煤矿电气安全

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1,煤 矿 电 气 安 全,闫林祥 13848237787,主要内容,第一部分: 矿井供电系统 第二部分: 煤矿安全用电 第三部分: 防爆电气设备 第四部分: 矿井电网的保护 第五部分: 矿用电缆 第六部分: 触电及其防治措施,3,第一讲 矿井供电系统,一、煤矿井下供电的特点及对电气设备的安全要求 1.采区容易发生冒顶和片帮事故,所以电气设备和电缆很容易受到碰撞、挤压。因此,电气设备必须有坚固的外壳。 2.井下含有瓦斯和煤尘,当电气设备产生电火花、电弧、局部高温时,容易引起瓦斯和煤尘的燃烧和爆炸。 3.井下空气潮湿,电气设备及电缆易受潮而漏电。因此,电气设备得绝缘要求高且具有较好的防水能力。,4,4.采区电气设备和电缆移动频繁,易受机械伤害和弯曲、折损,电气设备在使用中负荷变化大,容易出现过负荷。 5.井下空间狭小,人体接触电气设备多,需防止发生触电事故。 6.井下硐室和巷道温度高,电气设备散热条件差,因此要保持电气设备清洁和通风。,5,二、矿井对供电的基本要求 根据矿井供电的特点以及设备的安全要求,矿井对供电的基本要求是:安全、可靠、经济、合理。 安全性煤矿存在的五大自然灾害是水、火、瓦斯、煤尘及顶板,使用的电气设备移动频繁,负荷变动大。容易发生触电或者由电火花引起的煤尘和瓦斯爆炸事故,所以供电必须要求安全。,可靠性供电中断,不但影响生产,而且能因为水泵停止排水造成水灾,风机停风造成瓦斯积聚和爆炸,危及矿井和人的生命安全,所以供电必须绝对可靠。 煤矿安全规程规定:矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。 正常情况下,矿井电源应采用分列运行方式,一回路运行时另一回路必须带电热备用,以保证供电的连续性。,经济性井下负荷大,耗电量大,煤矿机械化采煤用电费用占的成本高,在工作中选用设备要合理,操作机械要合理,避免出现“大马拉小车”和长时间空运转设备,节约电能。 技术合理性主要是指在供电技术方面符合生产实际需要,保证供电质量,电压、频率要在额定范围内。 井下的电压偏移范围在5%。5%时电气设备发热绝缘损坏,5%时会使电流增大,设备发热,烧毁设备,造成火灾。 频率的微弱偏移,将会大大的改变电气设备的电磁力矩变化。因此要求频率的偏移为:3000kW及其以上的系统不超过0.2Hz,3000kW以下的系统不超0.5Hz。,8,三、煤矿电能用户的分类 一级负荷:要求供电绝对可靠,中断供电会造成生命危险和重大的经济损失。如:主通风机、主运输机、主排水泵、矿山医院。这样的用户要求双回路电源供电。 二级负荷:中断供电造成严重的经济损失。如:采区变点所、露天矿变点所。这样的用户要有备用电源,可以不使双回路电源。 三级负荷:停电对生产无直接影响,可使几个用户合用一条线路供电。 对负荷的划分,目的在于选取合理的供电方式和供电的运行方式。,四、煤矿安全规程对矿井供电的要求 矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。 矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。 矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。 井下低压配电系统同时存在2种或2种以上电压时,低压电气设备上应明显地标出其电压额定值。,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,并实时监测使用环境的瓦斯浓度。 电气设备不应超过额定值运行。 防爆电气设备入井前,应检查其“产品合格证” 、 “煤矿矿用产品安全标志”及安全性能;检查合格并签发合格证后,方准入井。 严禁井下配电变压器中性点直接接地。 严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。,11,五、变压器中性点运行方式 电力变压器的作用是通过改变绕组改变电压,不仅能降压,还能升压。,12,井下配电变压器中性点直接接地的危害主要有三个方面: 一是由于井下供电电缆的敷设受井巷条件限制,一般高度均较低,人体可以直接触摸,一旦发生人体触电时,大大增加了触电电流,对人员生命构成威胁; 二是单相接地时形成单相短路,单相短路可引起供电设备及线路损坏或着火事故,同时接地点产生很大的电弧,有可能引起瓦斯煤尘爆炸; 三是接地点的高电位、大地中的大电流有可能引发电雷管超前引爆。这些事故的后果都是极为严重的。,13,六、矿井供电电压等级 地面受电电压:110KV 66KV 35KV 10KV 10KV/6KV井下高压电动机及供电电压。 3300V/1140V综采工作面成套电气设备额定电压。 660V/380V低压动力用电电压。 127V照明、信号、电话和手持电气设备。 36V 电气设备的控制回路,煤矿安全电压。 直流250V、550V架线式电机车。,我国的安全电压额定值为42V、36V、24V、12V、6V,七、煤矿安全规程规定 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: 、高压,不超过10000V。 、低压,不超过1140V。 、照明、信号、电话和手持式电气 设备的供电额定电压,不超过127V。 、远距离控制线路的额定电压,不超过36V。 采区电气设备使用3300V供电时,必须制定专门的安全措施。,15,八、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,工作面配电点按照一定的方式相互连接起来的一个整体,称为矿井供电系统。 矿井供电系统分类: 、 深井供电系统 :矿井的井田范围大、涌水量较大、煤层埋藏深度超过150m时,可考虑采用深井供电方式。 、 浅井供电系统:特点是煤层埋藏深度较浅(约150m以内),而且矿井涌水量较小,井下不设中央变电所,而是把地面变电所的380V或660V低压电能直接通过电缆经井筒送至井底车场配电所,供给车场动力及照明用。,16,17,18,井下变配电系统,1、井下中央变电所供电系统 井下中央变电所一般设在井底车场,是整个井下供电的中心,负责向井下各用电场所提供电力服务,如下图所示:,19,20,2、采区变电所 采区变电所是采区用电的中心,由中央变电所提供电源。采区变电所的任务:将高压变为低压,并将电压分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备。采区变电所应设在负荷的中心,以保证采区所有用电设备(特别是大功率采掘设备)端电压不低于额定电压的95%。采区变电所内要通风良好,硐室坚固,无淋水,易维护。,照明线路最大允许电压损失百分数,自变压器低压侧,到最远的一盏灯的电压,不得低于额定电压的( ) A.95.5% B.96.5% C.97.5%,21,1.综采工作面供电系统 移动变电站的组成:高压开关室,变压器室,低压开关室,将这些装在平板车上,在巷道的轨道上移动。 移动变电站将6KV的电能降为(3300V)1140V,通过防爆真空磁力起动器和千伏级电缆把电能分配给综采工作面的电气设备,低压馈电开关对所馈出的电缆和电机进行控制和维护。,22,23,24,25,2掘进工作面的供电: 分两路供电,一路供掘进设备,一路供局部通风机。而且有风电闭锁和瓦斯电闭锁。 由于掘进工作面是独头巷道,容易产生瓦斯集聚,而机电设备在运转过程中会产生电火花和机械火花,当瓦斯浓度达到5%16%,火花能量达到0.28KJ以上时,就会引起瓦斯爆炸。为了防止事故的发生,掘进工作面采用“三专、两闭锁”供电系统。,26,三专:是指掘进工作面的局部通风机实行专用线路、专用变压器、专业开关不间断供的电方式。 两闭锁:是风电闭锁和瓦斯电闭锁。其中: 风电闭锁:是用两台磁力起动器进行联锁控制,其中一台接风机,另外一台接掘进用的电气设备(掘进机、刮扳机、煤电钻等),实现先通风后送电,风机停电时,掘进工作面的电源同时被切断。,27,瓦斯电闭锁:是由瓦斯探头、监控分站、断电仪和高压开关构成。瓦斯探头测得瓦斯(CH4)含量信号送给监控分站,由监控分站分析浓度,实现报警(1%)或常开触点闭合接通断电仪电路引起馈电开关断开(1.5%)。 电气闭锁:是指一个电气元件的辅助接点去控制另一电气元件的通断状态,实现相互控制,不得同时带电工作的电磁机构的互控。,第二讲 煤矿安全用电,29,一、用电安全作业制度 用电安全作业制度是保证安全用电,职工人身安全和减少杜绝电气事故,保证安全生产,提高经济效益的重要保证。主要有: 1.工作票制度:井上电气设备、线路作业时,井下高压电气设备进行检修时的停送电,都必须使用工作票,并且按照工作票规定的内容进行工作。工作票的具体内容有:工作内容、工作起止时间、工作负责人(监护人)、工作许可人工作人员姓名、安全措施注意事项。工作票的签发:局、矿主管供电的负责人。,30,2.高压操作许可制度:地面电源线与进线有关的设备操作、检修时,需要得到系统主管部门调度的批准(即许可)。井下高压电气设备检修操作时,需要得到矿生产调度的许可。采区内电气设备检修,一般由采区自行决定,但是影响生产较大时,需要得到矿调度的许可。井下搬迁或增减电气设备,需经电气管理部门审查批准,具体操作时,检修时,还必须得到工作现场值班人员的许可。,31,3.高压倒闸、试验操作制度:防止误操作而引起事故而执行的制度。由操作人员写操作票,停送电顺序,不带负荷操作隔离开关。 4.工作监护制度:倒闸操作和井下电气设备检修,两人执行,一人监护,一人操作。监护人由有经验,熟悉情况的人员承担。 5.停送电制度:搬迁和检修电气设备时遵守:停电、检查瓦斯、验电、放电、装设接地线、设置围栏、悬挂标示牌程序。谁停电,谁送电,严禁约时停送电。,32,二、操作井下电气设备时的规定 1.非专职或值班电气人员,不得擅自操作电气设备。 2.操作电气设备的高压主回路时,操作人员必须戴绝缘手套,并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上,做好绝缘防护措施。 3.手持电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。 4.人身经常接触的电气设备,采用降低电压的办法。 5.容易碰到 、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮拦等防护设施。,33,三.井下十不准制度: 不准带电检修、搬迁电气设备,包括电缆和电线。不准甩掉漏电无压释放器、过流保护装置。不准甩掉漏电断电器、煤电钻综合保护和局部通风机的风电和瓦斯电闭锁装置。不准明火操作,明火打点,明火放炮。不准用铜、铁、铝等金属代替保险丝。停风、停电的采掘工作面,未经瓦斯检查,不准送电。有故障的线路不准强行送电。电气设备的保护装置失灵后,不准送电。失爆的电气设备,不准使用。不准在井下敲打、拆卸矿灯。,34,四.井下供电的三无、四有、两齐、三全、三坚持制度 三无:无鸡爪子,无羊尾巴,无明接头。 四有:有漏电和过流保护装置,有螺丝和弹簧垫,有密封圈和挡板,有接地装置。 两齐:电缆悬挂要整齐,设备硐室要清洁整齐。 三全:防护装置要全,绝缘用具要全,图纸资料要全。 三坚持:坚持使用检漏继电器,坚持使用煤电钻照明和信号综合保护装置,坚持使用风电和瓦斯电闭锁。,35,五、井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。 井下检修、搬迁电气设备时必须采取的安全措施: 停电 检查瓦斯浓度(1.0%以下) 验电 对地放电 开关把手闭锁 挂警示牌 (所有开关把手,在切断电源后都要及时闭锁或上锁,并悬挂“有人工作、不准送电”牌,并且谁停电谁摘牌送电),六、井下电气设备检修,停送电作业的安全检查内容 是否执行工作票制度和制定安全措施,工作票的签发人,工作负责人,操作人是否有不同的安全责任制。 高压停送电的操作是否采用书面申请或其他可靠的联系方式,是否执行谁停电,谁送电的停电制度,是否有约时停送电现象发生,断开的隔离开关的操作机构是否锁住,是否在操作手把上悬挂“有人作业,禁止合闸”的标志牌。,检修和搬迁电气设备时,是否停电,检修是否经过合格的验电器验电,确认无电后再在三相上挂装接地线。 部分停电作业,有无遮挡,检修完恢复送电时,是否由原操作人员取下标志牌,然后合闸送电。 高压线路倒闸操作时,是否实行操作制度和监护制度,操作人员是否填写操作票。 操作时,是否有两人执行,一人操作,一人监护,操作人员是否使用试验合格的绝缘工具,戴绝缘手套,穿绝缘靴或站在绝缘台上。 井下防爆电气设备的运行,维护和修理工作,是否符合防爆性能的各项技术要求,失爆设备是否继续使用。,38,第三讲 矿井防爆电气设备,煤矿井下防止煤尘与瓦斯爆炸的办法可以从两方面入手:一方面是限制他们在空气中的含量(加强通风);另一方面是消除火源。 而电气设备在正常运行或故障的状态下都会出现火花、电弧、热表面等,能成为点燃煤尘与瓦斯的点火源。 因此,在井下使用防爆电气设备,对防止煤尘、瓦斯爆炸具有重要的意义。,39,一、电气设备的防爆措施: 采用隔爆外壳结构:即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(如隔爆开关)。,40,应用安全火花型:即采用本质安全电路,他是通过限制电气设备电路的各种参数(如:低电压、小电流),或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能,使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应都不能点燃周围环境的爆炸性混合物,从而实现电气防爆。常运用于低压通讯、信号、测量仪表等系统中。,41,超前切断电源法:该类电气设备的防爆原理是:当电气设备发生故障之前(如屏蔽电缆被砸压等)利用切断装置提前断开电源,从而防止点燃矿井瓦斯的危险称为超前切断(如增安型照明灯等)。,42,二、防爆电气设备的类型、性能及标志 按矿用防爆型电气设备的国家标准(GB3836-2000)设计制造的不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备,防爆总标志为Ex,用于煤矿井下的有隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、气密型、浇封型和特殊型等。,43,1.隔爆型电气设备“d” 隔爆型电气设备具有既能承受其内部爆炸性气体混合物爆炸产生的爆炸压力,又能防止爆炸物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物的电气设备外壳,从而达到隔爆的性能要求。 隔爆型电气设备的防爆性能是靠隔爆外壳的耐爆性和不传爆性来保证的。,44,隔爆外壳的耐爆性:当外壳内的爆炸性气体混合物爆炸时,在最大爆炸压力作用下,外壳不会变形、损坏,因而爆炸产生的高温高压气体和火焰不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。为此,隔爆外壳应有足够的机械强度,能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。,45,隔爆外壳的不传爆性:隔爆外壳的不传爆性是指当爆炸性混合物在壳内爆炸时所产生的高温气体或火焰,通过外壳各接合面的间隙喷向壳外时能得到足够的冷却,使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。隔爆外壳的不传爆性主要是靠严格控制各接合面的间隙、长度和粗糙度来达到的。要确保隔爆外壳的不传爆性,各接合面的间隙、长度和粗糙度必须符合防爆标准的要求。,46,2.增安型电气设备“e” 他的防爆原理是,在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险温度的矿用电气设备上,采取措施提高安全程度,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,以避免在正常运行或认可的过载条件下出现电弧、火花和危险温度的电气设备。它的防爆性能不如隔爆型的,在有瓦斯、煤尘爆炸的危险场所不能使用增安型电气设备,要求增安型电气设备有有效的防护外壳,绝缘强度等级要提高。防水、防外物能力要强。,47,3.本质安全型电气设备“i” 本质安全型电气设备:是指电气设备全部采用本质安全电路的电气设备。 所谓本质安全电路:就是在规定的试验条件下,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。 其防爆原理是:通过限制电路的电气参数(低电压、小电流),来限制放电能量实现防爆的。 本安型电气设备一般用于控制、信号、通讯、监测仪表上,功率在250W左右。,48,4.浇封型电气设备“m” 防爆原理:是将电气设备可能产生的点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分封浇在浇剂中,避免了这些电气元件与爆炸性混合物的接触,从而使电气设备在正常或认可的过载和故障情况下均不能点燃爆炸性混合物。 浇封的形式有整台浇封,部件浇封。如:电池,熔断器,电压互感器,电动机和变压器的绕组,电缆接头。但注意:浇封部件不能单独在爆炸性环境中使用。,49,5.充砂型电气设备“q” 防爆原理是:外壳内充填石英砂粒,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,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧、火花、外壳或砂粒材料表面的温度均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。 6.气密型电气设备“” 是将电气设备或电气部件置入经气密的外壳内。这种外壳能防止外部可燃性气体进入壳内。,50,7.正压型电气设备“p” 是将电气设备置入外壳内,壳内无可燃性气体释放源;并在壳内充入不燃的保护性气体,使内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,阻止外部爆炸性混合物进入正压外壳的电气设备。 8.特殊型电气设备“s” 凡结构上下属于上述基本防爆类型及其类型组合的电气设备,经充分试验又证明确实具有不引爆设备周围爆炸性气体混合物的设备。,51,9.矿用一般型电气设备“KY” 要求:外壳坚固,封闭,防止从外部能直接接触带电部分。防滴、防溅、防潮性好,有电缆引入装置,并能防止电缆扭转、拔脱和损伤。开关手柄与门盖有联锁。表面温度不超过85,手柄等不超过60。适宜场所:井下无瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。,52,三、防爆电气设备的级别和防护等级 防爆电气设备分成了两大类: 类煤矿井下用 类工厂用的 防护等级:是指防外物和防水的能力。 防外物:是指防止外部固体进入设备内部,防止人体触及设备内的带电体或运动部分的能力。 防水:是防止外部水分进入设备内部产生有害影响的防护性能。 防护等级的表示方法:IP两位数字,如:IP43(表示三级防水能力,四级防外物能力)。,53,外 壳 的 防 护 等 级,54,四、矿用防爆型电气设备的通用要求 使用环境温度:-2040。 设备与电缆连接采用防爆接线盒,引入、引出线采用密封电缆引入装置,并具有防松动,防拔脱措施。 有电气、机械闭锁,有可靠的接地、防松动装置。 塑料外壳采用不燃性或难燃材料。表面绝缘电阻不大于110(9)以防静电积聚。 限制使用铝合金外壳,防止其与铸铁摩擦形成危险温度。,55,五、矿用隔爆型电气设备的失爆 1.失爆:是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。 2.隔爆电气设备常见的失爆现象: 隔爆结合面的失爆:缺螺栓、弹簧垫,螺栓及弹簧垫失去作用,弹簧垫圈未压平或螺栓松动的,螺母未上满扣,螺栓或螺孔滑扣,不透螺孔连接的紧固螺栓透外壳,弹簧垫圈的规格与螺栓不相适应等均为失爆。,56,电缆的引入装置失爆:密封圈老化、破损、失去弹性或有明显的裂纹和变形;配合间隙达不到要求;单孔穿多根电缆;密封圈割开套在电缆上;铠装电缆的终端接线盒没有灌绝缘胶或没有灌到三叉以上,密封圈没有关完全套在电缆护套上的;电缆护套伸进接线室器壁长度不答合规定的(规定为5-15mm);密封圈与电缆护套之间有其它包扎物的等都会引起失爆。,57,(3)外壳失爆:未经检验生产的防爆部件为失爆;外壳有裂纹、开焊、严重变形或外壳镌号码、文字,致使外壳厚度减少;防爆壳内外有严重的锈皮脱落;闭锁装置不全、变形损坏起不到机械闭锁作用;各种观察透明板松动、破裂,或使用普通玻璃的为失爆;未接线的喇叭嘴无密封圈、挡板为失爆,或挡板直径与进线装置内径差大于2,厚度小于2,挡板材质低于钢垫板强度,或有缺陷均为失爆。,5.漏电保护的方式: (1)漏电保护:电网绝缘降到某一数值时动作 (2)选择性漏电保护 :将漏电的回路选择出来动作 (3)漏电闭锁:漏电回路不消除漏电不能送电 漏电保护装置:漏电继电器来实现。 煤矿安全规程规定:每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验;,59,6.漏电保护装置的主要作用有 : (1)防止人身触电。漏电保护可以缩短人身触电的时间 , 降低通过人身的电流 , 从而保证人身的安全。 (2)防止漏电流烧毁电气设备。在电网中出现漏电故障后 ,漏电保护装置首先动作 , 将故障排除 , 避免漏电流长期存在。 (3)防止漏电电流引起矿井瓦斯、煤尘爆炸的危险。 (4)对于由短路引起的接地故障 , 漏电保护还可起短路保护的后备保护作用 , 一旦短路保护装置拒动 , 漏电保护装置还可使开关跳闸。,60,7.煤矿井下低压漏电保护装置应满足要求 : (1) 安全性:漏电保护首先要保证供电安全 , 包括人身安全、矿井安全、设备安全。 (2) 可靠性。漏电保护必须灵敏可靠 , 一是不拒动 , 二是不误动。检漏保护装置本身最好具有自检功能。 (3) 选择性。漏电保护必须具有选择性 , 即切除漏电故障 部分 , 而非故障部分继续运行。这样 , 不仅有利于生产 , 而且 提高了供电的安全性。,8. 电网漏电的监察 安全监察人员应对漏电保护装置的安装、运行、试验等进行现场检查。 (1) 矿井高压电网必须采取措施限制单相接地电容 , 电流不超过 20A 。 (2) 地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上 , 必须装设有选择性的单相接地保护装置;供移动变电站的高压馈电线上,必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。,(3) 井下低压馈电线上,必须装设带漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置。保证自动切断漏电的馈电线 路。 (4) 检漏保护装置应灵敏可靠,发现检漏保护装置有故障 或网络绝缘降低时,应立即停电处理 , 修复后方可送电,严禁 甩掉不用。 (5) 检漏继电器一定要与带跳闸线圈的自动馈电开关一起使用 , 不能在同一电网中使用 2 台或更多的检漏继电器。,(6) 检漏继电器的辅助接地线应是橡套电缆 , 其芯线总面积不小于10平方毫米。辅助接地极应单独设置,规格要求与局部接地极相同,距局部接地极的直线距离不小于5m,不能使用同一个接地极。 (7) 检漏继电器应水平安装在适当高度的支架上 ,并要求动作可靠,便于检查试验。,(8) 值班电工每天必须对检漏装置的运行情况进行一次检查和跳闸试验 , 并有试验记录。检查试验记录内容应符合要求 ; 检漏装置的外观、防爆性能应完好 ; 欧姆表的指示数值应正常 ; 发生故障的设备或电缆在未消除故障以前 , 应禁止投入运行。 (9) 运行中的电气设备绝缘无受潮或进水。,(10) 电缆运行中没有受到机械或外力伤害、挤压、砍砸、过度弯曲而产生裂口。 (11) 电缆与设备连接应牢固 ,运行中无接头松动脱落或与外壳相连或发热烧毁绝缘现象。设备内部导线绝缘无损坏,没有造成与外壳相连。 (12) 操作电气设备时,没有弧光放电产生。,66,二、过流保护 1.过流:是指流过电气设备或电缆的实际电流值超过了规定的额定电流值。 2.产生过流的原因、危害、及保护方式: 在电气系统中产生过流的主要原因有短路、过负荷、断相。 短路:是电流不经过负载,直接短接形成回路。 产生短路的原因:电气设备遭受外部撞击,内部绝缘击穿,带电检修设备等,使电气设备及电缆的电气元件和芯线直接粘接而发生相间短接短路。,67,产生短路的危害:A.在极短的时间内形成很大的电流电弧,烧毁设备,引起火灾,引起煤尘、瓦斯爆炸。B.产生强大的电动力,使电气设备遭受机械破坏。C.引起电网电压的急剧下降,影响其他用户设备的正常运行。 对短路的预防和保护:加强维护和检查,装设短路保护装置。短路保护常用的是熔断器(主保护)和过流继电器来进行过流保护。,68,过负荷:是指流过电气设备或电缆的实际电流超过了额定电流和允许过负荷的时间。 产生过负荷的原因及危害:A.电气设备和电缆的容量选择过小,使正常运行时的负荷电流超过了额定值。B.对生产机械设备误操作。如:刮板机机尾压煤的情况下,连续点动启动(属于重载启动),这样在启动电流的连续冲击下引起电机过热甚至烧毁电机。C.电源电压过低,电机发生机械性堵转(机械特性nM),引起电机过热。,69,过负荷的预防及保护:正确选择电气设备及电缆,正确操作电气设备,保证供电质量。用热继电器来保护由于过负荷产生的故障。 断相:就是在三相交流电路中一相供电线路中断或者在三相电动机中一相绕组断相。 产生断相的原因: A.熔断器一相熔断。 B.电缆与电机开关接线端子连接不牢。 C.电缆芯线一相断线。 D.电机本身的定子绕组与接线端子连接不牢脱落。,三相异步电动机,按转子结构分:,绕线型异步电动机,鼠笼型异步电动机,下面是它主要部件的拆分图。,右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。,鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图,三相绕线型转子结构图,75,产生断相的危害:断相发生后,其转矩变小,在负载不变的情况下,即发生过负荷,烧毁电机。 断相的预防及保护:加强维护保养检查,用过流继电器来保护。 3.过流保护装置的特点: 在过流保护装置中,现在用的电子元件组成的过流保护电路对所有的过流都能起到很好保护作用 。过流保护装置中的保险丝主要是用来保护短路,热继电器主要用来保护过负荷,过流继电器对断相保护好。,76,4.对过流保护装置的要求: 选择性好:保证过电流保护装置动作时,只切除故障部分的电路,其它部分仍能正常工作。 可靠性强:保证设备在正常工作时,过流保护不应误动作,当设备或线路发生故障时,过流保护应可靠动作。 动作迅速:一旦设备或线路发生短路故障,过流保护应迅速动作,尽量减少过流故障造成设备的破坏程度。,在多级保护的场合,为了满足选择性的要求,上一级熔断器的熔断时间一般应大于下一级的多少倍?,77,三、保护接地 漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间,一旦发生漏电,应尽快切断电源,将故障存在的时间减少到最短。而保护接地的侧重点是,使发生的漏电电流限制到最小程度。二者相辅相成,缺一不可。 1.电气系统接地的种类及作用: 工作接地:把电网中的某一点(一般为中性点)与接地极相连。它的作用是:降低人体触电时人体电压(线电压与相电压);迅速切断故障设备(不接时接地电流小,接地时接地电流大,保护的动作就快)。,78,保护接地:把设备的金属外壳与接地极相连。它的作用是:减少人身触电时的触电电流;防止设备漏电时产生火花而引起有害气体的燃烧或爆炸。 重复接地:把零线上的一点或几点一大地作多次连接。它的作用是:降低零线的对地电压;当零线折断时,可使故障程度和范围缩小。 保护接零:把电气设备的金属外壳与零线相连。它的作用是:为了能迅速使保护器动作,切断电源,其原理是当绝缘损坏发生漏电时通过零线形成了单相短路,迫使继电器动作。,79,80,2.保护接地与保护接零的区别: 保护接地是将设备的金属外壳同接地极相连,而保护接零是将设备的金属外壳同零线相连。其主要区别有: 保护原理不同:保护接地是限制漏电后的对地电压,使之不超过安全范围。保护接零是借助零线路使漏电形成单相短路,促使保护装置动作。,81,适用范围不同:保护接地既适用与一般不接地电网又适用于采取其它保护装置的电网,而保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。 线路结构不同:保护接地,电网中可以无工作零线只设保护接地线,而采用保护接零,必须设工作零线利用工作零线做保护接零。,82,3.保护接地的作用原理: 运行中的井下电气设备可能由于内部绝缘损坏,而使其金属外壳(如电动机、开关、变压器等)以及与电气设备所接触的其他金属物上出现危险的对地电压。人体接触后,就可能发生触电危险。这种情况下最可靠的方法就是装设保护接地。,83,保护接地:就是用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分(电动机、变压器等电器的外壳,配电装置金属构件,电缆接线盒等)和埋在地下的接地极连接起来。 保护接地的作用:装设保护接地装置,将带电导体碰壳处的接地电流的大部分经接地装置流入大地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花,由于接地装置的分流作用,使电火花能量大大减小,从而减少了引爆瓦斯、煤尘的危险。,84,有了保护接地,就可将由于绝缘损坏而使电气设备外壳所带的对地电压降到安全数值,当人体接触这些外壳时,不致发生触电危险,从而保护人身安全。 保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。 保护接地原理如下图所示:,85,86,在煤矿不接地低压系统中,如上图所示没有保护接地时,当一相碰壳时,接地电流Ir通过人体入地,再经其它两相对地绝缘电阻形成回路,若忽略电网对地电容,此电流可由下式求出。 Ir=3U/3Rr+R U电网相电压(V); Rr人体电阻(); R电网每相对地的绝缘电阻()。,87,经分析可见,当电网绝缘电阻较低时,则通过人身电流将达到危险值。同时,产生的漏电电流还可能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸。 在这种情况下,若采用如上图所示保护的措施,在电气设备绝缘损坏而使一相带相带电体碰壳时,当人接触外壳,电流将通过人身电阻与接地接装置的接地电阻并联电路入地,再通过其它两相对绝缘电阻回到电源。,88,由于接地电阻的分流作用,通过人身的电流就大大减少。通过人身的电流为: Ir=IaRd/Rr Id通过保护接地极的接地电流(A); Rd保护接地极的接地电阻()。,89,可见,接地电阻Rd愈小则通过人身的电流Ir也愈小,电流大部分由接地极入地。所以,只要适当控制Rd的大小,就可使通过人身的电流小到安全值以内。 采用保护接地后,只要将接地电阻限制在规定范围内就可使流动人体电流不超过安全极限电流(30mA),达到预防人体触电的问题。,90,此外,装设保护接地后,当电气设备外壳带电时,接地电流也大部分经过保护接地装置而入地,只有很少一部分漏电电流经电器外壳接地,当外壳与地因接触不良而出现裸露的电火花时,电火花的能量大为减弱,减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。,91,4.井下接地网的构成: 井下设备分散,而且供电距离又远,很难用一个集中的接地装置来满足保护接地的要求,所以在井下设主接地极(在中央变电所)沿供电线路埋设局部接地极,在井下形成一个保护接地网。 井下保护接地网主要由主接地极、局部接地极,接地母线、辅助接地母线,接地导线和连接导线,接地支线等几个部分组成。,92,93,5.井下保护接地网的作用: 多个接地体并联后,总接地电阻为单个接地电阻的并联值,且小于任一个接地电阻,而通过人身的电流与保护接地电阻成正比。保护接地电阻愈小,分流作用愈大,通过人身电流愈小,这样多个接地体并联后,可使保护接地的作用更好。 同样,若局部接地极失效,附近电气设备外壳带电,由于设备外壳与接地网连接,能起到保护和用。,94,6.对保护接地的要求: 36 V以上电压的电气设备与电缆的金属外皮必须要装设保护接地。 接地网上任一点的接地电阻值都不超过2。 移动式与手持式电气设备到局部接地极之间保护用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值不得超过1。,95,所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置,应与主接地极形成一个总接地网。 其中主接地极设在主、副水仓内,要求主接地极用截面积S0.75,厚度5的耐腐蚀的钢板制成。 对钻孔中敷设的电缆与主接地极不能连接时,应该单独形成一个接地网,接地电阻不得超过2。,96,局部接地极可设置在水沟内或就近潮湿的地方。水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6 、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成,并平放在水沟中。也可用钢管埋入地下(35mm 1.5m 5通孔20个 22mm 1m 2根钢管相距5m以上通孔各10个)。,97,连接主接地极的接地母线,应采用截面积不小于50m 的铜线,或截面不小于100m 的镀锌铁线,或厚度不小于4、截面积不小于100m 的扁钢。 井下严禁用铝导体作接地极和接地导线。 严禁串联接地。 橡套电缆的接地芯线,除用作监测接地回路外,不得兼做他用。,98,设备的保护接地,由维修人员每周至少进行一次表面检查。主接地极每年要从水仓中提出来详细检查一次。 接地电阻的测定,要有专人负责,每季至少检查一次。 发现电气设备的保护接地装置损坏或有其他影响其保护性能的问题时,在没有修复前,禁止送电使用。,99,四、综合保护装置 1.电动机综合保护器: 电动机综合保护器,是保证电动机安全运转的多功能综合保护器。具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护功能及远程控制功能。 如:JDB120、225A型综合保护器,具有短路、过负荷、断相、漏电闭锁功能,可与矿用磁力启动器配合使用,完成对电动机的保护。,100,主要是由取样电路完成保护功能的。取样电路中,由电流互感器,信号变换电路,整定电路组成。 在主电路中的A,B,C每相加装了一个电流互感器,在二次侧输出电流信号,然后通过电阻转换成电压信号,电压信号经电路中的二极管和电容器组成的整流滤波,形成了所需要的直流信号电压,为同时反映过负荷、短路、断相三种故障信号,将直流信号电压并联输出,同时将其用6个二极管组成的或门电路进行综合。,101,这样便可根据电动机工作电路中出现的故障,实现过负荷、短路、断相的分析和判断。 为了能够对保护器的性能进行定期检查,可以利用漏电试验开关与过载试验开关进行相应的试验。 试验的程序是:断开电路的隔离开关打开保护器外壳将试验开关拨到试验位置合上保护器的外壳合上隔离开关试验。 以上程序严格执行,不得违反操作规程。,102,根据电动机综合保护器在工作中出现保护性动作,可判别故障性质,判别的原则是: 磁力启动器停止工作时,如果不能启动属于漏电故障。 磁力启动器工作时发生跳闸,并且经一定延时后可以重新启动过载、断相故障。 磁力启动器工作时跳闸后,不能再次启动短路故障。,103,2.煤电钻综合保护器: 煤电钻是采掘工作面的工具之一。由于井下工作环境恶劣,煤电钻与人接触频繁,虽然电压不高、功率不大,有127V专用电源,但因漏电、短路造成操作人员触电和引起瓦斯爆炸的事故仍时有发生。 煤矿安全规程规定,煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻功能的综合保护装置。而且每班使用前,必须对煤电钻综合保护装置进行一次跳闸试验。,104,煤电钻从结构上分为两种,一种是不带主变压器,需KSG配套使用来得到127V电源;一种是自带主变压器的,实现127V直接使用。 现在常用的KSGZ4/1140煤电钻综合保护器采用了载频短路保护,对4电缆保护距离可以达到300。本装置由五大保护回路组成,即:先导回路、维持电路、漏电保护电路、载频式短路保护、执行电路组成。,105,煤电钻综合保护器的主要功能有: 实现过负荷、短路保护。 有检漏和远方停送电功能。 提供127V电源功能。 实现了煤电钻不工作时,负荷电缆不带电的功能。,106,煤电钻维持电路的作用: 煤电钻不工作时负荷电缆不带电功能,是由煤电钻的维持电路来完成,维持电路的工作过程是,当煤电钻正常工作时,维持电路不工作,当煤电钻停止工作时由维持电路把主电源切断,同时保持信号操作电源,为再次启动煤电钻做好准备。,107,第五讲 矿用电缆,煤矿井下的环境要求井下供电线路必须使用电缆。井下电缆容易受潮和遭到机械损伤,发生漏电、短路的机会较多,因而电缆时井下供电安全方面的一个最薄弱环节。为了确保井下供电安全,就必须对电缆进行正确的选择、安装和使用,并精心维护保养。 本讲中主要对矿用动力电缆的结构性能、敷设、试验及故障及处理进行全面的分析,为安全供电和正确使用电缆提供必要的知识和技能。,河南省新密市“3.15”煤矿事故致25人遇难 2010年3月15日20时30分左右,河南省郑州新密市东兴煤业公司主井西大巷发生电缆着火事故,当班入井31人,其中6人安全升井,25人被困。当地政府立即组织救护队员下井全力搜救,16日2时,抢救工作结束,被25人中毒遇难。 新密市东兴煤业有限公司属于集体矿井,原来年生产能力6万吨,技改后将被提升为年生产能力15万吨。,电缆着火25名矿工丧命 东兴煤业有限公司属于集体矿井,原来年生产能力6万吨,技改后年生产能力15万吨。矿上工人介绍,从去年10月份开始,这个煤矿就一直在生产。这也从矿上的老工人崔文那里得到了印证。 42岁的徐州人崔文说自己从死亡边缘捡回了条命。原来,他也是下午4点班,“但我前天感觉头晕,就偷懒没下井。”他说。 据说,当时领队还曾给他100元,鼓励他下井,可他就是没下
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