矿山常用电气设备及其安全管理

第一章矿山常用电气设备及其安全管理第一节矿山常用电气设备•一、矿用电气设备要求•二、矿用电气设备的类型•三、矿用防爆电气设备的类型及特点•四、矿用电气设备防爆标志及选型•五、矿山常用电气设备•六、矿用电气设备运行维修及安全管理第二节矿用电缆及安全管理•一、矿用电缆的型号和用途•二、矿用电缆的选择•三、电缆的连接、敷设、维护和检查•四、电缆故障的原因及判断一、矿用电气设备要求•（一）适应井下空间狭小的要求。矿用电气设备的尺寸要小，重量要轻。•（二）矿用电气设备要便于移动，应采用橡胶软电缆和专用的电缆插销装置向移动机械供电。设备的底部应装小轮或撬板以便于移动。•（三）井下电气设备必须有十分坚固的外壳，同时要便于拆装以便于移置到安全地带。•（四）井下有煤尘、潮气和淋水，电气设备应做成密封的并涂以防锈防腐的油漆。电气设备的绝缘材料应防潮，并设有防触电的闭锁装置。•（五）井下有瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的危险，电气设备应做成防爆型或安全火花型。二、矿用电气设备的类型•煤矿井下使用的电气设备分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。•1.矿用一般型电气设备•矿用一般型电气设备是指专为煤矿井下条件的不防爆的电气设备，具有坚固的外壳，能够防止任何人员从外部直接接触带电体；有良好的封闭性，能防止来自不同方向水滴的飞溅，有防潮、防止外部固型物的性能；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转，拔脱和损伤；开关手柄和门盖之间有机械联锁，同时在设备外壳的明显处有接地装置，并标有接地符号。这种电气设备，在其外壳的明显处，均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY”，这种设备按照BG12173《矿用一般型电气设备》制造。2.矿用防爆型电气设备•按照国标GB3836《爆炸性环境用防爆电气设备》制造。•该类型电气设备适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤尘与瓦斯突出、喷出的区域，根据其原理又分为10种设备类型。二、矿用电气设备的类型三、矿用防爆型电气设备的类型和特点1）隔爆型电气设备（1）隔爆型电气设备的结构特征•隔爆型电气设备具有一个坚固的隔爆外壳，这种外壳可将其内部的火花、电弧与隔爆外壳环境中的混合爆炸物隔开，还有一定的机械强度。•隔爆外壳不可能是一个完整的整体，而是由许多个零部件构成的。壳内的爆炸产物会穿过零部件间的连接缝隙，扩散到壳外环境，这些缝隙叫做隔爆接合面间隙。（2）隔爆原理•①隔爆性•隔爆就是电气设备外壳内发生爆炸，其产物通过间隙不会引起设备外爆炸物的爆炸。隔爆性是由外壳的接合面宽度、间隙和表面粗糙度来实现隔爆的一种性能。•②耐爆性•耐爆性是指外壳的结构强度，即隔爆外壳为了承受住爆炸引起的压力波的作用，所必须具有的结构强度。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•2）增安型电气设备（1）增安型电气设备结构特征•增安型防爆结构只能应用于在正常运行条件下不会产生电弧、火花或不可能点燃爆炸性混合物的高温热源的设备上。该型设备只是在其结构上采取了一定措施提高其安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现上述现象。（2）增安型电气设备采取的安全措施•增安型电气设备采取了一系列的安全保护措施达到其安全性能：有效的外壳保护；电路的可靠连接；增大电气间隙与爬电距离；加强与提高绝缘水平；加强温度的限制。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•3）本质安全型电气设备•（1）本质安全型电气设备的类型•由本质安全型电路组成的电气设备称为本质安全型电气设备。•全部电路都是本质安全电路的电气设备为单一式本质安全型电气设备；•局部电路为本质安全电路的电气设备为复合式本质安全型电气设备。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点（2）本质安全电路原理•本质安全电路是根据安全火花原理，通过合理选择电气参数，使系统在正常或故障状态下，产生电火花能量相当小，不能点燃爆炸混合物的爆炸。•电火花有电阻性、电容性和电感性三种。只要在电路的设计上合理选择元件，限制电路中的电流、电压等参数，就能达到限制火花能量的要求。方法有：•①合理选择电气元件，降低供电电压。•②通过增大电路电阻或利用导线电阻来限制电路的短路故障电流。•③采取消能措施来消耗能量元件的能量。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•（3）本质安全型电气设备的特点•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，在满足技术要求的情况下，应优先选用。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•4）正压型电气设备•它具有正压外壳，可以保持壳内新鲜空气或惰性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，并能阻止外部混合物进入壳内。•5）充油型电气设备•全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或壳外的爆炸性混合物的电气设备。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•6）充砂型电气设备•外壳内充填砂粒材料，使之在规定的使用条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热，均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。•7）无火花型电气设备•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。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•8）浇封型电气设备•整台设备或其中部分浇封在浇封剂中，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性混合物的电气设备。•9）气密型电气设备•凡具有气密封外壳的电气设备。气密封外壳是用熔化挤压或胶粘的方法进行密封的外壳。这种外壳能防止壳外气体进入壳内。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点•10）特殊型电气设备•指采用的防爆措施不为上述9种基本防爆类型所包括，经过防爆检验证明确实具有防爆性能的电气设备。•这种特殊的防爆电气设备，是使点火源与爆炸性气体混合物进行了隔离，即正常或故障时产生的危险因素，不与爆炸性混合物直接接触。按国外的要求，特殊型电气设备的防爆水平应达到本质安全型。三、矿用防爆型电气设备的类型和特点四、矿用电气设备防爆标志及选型1.矿用电气设备防爆标志型式名称标志符号型式名称标志符号矿用增安型eI矿用充砂型qI矿用防爆型dI矿用无火花型nI矿用本质安全型iI矿用浇封型mI矿用正压型pI矿用气密型hI矿用充油型oI矿用特殊型sI•（三）矿用电气设备选型的规定四、矿用电气设备防爆标志及选型应用场所煤(岩)与瓦斯（二氧化碳）突出矿井和瓦斯喷出区域瓦斯矿井井底车场、总进风巷和主要进风巷翻斗车硐室采区进风巷总进风巷、主要回风巷。采区回风巷、工作面和工作面进回风巷低瓦斯矿井*高瓦斯矿井1.高低压电机和电气设备2.照明灯具3.通信、自动化装置和仪表。仪器矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）类别五、矿山常用电气设备•（一）变压器•变压器是用来改变交流电路中电压和电流大小的电气设备。根据电磁感应原理，把交流电源由一种等级电压在同一频率下变换为另一等级电压，以适应各种用户的需要。•1.变压器分类与适应范围•变压器分为电力变压器和特种变压器。•电力变压器又分为油浸式和干式两种。•矿用油浸变压器是矿用一般型电气设备，它用于低瓦斯矿井或高瓦斯矿井使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内；对负荷量较小的乡镇煤矿，一般安装于地面向井下供电。•矿用隔爆干式变压器适应于有瓦斯爆炸危险环境的矿井。（一）变压器•2.结构特征•变压器由铁芯、绕组、外壳、调压开关、绝缘套管、接线盒、冷却系统、底托架等组成。矿用油浸变压器的外壳不隔爆，在其外壳与绕组间有绝缘油，它可通过外壳上的散热管使油循环散热。而这种外壳具有防潮、防滴溅和防外物的能力；矿用隔爆干式变压器为空气自冷式。3.常见故障及处理方法故障现象主要原因处理方法过度发热或发热不均匀1.过负荷2.二次线圈绝缘不好或破坏，引起局部漏电3.铁芯损坏1.检查使用情况，并予以调整2.测量绝缘。修理破损处3.折开铁芯，处理绝缘线圈绝缘损坏，发出强烈声音1.变压器油绝缘低，降低线圈绝缘2.一次电压超高1.更换变压器油或进行修理2.调整一次电压经过短时间运行后，温升达90℃～100℃以上1.严重缺油或绝缘油不良2．一次线圈局部短路3．负荷超过太多1.检查注油或更换新油2.大修3.调整负荷经常发现二次电压大大降低1.供电线路电压降太大2.二次线圈有局部短路3.一次侧调压偏低1.调整负荷2.检查并送厂修理3.调高一次电压外壳带电1.套管瓷瓶不良2.引线与变压器外壳接触3.内部漏电1.更换或去污2.查明原因予以消除3.检修变压器有异常的声音1.线圈绝缘损坏2.铁芯固定螺栓松动3.硅钢片绝缘不好1.检查并进行处理2.紧固螺栓3.送厂大修保护装置动作线圈短路，内外引线造成短路，过负荷，油质降低或铁芯温度过高，使变压器绝缘严重下降查明内外部故障性质并进行处理调压器调压无效1.连接螺丝松动，接头接触不良2.绝缘板绝缘下降1.进行紧固2.更换（二）高压开关•目前，煤矿井下使用的高压开关主要有：PB型、BGP型。新型的BGP系列已达30多个品种，其保护功能有失压、过电压、过载、短路、选择性漏电及绝缘监视等；其断路器绝大部分采用真空断路器，其通过的极限峰值电流、最大闭合峰值电流、额定断开电流等参数均明显提高，是煤矿普遍选用、性能优良的高压配电装置。1.BPG2－6型高压开关的特点•隔爆兼安全火花型配电装置，适用于有瓦斯煤尘爆炸危险的场所，可作高压、配电、控制使用。其断路器采用真空管，不必维修，更换简单，整体体积小和重量轻，是一种理想的新型开关。（二）高压开关BPG2－6型高压开关的主要技术多数额定工作电压6kV最高工作电压6.9kV额定电流50A、100A、200A、300A、400A额定开断容量9.6kA额定断流容量100MVA热稳定电流9.6kA断路器开断额定负载次数10000次分闸时间0.O5S通过极限峰值电流25kA2.BPG2－6型高压开关的安全闭锁装置•BPG2－6型高压开关，在断路器、隔离开关和外壳门之间设有安全闭锁，其作用是：•（1）隔离开关分闸时，外壳门拆下螺钉后也不能打开。外壳门打开后，隔离开关不能分闸。只有当外壳门关闭好后，隔离开关才能分闸。•（2）断路器合闸后，隔离开关不能分断负荷电流，只有当断路器断开后，隔离开关才能分断；反之，只有先合上隔离开关，断路器才能分闸。3.BPG2－6型高压开关的真空断路器•真空断路器是一种手动储能弹簧分闸机构。分闸操作时，将操作手柄按顺时针方向旋转，压缩储能弹簧。当接近分闸位置时，分闸弹簧能量释放，使断路器快速分闸。•断路器的人工分闸与保护分闸形式：•①人工分闸。将操作手柄按逆时针方向旋转约20º～30º，操作机构脱扣分闸。•②过电流保护动作分闸。过流或短路时，过流继电器输出动作信号，使机构下部的电磁铁断电，实现断路器分闸。•③欠电压保护动作分闸。当线路电压降低到额定值的35％～65％时，装在机构下部的欠电压脱扣器动作，使断路器分闸。•④漏电及监视保护动作分闸。在线路出现漏电及监视回路断线或地线短路时，漏电及监视保护装置的动作信号切断分闸电磁铁的电源，使断路器分闸。3.BPG2－6型高压开关的真空断路器4.BPG2－6型高压开关真空断路器的特点•①断路器在密封的容器中熄弧，电弧和高温的金属蒸气不会泄漏，触头部分也不会因潮气、灰尘和有害气体的影响而降低其性能。•②断路器熄弧时间短、弧压低、电弧能量小、触头损耗小，在规定开断次数内，基本不需要维修和更换。•③分合闸操作动作声音小，无噪声。•④断路器断流能力强。但在分断小电感电流时易产生较高的过电压。因此，为提高BPG2－6型高压配电装置的适应性，在其装置内加有阻容吸收或压敏电阻保护装置，以防止过电压。4.BPG2－6型高压开关的电气保护装置•BPG2－6型高压开关的保护功能有：•（1）过电压保护，由过电压保护装置实现。•（2）漏电保护和绝缘监视保护，采用BLD—2型电子线路实现漏电及监视。•（3）欠电