矿山常用电气设备及其安全管理

矿山常用电气设备及其安全管理主讲：贾燕军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(三)照明信号及煤电钻综合保护装置•1.ZXZ8－2.5（4）Ⅱ型矿用隔爆照明信号综合保护装置•ZXZ8－2.5（4）Ⅱ型矿用隔爆照明信号综合保护的电源可取自660V或380V供电系统，其输出的127V电压可作为照明及信号负载电压，具有短路、漏电保护和电缆绝缘监视等综合保护功能。1.ZXZ8－2.5（4）Ⅱ型矿用隔爆照明信号综合保护装置1)技术特性（1）主变压器的一次电压为660V或380V，二次输出电压为127V。额定容量为4（2.5）kVA；接线方式均为Y－Δ／Δ。（2）在规定的照明信号电缆长度的保护范围内，4（2.5）kVA作为照明时，其整定电流值为20（12）A；作为信号时，其整定电流值为5（4.5）A。（3）漏电动作的电阻值为2kΩ。（4）漏电闭锁动作的电阻值为2kΩ～4kΩ。（5）电缆绝缘监视的危险指示值为13kΩ±10％。（6）电源电压上下波动的范围为10％。2)电路工作原理(1)主电路(2)控制电路(3)保护电路•照明保护电路•信号短路保护电路•电缆绝缘监视电路(4)试验电路•短路动作试验。•漏电动作试验1.ZXZ8－2.5（4）Ⅱ型矿用隔爆照明信号综合保护装置2.BZ80－2.5Z型煤电钻变压器综合保护装置工作原理及整定•1）技术特性•该装置具有容量为2.5kVA或4kVA、电压为127V的电源装置；采用四芯电缆，利用先导回路，可以进行远方操作，做到电钻不运转，127伏侧电缆不带电；对煤电钻及其电缆能实现过载和短路保护；还具有127V系统的漏电保护装置，并可达到漏电自锁和漏电闭锁。通过对主变压器一次侧接作Y或Δ接法的改变，即可通用于660V及380V电网里。2.BZ80－2.5Z型煤电钻变压器综合保护装置工作原理及整定•2)工作原理•主回路•先导控制回路•漏电保护回路•载频短路保护回路六、矿用电气设备运行维修及安全管理•1.煤矿主要电气设备定期检查和调整的规定检查项目周期备注使用中的防爆电器设备的防爆性能每月一次分片负责电工应每日检查一次配电系统继电保护装置的检查每季一次负荷变化时应及时整理高压电缆的直流泄漏电流和直流耐压试验每年一次主要电气设备的绝缘电阻检测每月一次固定敷设电缆的绝缘和外部检查每季一次每周由专责电工检查外部和悬挂情况移动式电气设备的橡胶电缆绝缘检查每月一次每班由当班司机或专责电工检查一次外皮有无破损接地网电阻值测定每季一次新安装的电气设备绝缘电阻和接地电阻的测定投入运行前2.井下防爆电气设备的完好标准（1）防爆面①防爆面应完整，表面粗糙度要达到无锈蚀及机械伤痕。②防爆面禁止上油漆。为了防止锈蚀，可涂防锈油脂或冷磷化。③低压开关防爆面间隙：静止面为0.3mm，转盖面为0.5mm。（2）接线①进线口连接坚固，密封良好。②接线装置完整、齐全、坚固、导电良好。（3）紧固件螺栓、螺母、垫圈要完整、齐全、紧固。3．保证安全的组织措施•为了保证安全，必须严格采取以下几项组织措施：（1）工作票制度；（2）工作许可证制度；（3）工作监护制