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煤矿井下电气防爆技术基础盘县煤矿安全技术培训中心主讲;郭景华煤矿井下电气防爆通用要求•(一)防爆设备的类别•1．类别•I类：用于煤矿井下的电气设备。主要用于含有甲烷混合物的爆炸性环境。•为了正确选用防爆电气设备，必须了解防爆电气设备的类别。防爆电气设备按使用环境的不同分为两大类：•II类：用于工厂的防爆电气设备。主要用于除甲烷外的其他各种爆炸性混合物环境。•2．电气间隙和爬电距离•由于煤矿井下空气潮湿、粉尘较多、环境温度较高，严重影响电气设备的绝缘性能。为了避免电气设备由于绝缘强度降低而产生短路电弧、火花放电等现象，对电气设备的爬电距离和电气间隙作出了规定。•电气间隙和爬电距离是既有区别又有联系的两个不同概念。电气间隙是指两个裸露的导体之间的最短空气距离，即在电气设备中有电位差的相邻金属之间，通过空气介质的最短距离。电气间隙通常包括：①带电零件之间及带电零件与接地零件之间的最短空气距离;②带电零件与易碰零件之间的最短空气距离。只有满足电气间隙的要求，裸露导体之间和它们对地之间才不会发生击穿放电，才能保证电气设备的安全运行•爬电距离是指两个导体之间沿固体绝缘材料表面的最短距离。也就是在电气设备中具有电位差的相邻金属零件之间，沿绝缘表面的最短距离。爬电距离是由电气设备的额定电压、绝缘材料的耐泄痕性能以及绝缘材料表面形状变化等因素决定的。额定电压越高，爬电距离就越大;反之，就越小•3．防爆电气设备外壳的防护等级•电气设备应具有坚固的外壳，外壳应具有一定的防护能力，达到一定的防护等级标准。防护等级就是防外物和防水能力。防外物是防止外部固体进入设备内部和防止人体触及设备内部的带电或运动部分的性能，简称防外物•防护等级用字母IPXX来标志，XX是两位数字。如：IP43中的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3表示防水3级。数字越大表示等级越高，要求越严格。防外物共分7级，防水共分9级。•XX是两位数字。如：IP43中的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3表示防水3级。数字越大表示等级越高，要求越严格。防外物共分7级，防水共分9级。•爆电气设备使用的环境温度，对外壳、紧固件、连锁装置、绝缘套管、接线盒、连接件、引入装置及接地的要求等。•1)防爆电气设备使用的环境温度为-20℃~40℃，环境气压为(0.8~1.1)×105Pa。•2)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1×109Ω，以防积聚静电，还必须承受冲击试验和热稳定试验。•3)防爆电气设备限制使用铝合金外壳，防止其与锈铁摩擦产生大量热能，避免形成危险温度。•4)紧固件是防爆电气设备的主要零件。常用的紧固件是由螺栓和螺母及防松用的弹簧垫组成。对于要用特殊紧固件的防爆电气设备必须用特殊紧固件，如隔爆型电气设备外壳各部分的连接必须用护圈式紧固件，以防无关人员随意打开外壳，使外壳失去防爆性能。使用护圈式紧固件应符合以下几点要求：•①螺栓头或螺母要放在护圈内，并且只有使用专用工具才能打开；②紧固后的螺栓头或螺母的上平面不能超出护圈；③各种规格螺栓的直径、护圈高度、护圈直径应符合有关规定；④护圈可设开口，开口的圆心角不大于1200；⑤护圈要与主体牢固连在一起。无论何种紧固件都应采用不锈材料制成或经防锈处理。•5)为了防止电气设备误操作造成事故，防爆电气设备应设置连锁装置。连锁装置在设备带电时，设备可拆卸部分不能拆卸。当可拆卸部分拆开时，设备不能送电，以保证安全。•6)对于固定在设备外壳隔板上用来使导线穿过隔板的绝缘套管，必须用不易吸湿的绝缘材料制成，绝缘套管的使用不能改变电气设备的防爆形式。如果绝缘套管或电气设备需要使用胶结剂，胶结剂必须具有抗机械、热和化学的能力。•7)为了保证电气设备导线和电缆连结牢固，防止电气设备运行中产生火花、电弧，引燃爆炸性混合物，对正常运行产生火花、电弧或危险温度的电气设备，功率大于250W或电流大于5A的I类电气设备，其电缆和导线的连接都应使用接线盒和连接件。接线盒的形式根据使用环境及有关技术要求决定。接线盒应符合下列条件：接线盒内要留有导线弯曲半径的空间；接线盒内裸露导体间的电气间隙、爬电距离要符合相应防爆类型的有关规定；为防止电弧、闪络现象，接线盒内壁应涂耐弧漆。•8)连接件是置于接线盒内，供引入电缆或电线接线用的(又称接线端子)。连接件要有足够的机械强度和结构尺寸，要保证导线连接可靠，保证在振动和温度变化的影响下，连接不松动，不产生火花、过热或接触不良等现象。对于与铝芯电缆连接的连接件要用铜铝过渡接头。•9)引入装置是防爆电气设备外电路的电缆或电线进入设备内的过渡环节，是防爆电气设备最薄弱的环节，因此引入装置的密封是十分重要的。常用的密封引入装置有三种：①密封圈式引入装置，该种引入方式应用最广泛，包括压盘式引入装置和压紧螺母式引入装置两种；②浇封固化填料密封式电缆引入装置；③金属密封环式引入装置。引入装置所用密封圈的材料要用弹性好、不易老化、不易龟裂的橡胶材料或其他类似材料制成，其硬度应达到邵尔氏硬度450~550。密封圈只有硬度适宜才能起到密封和防松作用，保证防爆性能。引入装置必须具有防松和防止拔脱装置。•例如，“ExdiI”表示是I类隔爆兼本质安全型防爆电气设备。复合型电气设备，还应分别在不同防爆形式的外壳上标出相应的防爆形式。防爆际志一定要制作在防爆电气设备的最明显处。其标志牌可铆或焊在外壳上，也可以采用凹纹标志。防爆型电气设备必须设置铭牌，在铭牌的右上方标出“Ex”字样。铭牌应包括以下内容：防爆标志(形式、类别、级别、温度组别等)，防爆合格证编号，其他要标出的特殊条件，有关防爆形式专用标准规定的附加标志，出厂日期或产品编号。铭牌可用青铜或不锈钢制成，厚度应不小于lmm。标志应清晰可见，经久不褪。•5．矿用防爆电气设备的特殊要求•由于煤矿井下环境潮湿，还有煤块、岩石冒落的危险，并存在爆炸性混合物，因此用于煤矿井下的电气设备应具有一些基本条件，也就是矿用电气设备的特殊要求：•1)气设备的外壳应具有一定的防护能力；•2)具有良好的防潮性能，以保证电气设备良好的绝缘性能；•3)各种类型的电气设备在满足技术要求的前提下，应尽量减小体积、减轻重量、便于操作、维修方便，以适合井下工作环境狭小的特点；•)无论何种形式的防爆电气设备必须具有良好的防爆性能。•6.井下电气设备的选用•按《煤矿安全规程》第四百四十四条的规定：选用的井下电气设备应符合下表的要求。•二、防爆设备的类型、标志及适用条件•(一)隔爆型电气设备•1.隔爆型电气设备的隔爆原理、防爆标志及性能•1)隔爆原理•隔爆型电气设备的防爆原理是：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爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。这种特殊的外壳叫“隔爆外壳”。具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔爆型电气设备具有良好的隔爆和耐爆性能，被广泛用于煤矿井下等爆炸性环境的工作场所。•2)防爆标志•隔爆型电气设备的标志为“d”。标志全称为ExdI。•其中“Ex”为防爆设备的总标志;“I”表示I类，为煤矿井下用电气设备。•3)性能•根据隔爆型电气设备的防爆原理，我们知道隔爆外壳应具有耐爆性和隔爆性能。所谓耐爆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。所谓隔爆性能就是外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰，不引起壳外可燃性混合物爆炸的性能。为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材质、容积、结构等均有特殊的要求。•4)特点•隔爆型电气设备有一个坚固的外壳，这种外壳除了可将其内部的火花、电弧与隔爆外壳环境中的混合爆炸物隔开以外，还有一定的机械强度。接合面结构的形式有：平面形结构、圆筒形结构、平面加圆筒结构、曲路结构、圆筒螺纹结构、衬垫结构、叠片、微孔结构和金属网结构。•(二)隔爆型电气设备的失爆原因及预防措施•1.井下常见的失爆现象：•矿用电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性就叫失爆。一台已经失爆的防爆电气设备，如果其内部发生爆炸，必将因外壳炸坏而直接引起壳外的爆炸性气体爆炸;或者是从各部缝隙中喷出的高温气体或火焰回引起壳外的爆炸性气体爆炸，这是十分危险的。因此《煤矿安全规程》规定必须使用防爆型电气设备的场所，已经失爆的任何防爆型电气设备，绝对禁止使用。煤矿井下常见的失爆现象有：•1)由于隔爆接合面严重锈蚀，有较大的机械伤痕凹坑。连接螺钉没有压紧而使它门的间隙超过规定值，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等而使外壳严重变形；因隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的连接螺钉折断，螺扣损坏，连接螺钉不齐全等，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便增加元件或部件，使电气间隙和爬电距离小于规定值。造成经外壳相间弧光接地短路，使外壳烧穿而失爆。•4)连接电缆没有使用合格的密封圈或未用密封圈，电缆橡胶护套伸入内腔壁长度不够规定值，以及不用的电缆接线孔没有使用合格的封堵挡板而失爆。•5)接线柱、绝缘座管烧毁，使两个空腔连通，内部爆炸时产生过高压力而使外壳失爆。•6)隔爆外壳因焊缝开焊、有裂纹而失爆。•失爆都是由于安装、运行、维修质量不符合标准或产品质量不合要求所引起的，围此，必须严格保证质量，才能防止失爆。•2.矿用隔爆型电气设备的失爆原因•造成隔爆外壳失爆的原因是复杂多样的，我们从常见的主要原因来加以分析。•1)电气设备在下井前是安全可靠的，但运行到一定程度或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上也会出现凹坑，有可能使隔爆面间隙增大。为此要求检修人员定期维护、除去接合面上的砂泥、灰尘等杂物。•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碰击现象，严重时可能增加接合面间隙，因此在搬运和使用中要特别小心。•3)装配时产生严重的机械伤痕。这是由于装配前隔爆面上铁屑，焊釉等杂质没清除干净造成划伤隔爆面，在转盖式结构的结合面上特别容易发生这种现象，因此在装配时要事先清除接合面上的铁屑等杂物。•4)隔爆面上产生锈蚀现象。这是由于井下潮湿的缘故，一般井下湿度大，钢制零件容易氧化而产生锈蚀斑点，损伤光洁度，在发生瓦斯爆炸的过程中铁锈易将灼热的火焰带出而引起矿井瓦斯的爆炸。为此应经常加强维护，采取冷磷化处理或涂凡士林油的办法来防腐。•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。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。•6)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。•7)螺钉紧固的隔爆面，由于螺孔深度过浅或螺钉太长，而不能很好的紧固零件。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。•8)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，这是检修人员和技术工作者的责任。•3.矿用隔爆型电气设备失爆的预防措施•加强隔爆电气设备的综合管理、维修，及时排除故障，是防止隔爆型电气设备失爆的重要环节。忽视了这一工作，将会损坏设备的防爆性能，使之处于“失爆”状态，就可能发生因电火花引起的瓦斯、煤尘爆炸事故，后果是不堪设想的。为此，对隔爆电气设备必须加强管理，认真维修，作到管好、用好、保养好。•1)隔爆电气设备的管理•(1)下井前的检查•设备出厂，除按规程规定和质量标准的要求，做好绝