是电气安全隐患点，与电气失爆同等对待。 （鸡爪子：橡套电缆的连接不采用硫化热补或同等效能的冷补者；电缆（包括通讯、信号、照明、控制电缆）不采用接线盒的接头；铠装电缆的连接不采用接线盒或不灌注绝缘充填物或充填不严密漏出芯线的接头。羊尾巴：电缆的末端不接防爆电气设备或防爆元件者称之为羊尾巴。电气设备接线嘴（包括小型电器）2米内的不合格接头或明线破口者均为羊尾巴。明接头：电气设备与电缆有裸露的导体或明火操作者均属明接头。电缆破口：橡套电缆的护套损坏，

26、露出芯线或露出屏蔽层者；橡套电缆护套损坏伤痕深度最薄处二分之一以上，长度达20mm或沿围长三分之一以上者。）,第五节 煤矿矿井机电设备完好,第五节 煤矿矿井机电设备完好,煤矿矿井机电设备完好标准（87煤生字第665号）是评定煤矿矿井设备完好的依据。 本标准的原则要求是： 零部件齐全完整； 性能良好，出力达到规定； 设备防护装置齐全； 设备环境整洁； 与设备完好有直接关系的记录和技术资料齐全准确； 小型电器及电缆等对矿井安全直接相关，列入完好标准要求。 下面就完好标准通用部分有关要求简要介绍如下：,第五节 煤矿矿井机电设备完好,一、通用要求 1、紧固用的螺栓、螺母、垫圈等齐全、紧固、无锈蚀。 2

27、、同一部位的螺母、螺栓规格一致。平垫、弹簧垫圈的规格应与螺栓直径相符合。紧固用的螺栓、螺母应有防松装置。 3、用螺栓紧固不透眼螺孔的部件，紧固后螺孔须留有大于2倍防松垫圈厚度的螺纹余量。螺栓拧入螺孔长度应不小于螺栓直径，但铸铁、铜、铝件不应小于螺栓直径的1.5倍。 4、螺母紧固后，螺栓螺纹应露出螺母13个螺距，不得在螺母下面加多余垫圈减少螺栓的伸出长度。 5、紧固在护圈内的螺栓或螺母，其上端平面不得超出护圈高度，并需用专用工具才能松紧。,第五节 煤矿矿井机电设备完好,6、固定设备螺栓头部和螺母不得有铲伤或棱角严重变形。 7、固定设备的稳钉与稳钉孔应吻合，不松旷；铆钉必须紧固，不得有明显歪斜现象

28、。 8、键不得松旷，打入时不得架垫，露出键槽的长度应小于键全长的20%，大于键全长的5%。 9、隔爆接合面（类电气设备）的间隙、轴孔直径差、最小有效长度（宽度）等必须符合防爆标准的有关规定。 10、隔爆接合面损伤、锈迹、紧固程度等必须符合防爆标准的有关规定。 11、井下矿用设备应有煤矿安全标志（MA）。,第五节 煤矿矿井机电设备完好,12、电缆引入装置不得有尖锐棱角，以防损伤电缆。 13、可弯曲电缆进线应有一个至少为750的圆弧，半径至少为允许使用电缆直径的四分之一，但必须超过3mm。（GB3836.1-2010） 14、电气设备应在主体部分的明显部位设置标志。其标志应清晰和耐久。（标志牌的材质应采用耐化学腐蚀的材料，如青铜、黄铜或不锈钢） 15、如果一个电气设备的不同部位使用不同的防爆型式时，则每个相应部位都应有相应防爆型式的标志。,第五节 煤矿矿井机电设备完好,二、接线要求 1、接线装置齐全、完整、紧固，导电良好。 2、 接线绝缘座完整无破损，接线螺栓和螺母的螺纹无损伤，无放电痕迹，接线零件齐全，有卡爪、弹簧垫、背帽等。 3、接线整齐，无毛刺，卡爪不压绝缘胶皮或其它绝缘物，也不得压或接触屏蔽层。