煤矿电气安全综述.docx
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煤矿电气安全综述
煤矿电气安全
主要内容
第一部分:
矿井供电系统
第二部分:
电气防爆基本知识
第三部分:
矿井电网的保护
第四部分:
电缆的使用和管理
第五部分:
安全用电及触电防治
第六部分:
安全用电有关规定
第七部分:
矿井监控
2. 电力的传输
(1).为什么要升压远距离输送电?
因为:
电流?
,传输距离?
,热能消耗?
,电能损失?
;
所以:
在传输容量一定的条件下,输电电压?
,输电电流?
,电能消耗?
;
(2)我国常用的输电电压等级:
有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、1000kV等多种;
(3)电力的传输线路:
架空线路、电缆线路。
3、电力网:
输送、变换和分配电能的网络,分为输电网和配电网两大部分;
(1)电力网的电压等级:
低压(1kV以下)、
中压(1kV-10kV)、高压(10kV-330kV)、超高压(330kV-1000kV)、特高压(1000kV及以上)。
(2)电能的质量指标:
频率、电压幅值;
(3)电力的传输:
发电厂?
变压器升压?
高压输电线路?
变配电站。
四、主要电气设备符号
(1)
主要电气设备符号
(2)
主要电气设备符号(3)
线路、母线(W)
电压互感器(TV)
电抗器(L)
电缆及终端(X)
第二节 矿井供电系统
一、煤矿企业对供电的基本要求
1、供电可靠:
井下必须实现供电连续、不间断,应保证供电绝对可靠;而且具备双电源、双回路供电的条件。
2、供电安全:
人身安全,设备运行安全。
3、供电质量:
频率偏移量不应超过(0.2HZ—0.5HZ),电压偏移量不应超过额定电压的±5%。
4、供电经济:
保证供电、用电的经济、合理(尽量减少基本建设投资、降低系统运行费用、节约有色金属的消耗)。
二、煤矿电力用户分为三类:
1)一类用户:
中断供电将造成人身伤亡事故、重要设备的损坏、重大经济损失和严重政治影响的用电负荷。
一级负荷一般应采用两个独立电源供电,其中,一个系统为备用电源。
2)二类用户:
中断供电将造成大量产品报废,连续生产过程被打乱,造成较大减产、较大经济损失的用电负荷。
3)三类用户:
不属于一类和二类负荷的一般负荷, 即为三类负荷,对生产没有直接影响。
矿井供电系统
由地方的11万伏区域变电站送来的35KV的高压电,经煤矿地面35KV/10KV(6KV)变电所的主变压器降压后(10KV或6KV),经过10KV(或6KV)高压配电装置及供电电缆,将电能输送到井下中央变电所内,再由中央变电所输送至采区变电所,再经过采区变电所的变配电设备及供电线路送至综、连采、机运队等配电点,经配电点的移动变电站降压后,分别将(3300V、1140V、660V)不同等级的电压输送给不同的电气控制开关和用电设备(负荷),便组成了矿井的供电系统。
五、煤矿安全规程对矿井供电的规定
①供电要求
六、矿井供电电压等级
1、35KV:
矿井地面35/10KV变电所的电源电压。
2、10KV或6KV:
井下高压配电电压和高压电动机的额定工作电压,井下高压不得超过10KV。
3、3.3KV或1140V:
综合机械化采煤工作面电气设备的额定工作电压。
4、660V:
井下低压电网配电电压和小型用电设备的额定工作电压。
5、380V:
地面配电电压及小型动力设备的额定工作电压。
6、220V:
地面生活、办公、后勤、照明电压。
7、127V:
井下照明、信号、手持式电气设备的最高额定工作电压。
8、36V:
煤矿井下电气设备的控制电压。
9、直流250V、550V:
井下直流架线电机车常用的额定电压。
《煤矿安全规程》448条规定:
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:
1、高压,不应超过10000V。
2、低压不应超过1140V(1140V电压是高、低压的分界线)。
3、照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压,不应超过127V。
4、远距离控制线路的额定电压不超过36V。
采区电气、机械设备的额定供电电压超过3300V时,必须要制定专门的安全措施。
防爆基本知识
一、煤矿常用的电气设备
1、分类:
煤矿电气设备分为两大类:
(1)煤矿一般型电气设备:
标志KY
具有基本防护功能,但不防爆,仅适用于煤矿地面及低瓦斯矿井中的井底车场及总进风大巷。
(2)矿用防爆电气设备:
按GB3836.1—2000标准生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备。
采、掘工作面必须使用防爆电气设备。
防爆电气设备的总标志:
Ex
Ⅰ类:
煤矿用; Ⅱ类:
除煤矿以外行业;
(3)电气间隙和爬电距离
电气间隙:
指两个裸露的带电导体之间的最短距离,即电气设备中有电位差的金属导体之间通过空气的最短距离。
爬电距离:
指两个带电导体之间沿其固体绝缘材料表面的最短距离。
(4)防爆设备类型及代号 (Ex—防爆总标志)
(5)防护等级 防护等级就是防外物和防水能力。
防护等级用字母IP连同两位数字来标志,例如,IP44; IP是外壳防护等级标志,第一位数字4表示防外物4级,第二位数字4表示防水4级。
数字越大表示等级越高,要求越严格。
防外物共分7级(0—6级),防水共分9级(0—8级)。
防爆设备标志 防爆设备总标志“Ex”例如,“ExdⅠ” 表示是Ⅰ类隔爆型防爆电气设备;“ ExibⅠ”表示是Ⅰ类本质安全型防爆电气设备;
(6)煤矿常用防爆设备的防爆标志
三、隔爆型电气设备:
标志为“d”
矿用隔爆型电气设备:
在铭牌右上角上标有ExdI
隔爆型电气设备的防爆原理:
将电气设备的带电部件放在特制的外壳内,该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用,并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆时所产生的爆炸压力,而外壳不被破坏;同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传播,不会引起壳外爆炸性混合物的燃烧和爆炸。
隔爆型电气设备应具有良好的隔爆和耐爆性能。
即同时具有耐爆性和隔爆性。
(1)隔爆性:
就是外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰,不会引起壳外可燃性混合物爆炸的性能。
(2)耐爆性:
就是外壳能承受壳内爆炸性混合物爆炸时所产生的爆炸压力,而本身不产生破坏和危险变形的能力。
(3)隔爆原理:
利用特殊的“隔爆外壳”和隔爆间隙(如宽度、间隙长度、表面粗糙度等)来实现。
补充内容:
a、耐爆性:
当瓦斯浓度在9.5%时,实验室爆炸压力的理论值为0.8~0.82MPa,爆炸后的温度大致在1850℃左右,实际的爆炸压力约为0.716MPa,并且随外壳的形状、容积大小、接合面间隙等因素变化。
耐爆性由外壳机械强度满足:
一般采用钢板或铸铁制成,设计时,以0.8MPa和2200℃来设计,并考虑一定的安全系数,钢板,最小的厚度3~4mm,铸铁为6mm。
b、隔爆性:
由外壳装配接合面的结构参数(如间隙宽度、间隙长度、表面粗糙度)来保证的,主要起散热作用。
四、失爆与常见失爆现象
(一)失爆:
隔爆型电气设备失去隔爆性或耐爆性。
(二)常见失爆现象:
(现场容易发现的)
用螺栓固定的隔爆接合面的失爆现象
缺螺栓、弹簧垫圈或螺母,螺栓或螺孔中未上满扣。
(2)弹簧垫圈未压平或螺栓松动,弹簧垫圈断裂或无弹性。
2.电缆引出引入装置的失爆现象
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)密封圈外径与进线装置内径差值超过标准的规定。
(3)密封圈内径与引入电缆外径差大于1mm以上。
(4)密封圈的单孔内穿进多根电缆。
(5)把密封圈割开套在电缆上。
(6)密封圈刀削后凸凹不整齐圆滑,锯齿直径差大于2mm以上。
(7)密封圈没有完全套在电缆护套上。
(8)线嘴压紧没有余量,线嘴与密封圈之间没有加装金属垫圈。
(9)进线嘴压紧后没有余量或进线嘴中缘压不紧密封圈,或密封圈端面与器壁接触不严,或密封圈能活动。
(10)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。
(11)在引入装置处能轻易来回抽动电缆。
(12)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口以上;绝缘胶有裂纹而能相对活动。
3.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。
(4)机械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。
(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。
(7)螺纹隔爆结构:
螺距的最少啮合扣数、最小拧入深度不符合规定量,拧紧程度一般用单手正向用力拧入半圈以上者。
(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,有一项未装上或未压紧者。
(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。
4.防爆面的失爆现象
防爆接合面应保持光洁、完整,各结构参数符合规定。
有下列情况之一者即为失爆:
(1)转盖式或插盖式隔爆接合面的宽度小于25mm,间隙大于0.5mm以上。
(2)隔爆电动机轴与轴孔的隔爆接合面在正常工作状态下产生摩擦。
(3)隔爆接合面的表面粗糙度大于 ,操纵杆的表面粗糙大于 。
(4)隔爆接合面无间隙或锈蚀,正常情况下用手打不开大盖的。
五、矿用隔爆型电气设备的失爆原因及危害
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,或在使用中也很
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)螺钉紧固隔爆设备中,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。
2.失爆的危害
井下防爆设备具有隔爆性和耐爆性,而设备失爆后就起不到隔爆和耐爆的作用。
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。
五、本质安全型电气设备:
标志为“i”
在设备铭牌上或外壳上标有“ExiⅠ”
(1)本质安全型电气设备:
本质安全电路是指在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。
全部采用本质安全电路的设备称为本质安全型电气设备。
通风、信号和控制等装置,应优先选用本质安全型设备。
(2)防爆原理:
通过限制电气设备电路的各种电气参数,进而限制该电路的放电能量来实现防爆的,所以,从本质上讲,它是安全的。
它不需要专门的隔爆外壳或其它的防爆措施,这就大大缩小了设备的体积和重量,简化了结构。
由于本质安全型电气设备的最大输出功率为25W左右,因而使用范围受到了一定限制.
本安型电气设备分为ia和ib两个等级.
(3)火花放电
电路放电有三种形式:
火花放电、弧光放电和辉光放电。
电阻电路的火花放电、电感电路的火花放电、电容电路的火花放电。
六、增安型电气设备:
标志为“e”
在设备铭牌上或外壳上标有“ExeⅠ”
增安型电气设备:
增安型电气设备是在电气设备原有的技术条件上,采取了一定的措施,提高其安全程度的电气设备。
防爆原理:
对于那些在正常运行条件下不会产生电弧、火花和危险温度的矿用电气设备,为了提高其安全程度,在设备的结构、制造工艺以及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,以此实现电气防爆。
(3)防爆措施(增安措施)
a、有效的防护外壳;
b、选择合适的爬电距离和电气间隙;
c、提高绝缘材料的绝缘等级(共分为7个等级:
YAEBFHC);
d、限制设备温度;
e、电路和导线连接可靠;
七、浇封型电气设备:
标志为“m”
在设备铭牌上或外壳上标有“ExmⅠ”
(1)浇封型电气设备:
浇封型电气设备是采用浇封剂将电气设备有可能产生电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中,避免这些电气部件与爆炸性混合物接触,从而起到防爆的作用。
(2)防爆原理:
将电气设备有可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中,避免这些电气部件与爆炸性混合物接触,从而使电气设备在正常运行或认可的过载和故障情况下均不能点燃周围的爆炸性混合物。
(3)防爆措施
a、采用环氧树脂浇封剂;
八、气密型电气设备:
标志为“h”
(1)防爆原理:
将电气设备或电气部件置入经过气密的外壳内。
九、充砂型电气设备:
标志为“q”
(1)防爆原理:
在电气设备的外壳内填充石英砂粒,将设备的导电部件或带电部分埋在石英砂防爆填料层之下,使之在规定的条件下,在壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或石英砂材料表面的温度都不能点燃周围爆炸性混合物。
十、正压型电气设备:
标志为“p”
(1)防爆原理:
将电气设备置入外壳内,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,以阻止外部爆炸性混合物进入壳内,实现电气设备的防爆。
十一、矿用一般型电气设备:
标志为“KY” 矿用一般型电气设备与一般电气设备不同,它在绝缘、爬电距离、电气间隙、防潮和防尘、井下特殊的运行条件等方面均有特殊的要求。
十二、矿用电气设备基本防爆技术:
间隙隔爆技术:
安全间隙,隔爆型采用。
本质安全技术:
控制放电能量在0.28mJ 以下。
超前切断电源和快速断电技术
a、屏蔽电缆和漏电继电器配合,超前切断电源。
b、快速断电技术:
故障形成的最小时间不小于5ms,安全断电的时间为2.5~3ms。
(4)增加安全措施(增安型)
十三、防爆电气设备的使用要求:
(1)电气设备的选用符合《规程》444条的要求。
(2)普通型携带式电气测量仪表,必须在瓦斯浓度1.0%以下的地点使用,并实时监测瓦斯浓度。
(3)井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线:
检修前或搬迁前应制定安全措施。
措施:
切断电源→检查瓦斯→在其巷道通风流中瓦斯浓度低于1.0%时→验电→无电后 放电→开关手把闭锁→悬挂“有人工作,不准送电”警示牌(要留专人看守)→检修工作开始→检修工作完毕后,采取谁停电谁摘牌谁送电的原则,中途不得换人。
严禁采用约时停、送电。
(4)井下操作电气设备遵守规定446条。
矿井电网的保护
一、保护的分类、保护范围、方法 和手段
二、过流保护
1、过流:
过流是指电气设备发生短路、过载、断相(缺相)故障时,流过电气设备和供电线路的电流超过它们的额定电流。
2、过流危害:
过电流如不及时得到控制,不仅烧坏电气设备,还可能引起电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。
3、过流保护的作用
当电气设备及电缆中电流超过规定额定电流时(出现短路、过载时),保护装置能在规定时间内快速切断故障电源,防止事故扩大,避免造成灾害。
短路
4 、过电流现象 过载
断相
6.过电流保护装置
熔断器保护(严禁用铜丝、铁丝代替保险丝)
(1)短路保护
继电器保护(严格按规定整定)
(2)过负荷:
热继电器RJ(JDB--电动机综合保护)
(3)断相:
晶闸管断线保护线路
7、过流保护装置整定电流的计算
a、熔断器 b、电磁式过流继电器
c、感应式过热继电器 d、电子保护器
8、采区低压开关过流保护装置的整定值:
1)电磁式过流继电器
a、对保护电缆干线的馈电开关:
Iz≥IQe+Kx∑Ie
Kx — 需用系数 取 0.5~1;
IQe — 容量最大一台电机的启动电流;
b、对保护一个负载的电缆支线:
Iz≥IQe
IQe= (1.5~1.8) Ie(绕线型电动机)
IQe=6Ie(鼠笼型电动机)
c、变压器二次侧总馈电开关的整定
①过负荷保护 Iz=I2Ne
②短路保护 Iz≥IQe+∑Ie
式中 I2Ne—变压器二次侧的额定电流,A。
∑Ie—其余负荷额定电流之和,A。
d、 Id
(2)
校验灵敏度:
—— ≥1.5
Iz
Id
(2):
被保护电缆干线或支线距电源变压器最远点的两相短路电流值。
两相短路电流的计算公式为:
e、如灵敏度不能满足以上要求,可采取:
①加大电缆截面;
②减小(即增大 Id
(2))被保护电缆干线或支线距电源变压器最远点线路长度;
③增设分段保护开关。
④更换大容量变压器或变压器并联使用(一般不用);
2)熔体额定电流的选择:
IQe
①对保护电缆干线的熔体:
IR= ———— + ∑Ie
1.8~2.5
1.8~2.5 :
容量最大的电动机起动时保证熔体不熔化的系数。
IQe
②对保护电缆支线的熔体:
IR= ———— (鼠笼型电动机)
1.8~2.5
现场也可使用简化的经验公式:
IR= (2~2.5)Ie
对于保护电缆支线(负荷为绕线式电动机)的熔体:
IR≥Ie
③照明信号综保电缆支线的熔体:
IR= (1.2~1.4)Ie/ku
照明信号综保电缆干线的熔体:
IR ≥∑Ie
煤电钻综保电缆支线的熔体:
IR= (1.2~1.4)( IQe/2.5+∑Ie)
ku
④ 对保护照明负荷的熔体:
IR ≈ Ie 。
Id
(2)
⑤按两相短路电流进行校验:
—— ≥ 4~7
IR
如不满足,同样按上述四种办法进行补救。
式中:
4~7——保证熔体及时熔断的系数,电压为380V、660V、1140V时,熔体额定电流100A及以下时,系数取7;
熔体额定电流125A时,系数取6.4;
熔体额定电流160A时,系数取5;
熔体额定电流 200A及以上时,系数取4;
电压为 12 7V时,系数一律取4。
3)热继电器额定电流的整定计算:
①对保护电缆干线:
Iz= ∑Ie
②对保护电缆支线:
Iz=Ie
4)电子保护器额定电流的整定计算:
按下式计算:
Iz=Ie
式中 Iz——电子保护器的过流整定值,A;
Ie——电动机的额定电流.A;
9、高压配电装置过流保护装置的整定:
1) 变压器保护
①过负荷保护 IZg=I1Ne
式中 I1Ne—变压器一次侧额定电流,A。
②短路保护 1.2~1.4
IZd ≥ ———— (INQe+∑INe)
ku
式中 INQe—变压器负荷中最大电机的额定启动电流,A。
∑INe—其余负荷额定电流之和,A。
ku—变压器变比。
如配电箱给出的是继电器的整定电流时,则应计算出继电器的动作电流。
即
过负荷保护时 IZgj=IZg/fH*ni
1.2~1.4
短路保护时 IZdj=———— (
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