煤矿电气安全技术

煤矿电气安全技术机电科2016年一、矿井供电系统1.矿井供电系统的任务与构成（1）矿井供电系统的任务：作为井下生产动力源和照明源。（2）矿井供电系统的构成：双回路电网→矿井地面变电所→井筒→井下央变电所→采区变电所→工作面配电点。※《煤矿安全规程》第四百三十六条：矿井应当有两回路电源线路(即来自两个不同变电站或者来自不同电源进线的同一变电站的两段母线)。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应当担负矿井全部用电负荷。2.供电安全要求（1）供电安全可靠：采用双回路供电网，确保不间断地对矿井供电。（2）供电技术合理：矿井供电系统简单，供电质量高。3.电力负荷分级根据供电可靠性要求的不同，矿山电力负荷可分为以下三级。（1）一级负荷：主排水泵，主要通风机等。采用两个独立电源供电，以保证一回路检修或故障时，另一回路仍能继续供电，保证供电不中断。（2）二级负荷：空气压缩机、煤矿提运设备、井底车场整流设备、采区变电所等，应由两回路供电。（3）三级负荷：不属于一、二级负荷的设备。※《煤矿安全规程》第四百三十六条：向采区供电的同一电源线路上，串接的采区变电所数量不得超过3个。4.《煤矿安全规程》第四百四十五条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。（3）照明和手持式电气设备的额定电压供电额定电压不超过127V。（4）远距离控制线路的额定电压不应超过36V。（5）采掘工作面用电设备电压超过3300V时，必须制定专门的安全措施。5.矿井供电方式（1）三级供电方式，即地面变电所、井下中央变电所、采区变电所。（2）中小型矿井采用二级供电方式，即地面变电所、采区变电所。6.矿井供电系统（1）深井供电系统：煤层埋藏深度大于150m。（2）浅井供电系统：煤层埋藏深度小于150m。徐庄煤矿供电系统煤矿用电来自电力系统或矿区发电厂。由发电厂、输电线路和升降变电所组成。为保证供电可靠性，供电系统中各变电所应有两条独立电源。矿井供电系统由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点和输配电线路按照一定方式相互连接起来组成的整体。地面变电所有两回路电源进线，一般为35KV，配电电压为6KV。矿井地面变电所是矿山供电的枢纽，担负着全矿的供电任务。井下中央变电所一般与井下中央水泵房合建在一个硐室内，就设在井底车场附近。我矿井下-400中央变电所和-750中央变电所。凡是进入矿井井筒的供电设备及电缆所组成的供电线路，均属于井下供电系统。一般由两条高压（6KV）下井电缆、井下中央变（配）电所、采区变电所、防爆移动变电站、工作面配电点以及用于输配电用的各类电缆等组成。防爆移动变电站主要用于对容量较大的机组电动机供电，允许放置在采掘工作面附近，以缩短低压供电距离，改善对机组等大容量设备的供电质量。对我矿供电的典型电力系统如下图：《煤矿安全规程》第四百四十五条1、采区变电所应当设专人值班。无人值班的变电所必须关门加锁，并有巡检人员巡回检查。2、实现地面集中监控并有图像监视的变电所可以不设专人值班，硐室必须关门加锁，并有巡检人员巡回检查。二、矿井电气设备1.矿井电气设备的种类（1）高低压配电柜：用于接受和分配电能，并实施供电保护控制。（2）矿用变压器：用于将矿井供电网电压降至动力设备及照明所需的电压等级。（3）矿用低压开关：用于矿井低压供电系统配电控制，（4）矿用隔爆型磁力启动器：用于矿井低压动力设备。（5）隔爆移动变电站：作为采区、工作面动力设备供电源及控制设备。32.矿井电气设备的防爆性能要求（1）防爆外壳的耐爆性：矿用电气设备的防爆外壳应有足够机械强度（一般大于8个大气压），能承受壳体内物质爆炸压力作用；（2）防爆外壳的不传爆性：壳体内爆炸产生的高温高压气体和火焰不能直接点燃外部的可爆炸性气体。3.矿井电气设备的标志（1）矿用一般型电气设备标志：“KY”。（2）矿用防爆型电气设备标志：“EX”和“MA”。（3）矿用隔爆型电气设备标志：“ExdI”。隔爆型真空馈电开关4.常见隔爆设备的失爆现象（1）产品没有合格证的，没有煤矿安全标志的（MA），没有防爆标志的（Ex）均为失爆。（2）用螺栓固定的结合面，缺螺栓、螺母、弹簧垫的为失爆，弹垫未压平、螺栓松动的为失爆，螺栓或螺孔滑扣的也为失爆。（3）闲置的喇叭嘴先上密封圈，后上挡板，再上金属圈最后拧紧，反之为失爆。防爆电气设备对矿井的重要性：煤矿井下在生产过程中存在着瓦斯、煤尘等具有爆炸性的物质，为了安全生产，防止瓦斯、煤尘发生爆炸事故，一方面要控制瓦斯、煤尘在井下空气中的含量；另一方面要杜绝一切能够点燃矿井瓦斯、煤尘的点火源和高温热源。井下电气设备正常运行和故障状态下都有可能出现电火花、电弧、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定的能量，可能成为点燃矿井瓦斯、煤尘的点火源和热源。因此煤矿井下使用的电气设备必须是防爆型的，以防止瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。常见的失爆现象如下各图：防爆面缺螺栓、弹簧垫圈防爆面螺栓未上紧（以弹簧垫圈压平为准）、弹垫失效、或压不平。喇叭嘴缺拉紧螺栓喇叭嘴压紧无余量（喇叭嘴亲嘴）带螺纹的电缆引入装置（喇叭嘴），螺纹拧入扣数不够合格拧入不够喇叭嘴闲置进线喇叭嘴内无挡板进线装置无金属圈错误正确矿灯灯线破损、密封不严、灯线来回窜动矿灯灯头破裂、灯头圈松动、玻璃破裂、灯头密封不严、灯锁失效5三专两闭锁1、《煤矿安全规程》规定，瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井中，掘进工作面的局部通风机供电必须设专用变压器、专用开关、专用线路。局部通风机和工作面的电气设备必须装有风电闭锁和瓦斯电闭锁装置，以保证局部通风机停止运转或掘进巷道内瓦斯超限时，能立即自动切断巷道中电气设备的电源，防止爆炸事故的发生。2、“三专两闭锁”适用于掘进工作面。掘进工作面是独头巷道，甲烷和有害气体易于集聚而引起爆炸，同时也会给人员造成伤亡，所以工作面需要呼吸新鲜空气，有害气体必须及时排出或稀释，主要靠局部通风机。3、三专的作用：对局部通风机实行专用变压器、专用开关、专用线路供电来保证供电的连续性，不间断地向掘进工作面通风。4、风电闭锁的作用：掘进动力设备工作前应先通风吹散瓦斯，当瓦斯浓度降到0.1%以下时，再开动力设备；由于故障原因局部通风机停止通风时，掘进动力也同时停电，这样可防止由于电火花或机械火花引起瓦斯爆炸事故。5、瓦斯电闭锁作用：由于瓦斯喷出量大时局部通风机不能将其及时吹散或稀释，则有瓦斯监控系统对掘进工作面的动力源实行闭锁。当瓦斯浓度达到1%时，瓦斯监控器发生报警；当瓦斯达到1.5%时，立即切断掘进工作面动力电源，防止电火花和机械火花引起瓦斯爆炸。三、供电系统电气保护在供电系统的运行过程中，往往由于电气设备绝缘损坏，操作维护不当以及外力破坏等原因，造成短路、漏电、断相故障或其他不正常的运行状态，影响矿井的正常生产，甚至危及人身安全或造成瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，供电系统发生故障时，必须及时采取有效排除措施，以免产生严重的后果，因此完善的供电系统电气保护是保证电气安全的重要措施，是对电气故障的保护，在故障状态时，发出信号或动作。《煤矿安全规程》第四百五十条井下严禁使用油浸式电气设备。40kW及以上的电动机，应当采用真空电磁起动器控制。第四百五十一条井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应当具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或者配电点引出的馈电线上，必须具有短路、过负荷和漏电保护。低压电动机的控制设备，必须具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护及远程控制功能。《煤矿安全规程》第四百五十三条矿井6000V及以上高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流，生产矿井不超过20A，新建矿井不超过10A。井上、下变电所的高压馈电线上，必须具备有选择性的单相接地保护；向移动变电站和电动机供电的高压馈电线上，必须具有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或者有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。每天必须对低压漏电保护进行1次跳闸试验。煤电钻必须使用具有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相和远距离控制功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。突出矿井禁止使用煤电钻，煤层突出参数测定取样时不受此限。对矿井电气保护装置的基本要求：（1）选择性：当供电系统发生故障时，电气保护装置应能有选择地将故障切除，从而保证供电系统其他部分能正常运行。（2）快速性：就是要求电气保护装置能快速切除故障。（3）灵敏性：电气保护装置对其保护范围内的故障和不正常运行状态的反应能力称之为灵敏性。不同的保护装置和被保护设备对灵敏系数的要求也不相同。（4）动作可靠性：动作可靠性是指线路和电气设备故障时，保护装置应能可靠动作，不会出现拒动，也不会出现误动。我国煤矿井下电气设备和线路普遍具有和使用的三大保护：（1）漏电保护（2）接地保护（3）过流保护井下供电系统的三大保护是保证井下供电安全的可靠措施。另外还有：电压保护：包括欠电压和过电压保护单相断线保护风电、瓦斯电闭锁综合保护（一）漏电保护1.漏电：电网与电气设备的绝缘状态是重要的电气参数。电网与电气设备漏电是指绝缘电阻显著下降的现象。漏电概念：当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象。漏电故障是低压供电系统中的常见故障。漏电故障类型：（1）集中性漏电：若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常时。（2）分散性漏电：若供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下时，称为分散性漏电。在井下供电系统中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障。另外，还可以分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。2、漏电的危害：漏电会给人身、设备以及矿井造成很大威胁，其危害主要是：（1）人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。（2）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。（3）漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。（4）电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。3、造成井下电网漏电的原因主要有：（1）因电缆或电气设备本身引起的漏电，包括：a.敷设在井下巷道内的电缆，由于受环境潮湿等影响，运行后会出现绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，造成电网漏电；b.长期使用的电动机因绝缘受潮、绕组散热不良等原因而使绝缘老化而造成漏电。（2）因管理不当而引起的漏电，包括：a.由于管理不严，未按《煤矿安全规程》的规定敷设，电缆应用环境恶劣，导致绝缘老化、受潮而漏电。b.对已长期不用而受潮或遭水淹的电气设备，未经严格的干燥处理和进行对地绝缘电阻耐压试验，投入运行后极有可能发生漏电，甚至导致其它电气事故。c.电气设备长期过负荷运行，造成温升过高，绝缘老化而漏电。（3）因操作不当引起的漏电，包括：a.机械损伤，井下人员工作时，不慎误将电缆割伤或碰伤导致漏电；电缆受到拉、挤、压等造成漏电。b.开关设备检修后，由于残留导体、误接线或间隙过小等原因，送电后会发生漏电。（4）因施工不当引起的漏电，包括：a.电缆与设备连接时，由于芯线接头不牢、压板不紧或移动时造成接头脱落，使相线与设备外壳接触，导致漏电。b.电气设备内部接线错误，在合闸送电后会发生漏电。为防止漏电故障的发生，应采取各种预防措施。如正确选择和使用电缆、电气设备；提高工作人员的电气安全意识，加强对低压电气设备、电缆线路的运行维护和预防性试验等工作；保证在供电系统中消灭一切不符合要求的电气接头，以确保电网对地具有良好的绝缘水平。另外，当电网发生可能引起危险的漏电故障时，就必须依靠漏电保护装置，将故障设备（线路）的电源切断，以防止事态的扩大。4、漏电预防具体措施：（1）避免电缆电气设备浸泡在水中，防止电缆受挤压、碰撞、过度弯曲、划伤等损伤。（2）导线连接要牢靠，无毛刺，防松脱。（3）维