1、煤矿电气安全技术,目 录,第一章 井下电气安全的基本问题第二章 矿井的安全供电第三章 供电系统的保护第四章 电气设备的防爆 第五章 井下电缆安全技术,提要:研究煤矿井下安全用电，首先必须了解煤矿井下供电与其他企业有什么不同，井下有什么特殊工作环境，以便在供电技术上和管理措施上适应这个环境，以此而达到安全用电的目的。,第一节 井下电气设备的工作环境第二节 井下电火花的产生及危害第三节 电流引爆瓦斯、煤尘的防治第四节 井下触电事故发生的机理,第一章 井下电气安全的基本问题,1、井下巷道、硐室和采掘工作面的空间狭窄；2、电气设备及电缆线路易受机械损伤；3、井下空气潮湿，易使设备绝缘下降；4、井下有瓦2、斯、煤尘，电气火花可使其爆炸和燃烧;5、井下有些机电硐室和巷道的温度较高，而电气设备的散热条件较差，电气设备容易过热损坏。,第一节,井下电气设备的工作环境,湿度一般在95%以上，且机电硐室和巷道经常有滴水和淋水，电气设备很容易受潮。,因此电气设备的体积受到限制，且使人体接触电气设备、电缆的机会较多，容易发生触电事故。,井下由于岩石和煤层都存在压力，常会发生冒顶和片帮事故，使电气设备、电缆很容易受到砸、碰、挤、压而损坏。,6、井下机电设备移动频繁，故障几率增加。,采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动，使用设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载。,7、由于井下地质条件发生变化或在雨季期间，井下3、有发生突然出水的可能。,其出水量往往为正常井下涌水量的几倍或几十倍。,8、井下如发生停电事故，超过一定时间后，可能发生淹井、瓦斯积聚事故。,案例1：2004年3月1日23时20分，山西介休市连富镇金山坡煤矿（乡镇）发生瓦斯爆炸，28人遇难。主要原因：该矿为单回路供电，停电后在备用发电机又故障，造成巷道停电、停风、瓦斯聚集，在停电停风后又没有撤出井下作业人员，没有排放瓦斯就送电开工，开关失爆，产生电弧，造成瓦斯爆炸。,煤矿安全规程第124条规定：因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施。主要通风机停止运转时，受停风影响的地点，必须立即停止工作，切断电源，撤出人员 煤矿安全规程4、第129条规定：使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯，只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。,煤矿安全规程第441条规定：年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。,井下安全供用电的“十不准”中明确规定：停风停电的采掘工作面，未经检查瓦斯，不准送电。,一、井下产生电火花的原因 1.电气设备故障运行产生灼热的导体;2.使用施工质量低劣的电缆接线盒，及非矿用电缆；3.使用失爆的电气设备和电器；45、.井下油浸设备运行时发生相间弧光短路;5.运行中的电气设备散热不良；6.带电搬迁,带电检修；7.井下使用非抗静电材料；8.金属、岩石等的撞击、摩擦。,第二节,电火花产生的原因及危害,二、井下产生电火花的危害 1.灼热的导体可使易燃物燃烧，引起电气火灾。甚至引发瓦斯煤尘爆炸。2.质量低劣的电缆接线盒及非矿用电气设备、电缆，造成安全隐患，极易发生电气故障，引发矿井火灾、瓦斯煤尘爆炸。3.电气设备失去防爆性能，在设备正常运行产生的电火花或电弧也有可能引起瓦斯、煤尘爆炸。4.运行中的电气设备散热不良，温度升高，会引起覆盖物燃烧，引发矿井火灾。5.带电搬迁,带电检修，使人触电伤亡，短路火花还会引发矿井瓦6、斯煤尘爆炸。6.撞击摩擦产生电火花，能引起矿井瓦斯煤尘爆炸,案例8：1994年11月13日12时15分，吉林省辽源矿务局泰信矿四井发生特别重大煤尘爆炸事故，死亡79人，受伤129人。直接经济损失320万元。事故主要原因：该矿暗井绞车道煤尘堆积，且粉尘细小干燥，超载提拉车致使矿车鸭嘴断裂跑车，同时撞击摩擦产生摩擦火花引起煤尘爆炸。,案例2：1994年5月21日四川宜宾地区高县腾龙乡（乡办）磨盘村矿，由于放炮飞石将电缆砸坏破损，当工作电流流经破损处渐使导体发热，绝缘烧毁造成短路，瞬间产生电火花，引燃瓦斯，瓦斯燃烧火焰引发瓦斯连续爆炸。致使36人死亡。,案例4：2005年3月17日，重庆市奉节县新政7、乡苏龙寺煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，19人遇难。瓦斯爆炸主要原因：由于通风不合理造成采掘工作面瓦斯积聚，煤电钻防爆插销失爆，打钻时产生电火花，引起瓦斯爆炸。,案例9：2005年7月11日2时30分，新疆阜康市神龙煤矿（民营）发生特大瓦斯爆炸，死亡81人,2人下落不明。瓦斯爆炸原因：该矿属严重超能力、超强度开采，导致井下瓦斯不能安全有效排出，采掘工作面瓦斯含量严重超限，瓦斯监控系统不能有效断电，工作中撞击火花引爆瓦斯。,案例5：1995年1月17日20时45分：广西忻城县古蓬俭豆联营煤井（乡镇）发生瓦斯爆炸。造成19人死亡，5人失踪。巷道垮塌、井筒冲坏的恶果。瓦斯爆炸的原因：井下巷道冒顶堵塞通风口8、，停风5小时，导致瓦斯积聚，一盏60瓦照明灯覆盖物，被引燃起火而引发瓦斯爆炸。,案例3：2005年2月14日15时01分，辽宁省阜新矿业集团孙家湾煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，导致214人死亡，30人受伤。直接经济损失达4968.9万元。事故原因：发生爆源的照明信号综合保护装置是未经防爆检查而入井的假冒伪劣产品，运行中发生故障，检修时产生电火花引爆瓦斯。,案例7：2005年11月27日黑龙江龙煤集团七台河分公司东风煤矿井下发生特大瓦斯爆炸，171人遇难。,见图,案例6：1996年11月27日12时9分，山西大同市新荣区郭家窑乡东村煤矿井下发生瓦斯煤尘爆炸事故，死亡110人，4人下落不明，直接经济损9、失约976万元。该矿井1990年经大同市煤炭设计室进行扩建设计时矿井生产能力由12万吨/年增至21万吨/年，采矿许可证注明矿山规模30万吨/年。1996年实际生产原煤42万吨/年。事故原因：该矿属严重违反以风定产原则，超设计能力，超负荷开采。通风、瓦斯、煤尘、机电管理混乱，使矿井生产处于无风、微风、循环风状态，造成瓦斯积聚。当电工带电检修80型开关时，产生电火花引爆瓦斯进而震起巷道积尘，煤尘参与爆炸。,灼热的导体,带电作业,瓦斯爆炸,煤尘爆炸,电火花的产生及危害,煤尘爆炸,失爆设备,接线盒缺陷,摩擦起电,设备散热不良,间相短路,井下发生火灾，危及井下作业人员及矿井安全。为了防止电气火灾的发生，10、必须采取相应的预防措施。,正确选择和使用电气设备；装设相应的继电保护装置；保证电气设备的施工质量；电缆的敷设和使用要严格执行煤矿安全规程规定；电气设备使用的变压器油应定期取样试验；运行中的电气设备应经常进行煤尘覆盖清理。,定期检查维护电气设备，保证电气设备经常处于性能良好的状态，严禁电缆线路出现鸡爪子、羊尾巴、明接头等；井下硐室及木支架巷道内一律不允许使用带黄麻外护层的电缆。未经专职人员检查“产品合格证”“煤矿矿用安全标志”的电气设备，严禁下井运行。,1、瓦斯爆炸 2、煤尘爆炸,电流引起瓦斯煤尘爆炸的防治,二、瓦斯煤尘爆炸直接原因（火源）分析 1、井下爆炸事故中，放炮引起火源占一半左右；2、电11、气设备失爆引起火源；3、撞击、摩擦引起火源；4、带电检修、搬迁设备引起火源；5、乡镇煤矿中明电和抽烟引起火源。,第三节,一、电流引爆瓦斯、煤尘的因素,山西焦煤集团屯兰煤矿“2.22”特别重大瓦斯爆炸事故,该矿于1988年10月开工建设，2002年正式投产，2008年核定生产能力为500万吨/年，可采储量6.28亿吨，现开采2.3#和8#煤层,属高瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量229.81 m3/min，相对瓦斯涌出量26.99 m3/t。矿井瓦斯抽采率为25-30%。该矿持有采矿许可证、安全生产许可证、煤炭生产许可证、工商营业执照、矿长安全资格证、矿长资格证,均在有效期内。2009年2月22日2时212、0分，山西焦煤集团公司屯兰矿井下发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成78人死亡，114人受伤(其中重伤5人)，直接经济损失2386.94万元。是国务院安委办确定的2009年全国煤矿瓦斯治理体系建设示范达标矿井,1号联络巷示意图,直接原因：1.该矿南四盘区12403工作面1号联络巷微风，巷内煤壁涌出的瓦斯局部积聚达到爆炸界限;2.联络巷内的隔爆型电气开关内爆炸生成物冲出壳外，引爆壳外瓦斯;3.爆炸破坏瓦斯抽放管路，管路内瓦斯参与爆炸。,技术原因：1.南四盘区12403工作面1号联络巷微风，导致瓦斯局部积聚达到爆炸界限。2.1号联络巷通风机开关安设位置不当，处于瓦斯易积聚区。3.1号联络巷安装通风机和开13、关后,仅在风机吸风口检查瓦斯。,接线腔有过火痕迹、接线柱有放电痕迹、隔爆面有爆炸生成物向外喷射痕迹,1号联络巷引爆瓦斯的开关接线腔隔爆面上喷射高温气体的痕迹,山西晋城煤业集团寺河矿“2.1”特大瓦斯爆炸事故2006.2.1东二盘区在调风时瓦斯积聚、违章放炮致使金属网放电产生火花引爆瓦斯，造成一次死亡23人2002年投产，2005年省煤炭局核定1080万t/年，2005年生产1019万t2004年重庆分院鉴定无煤尘爆炸危险、煤层不易自燃2005年8月份鉴定：绝对瓦斯涌出量479.72m3/min，相对瓦斯涌出量22.30m3/t，为高瓦斯矿井测定东区3煤层原始瓦斯压力为0.29MPa，煤层瓦斯含14、量为9.03m3/t,煤层透气性系数为56.74195.392/MPa2.d，瓦斯放散初速度4045，煤的坚固性系数为1.41.5。装备一流、单井规模全省最大，全国煤矿瓦斯治理方面的一面旗帜，2003年国家煤监局召开现场会,瓦斯爆炸,氧含量12%,瓦斯5-16%,点燃温度650750,矿井瓦斯爆炸的危害：1.爆炸产生高温。瞬间温度可高达18502650 2.爆炸产生高压冲击波。气体压力是爆炸前的710倍以上。3.爆炸产生大量有毒有害气体。CO浓度可达2%4%,具有爆炸性煤尘.,煤尘爆炸,高温火源700800,井下瓦斯煤尘爆炸时，会产生高温、高压冲击波及大量的有毒有害气体，对人身安全和整个矿井都15、将造成极大的威胁。因此，必须采取有力的措施。杜绝这类事故的发生。,案例11：1991年4月21日，山西某矿（乡镇）井下发生一起因煤电钻漏电火花引发的瓦斯、煤尘爆炸事故，死亡147人。事故经过：21日早8点到下午2点30分停电，从2点至2点15分共有138人相继入井（未出坑9人），启动局扇将202工作面的瓦斯排到203工作面，使203工作面瓦斯严重超限。4点05分掘进工作面工人打眼试钻时产生电火花，引起瓦斯爆炸，爆炸的冲击波扬起全矿巷道的积尘，造成了全矿井多处煤尘连续爆炸。巷道冒落103处约350米，通风设施全部摧毁。致使井下当班作业人员全部遇难。,四、防止瓦斯煤尘爆炸的措施：1、限制瓦斯、煤尘16、在空气中的含量，将其严格控制在规程规定的范围内。2、消除井下各种引爆火源和降低热源 度。3、加强培训，增强各级人员的安全生产意识，管理、生产技能。4、确保安全投入。,1.限制电火花的能量(使其低于最小点燃火花能量0.28mJ)；2.使用隔爆外壳(将设备正常运行中产生的电弧封闭在隔爆外壳内)；3.加强井下电网绝缘监视(避免由于电网漏电电流点燃瓦斯、煤尘)4.采用超前切断技术等。,井下触电事故发生的机理,触电事故：人体触及带电体或接近高压带电体时电流对人体的伤害。,1、触电的危险,触电,电流对人体内部器官造成的伤害。,电 击:,强电流或电弧对人体表面造成的烧伤、烙伤等。,电 伤：,第四节,两相触电17、人体同时接触带电的两 根相线（火线）的触电。造成触电的原因,两相触电,触电方式,接触性触电,非接触性触电,单相触电,单相触电-人体接触一相带电导体的触电。触电的危险程度取决于电网中性点是否接地和触电环境。,2、触电的方式,非接触触电是当人体靠近高压带电体，在距离小于或等于放电距离时，人与带电体之间产生放电而引起的触电。,中性点直接接地系统,Uc,660V系统中人身触电电流为380mA380V系统中人身触电电流为220mA,Ir,Rr,a,b,c,Ub,Ua,U,煤矿安全规程第443条规定；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。,安全电流30m18、A,人体允许接触带电 体的时间(30mA),安全电压由公式U=IR知道:安全电压取决于人体电阻和安全电流的大小.一般情况下 干燥为40V,潮湿为12V.,从表格知道:通过人体的极限安全电流为30mA.s,触电原因,3、防止人身触电的措施,井下防止人身触电的主要措施有：(1)采用使人体不能触及或接近带电体的措施；将带电体隔离,高挂或封闭;(2)设置电气设备保护接地装置；(3)在供电系统中设置漏电保护装置；(4)对人体经常接触的设备采用低电压供电；(5)维修电气装置时使用安全工具。(6)井下变压器及向井下供电的变压器，中性点严禁直接接地。(7)严禁攀扶电缆。,提要:电能是煤矿生产的主要动力能源,保19、证对煤矿进行安全、可靠、经济、合理的供电，对保证安全生产，提高经济效益有着十分重要的意义。,第一节 煤矿企业对供电的要求第二节 综采工作面的供电第三节 掘进工作面的供电,第二章 矿井供电系统,凡是停电没有大的影响的用户。如：家属区用电,凡停电可能人员伤亡、设备破坏、造成大量经济损失的用电户。如:主排水泵、主通风机、中央变电所,一、煤矿用电用户分类煤矿企业中用电用户一般分为三类 一类用户（一级负荷）：二类用户（二级负荷）：三类用户（三级负荷）：,凡是停电可能造成大量减产、造成一定经济损失的用电户。如：运输设备,煤矿企业对供电的要求,第一节,1、供电可靠：即要求供电不间断；2、供电安全：具有完备的20、电气保护设施和管理制度；3、技术合理：保证供电质量及充足的供电能力，4、供电经济：力求供电系统简单，安装运行方便。,供电质量指电压、频率允许波动的范围。电源电压偏移不超过5%；电源频率偏移不超过0.2%Hz0.5%Hz。供电质量不合格，会使用电设备的性能恶化。,二、供电要求,电压 等级,36V,127V,220V,380V,660V,1140V,3300V,6000V,35kV,110kV,三、煤矿常用的电压等级,井下电气设备的控制回路与局部照明。远距离控制线路的额定电压不超过36V,井下照明及手持式设备、电话及信号装置。,用于矿井地面照明,小煤矿井下动力电源,用于井下采掘工作面动力设备。,井21、下综合机械化采煤工作面。井下各配电电压和各种电气设备额定低压不超过1140V。,双高（高产、高效）工作面用电。采区电气设备使用3300V供电时必须制定专门的安全措施,地面及井下高压动力设备及井下供电电压。,井下高压不超过10000V=10KV。矿区内部联系的地方性电站电压。用于矿井地面低压动力及井下部分电力用电。（了解）,矿区与外部联系的区域性电站电压。用于矿井地面低压动力及井下部分电力用电。（了解）,煤矿安全规程对矿井供电的规定,1、每一矿井应有两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路仍能担负矿井全部负荷。2、矿井的两回电源线路上，都不得分接任何负荷。3、正常时，如果采用一回路运22、行方式，另一回路应带电备用。4、10kV及其以下的矿井架空电源线路，不得共杆架设。5、矿井电源线路上，严禁装设负荷定量器。6、电气设备必须在额定值下运行。7、采用单回路供电的小煤矿必须设有可靠的备用电源。（年产60000吨矿井),第二节,采区变电所是采区用电的中心，他的电源由中央变电所提供，其主要任务是将高压电能变为低压电能，并将此电能分配到采区工作面用电设备上。综采工作面的用电设备较多，单机容量大，工作面走向长度长，为保证供电质量，现多采用移动变电站进行供电。移动变电站,高压开关室（高压开关）,干式变压器,低压开关室（低压馈电开关）,综采工作面供电安全,7.5kW水泵,综采工作面供电系统,移23、动变电站的低压馈电开关对所馈出的电缆线路和配电点进行控制和保护；防爆真空磁力启动器对所带电动机实现控制和保护。,移变,6KV,6KV,1140V,1140V,1、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：有漏电和过电流保护装置，有螺钉和弹簧垫,有密封圈和挡板，有接地装置两齐：电缆悬挂整齐，设备硐室清洁整齐三全：防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全。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，坚持使用风电、瓦斯断电闭锁。,2、井下供用电十不准制度：不准带电检修；不准甩掉无压释放器、过电流保护装置；不准甩掉漏电断电器、煤电钻照明信号综合保护和局部24、通风机、瓦斯电闭锁、风电闭锁装置;不准明火操作，明火打点，明火放炮;不准用铜、铝、铁丝等代替保险丝；停风、停电的采掘工作面，未经检查瓦斯，不准送电；有故障的线路不准强行送电；电气保护装置失灵后不准送电；失爆设备、失爆电器，不准送电；不准在井下拆卸矿灯。,掘进工作面的动力电源由采区变电所高压配电箱经移动变电站供电。,局部通风机由采区变电所专用高压配电箱经干式变压器以“三专”供电方式供电，即：专用变压器、专用开关、专用电缆。,掘进工作面的供电,掘进工作面的供电遵循工作面动力电源与局部通风机电源分开供电的原则：,第三节,动力电源,综掘工作面供电系统,BGP6-6,来自中变,1,2,3,采区变电所,专25、用开关,专用变压器,正常工作中，供风区域内检测点瓦斯超限，立即切断相应的动力电源。,局部通风机停止运转时，立即切断供风区域内的动力电源。,局部通风机专用线路,据统计在掘进过程中发生的瓦斯煤尘爆炸事故占煤矿该类事故的80%以上，因此研究推广使用安全、可靠、有效的通风技术，建立安全保障系统，防止事故发生是煤矿安全的重要课题之一。近年来我国煤矿实施了综合治理措施和新技术的使用，取得了显著效果。双风机、双电源、自动切换和风筒自动倒风装置，即为其中之一。,为了防止停风和瓦斯超限时发生爆炸事故，“二闭锁”必须满足如下要求：局部通风机停止运转时立即切断供风区域内的动力电源；局部通风机起动前，若供风区域内瓦斯26、超限，局部通风机不能启动，解除瓦斯闭锁启动局部通风机排放瓦斯后才能正常运转；局部通风机启动，工作面风量符合要求后才可向供风区域内送电；正常工作中，供风区域内检测点瓦斯超限切断相应的动力电源时，局部通风机仍照常运转。,案例12：前面案例中的2005年7月11日2时30分，新疆阜康市神龙煤矿（民营）发生特大瓦斯爆炸的事故，就是“二闭锁”保护失灵的案例。在事故中，死亡83人,仅有4人生还。瓦斯爆炸原因：该矿为高瓦斯矿井，设计能力3万吨/年，正在进行9万吨/年改造，实际当年完成产量29万吨/年。属严重超能力、超强度开采，通风能力严重不足，致使井下瓦斯不能安全有效排出，导致采掘工作面瓦斯含量严重超限，埋27、下了事故隐患。该矿瓦斯监控系统由于使用管理混乱，当掘进工作面瓦斯超限时，不能有效断电，未起到监控作用。工作中产生的火花引起瓦斯爆炸。,“三专”供电保证了掘进工作面通风机电源不受动力设备的干扰，当瓦斯超限断电时通风机仍能正常运转排放瓦斯。,“二闭锁”的使用保证了掘进工作面实现先通风后送电，停风断电、瓦超断电的闭锁关系。只有当局部通风机正常运转后，才可向供风区域内的动力设备送电的原则，有效地控制了引爆火花的产生。,采掘工作面采用“三专”“二闭锁”的安全意义,要点：井下过电流保护、漏电保护和保护接地对保证井下安全供用电起着重要的作用，三者相辅相成，缺一不可。,第一节 漏电保护第二节 过电流保护第三节28、 保护接地,第三章 煤矿井下电网的保护,分散性漏电：某条线路的整体绝缘水 平均降到安全值以下。,一、漏电及其原因1、漏电：当绝缘老化或突发性故障时，对地电阻降低，电网对地泄漏电流增加，称为 漏电。,漏电,集中性漏电：漏电发生在电网的某处或 某一点。,2、漏电的性质：,第一节 井下低压电网的漏电保护,3、常见漏电故障的原因,在井下产生漏电的根本原因是由于电网绝缘电阻降低所造成的。（1）对电气设备、电缆的检查维护不细，使用不当。（2）电气设备、电缆选择不合适，造成长期过负荷运行而发热使绝缘下降。（3）两台变压器并联，电缆线路太长，开关、电机等设备台数很多也会使绝缘电阻下降。,电缆被砸、过分弯曲而使29、电缆外皮出现裂隙。开关、电机受潮或进水而使绝缘降低。设备、电缆不能定期升井检修干燥，常年在井下使用使绝缘降低。,二、漏电保护的主要作用:能够防止人身触电。能够不间断地监视采区低压电网的绝缘状态，以便防止其绝缘恶化。补偿电容电流。减小漏电电流的危害。防止漏电流烧毁电气设备。保护装置动作，迅速切断电源,避免漏电电流长期存在。可起到短路保护的后备保护。短路保护拒动时，漏电保护可使开关跳闸。选择性漏电保护装置的使用可缩小漏电的停电范围，有利于故障的查找。,漏电保护方式,直流检测式漏电保护,零序电流方向式漏电保护,旁路接地式漏电保护,三、漏电保护方式,漏电保护原理 漏电继电器利用直流电源进行绝缘监视，当30、电网绝缘低于规定值或人身触电时，漏电继电器动作实现保护。,自动复电式漏电保护,漏电保护原理,a,b,c,ZJ,SK,DW,TQ,ZJ,LK,大于安全电流 30mA,流过检测回路电流增加，执行继电器动作，线路跳闸断电，实现保护。,一、过电流的种类 过电流是指电气设备的实际工作电流大于规定电流值。过电流会使电气设备的绝缘老化;降低使用寿命;造成电气设备烧毁;引发电气火灾;引爆瓦斯和煤尘。,过电流,短路过电流,过负荷过电流,断相过电流,第二节 过电流保护,1、短路过电流,在电网和电气设备中，若不同相线之间通过导体直接短路或通过弧光放电短路均会产生短路过电流，在变压器中性点不接地的供电系统中，短路故障31、有三相短路、两相短路。,2、过负荷过电流,过负荷是指电气设备的工作电流不仅超过了额定电流值，而且超了允许的过负荷时间。过负荷电流一般比额定电流大12倍。是烧毁电动机的主要原因。,造成电动机过负荷的主要原因：（1）电源电压低；（2）频繁启动；（3）机械卡堵等。,3、断相过电流,三相电动机在运行过程中出现一相断线，这时电动机仍 然运转。但输出的转矩比三相运行时要小的多，由于机械负荷不变，电机的工作电流比正常时的工作电流大的多，从而造成过负荷。造成断相的主要原因：（1）熔断器熔断；（2）电缆芯线有一相断线；（3）电缆与电动机或开关的连接线脱落等。,二、过电流保护装置,目前煤矿井下低压电网过流保护装置32、主要有电磁式过流继电器、热继电器、熔断器等。（一）短路保护装置 1、对短路保护装置的要求（1）动作迅速。即在短路发生后，在短路电流还没有造成危害之前，保护装置就动作，使开关跳闸，切断短路电流。,(2)动作要有选择性。是指故障发生后，保护装置的动作仅切断故障线路的电源，非故障线路不被切断，以免扩大停电范围。如图所示。,2#,3#,D,6kV,6kV,风井1#线,d,主通风机房,地面变电所,1#,(3)动作可靠。在线路和电气设备发生短路时，保护装置应能可靠动作，同时在未发生短路故障时，即使线路或电气设备通过最大的正常电流，保护装置也不动作，即不发生误动作。(4)动作灵敏。当线路或电气设备出现最小短33、路电流时，短路保护装置也能可靠动作。短路保护装置的动作灵敏性，通常用“灵敏度”或灵敏系数这一指标来衡量。灵敏系数通常用KS表示，其定义是保护装置保护范围内最远端的两相最小短路电流Id(2)对保护装置整定动作电流值Iz之比，即：Ks=Id(2)/Iz1.5,2、常用的短路保护装置 熔断器 熔断器通常用低熔点（200400度）的铅、锡锌合金制成，串接在被保护的电气设备的主电路中，当发生短路时流过熔体的大电流使熔体温度急剧升高并将它熔断，从而将故障线路与电源分开达到保护的目的。因此严禁使用熔点较高的铁丝、铜丝等代替熔体。煤矿井下多用熔断器保护电气设备的三相短路和两相短路，因此对煤矿井下的电气设备和供34、电线路，通常只在它们的两相线路中串接有熔断器。而在地面的低压系统有可能发生单相接地短路，故在三相中都接有熔断器。,(2)、电磁式过流继电器,电磁式过流继电器主要装设在DW10、DW15、DW16系列框架式空气断路器以及DZ系列空气断路器组成的矿用隔爆型馈电开关中。是一种直接动作的一次式过流继电器。作为变压器二次侧总的或配出线路的短路保护装置。当继电器的动作电流一经整定好后，只要流过继电器线圈的电流达到或超过整定值时，继电器就迅速动作。实现保护。,a,b,c,电磁式过流继电器动作示意图,2铁芯,3衔铁,4冲杆,5弹簧,6.7固定,8挂钩,9弹簧,当线路或所带负荷（如电动机）发生故障时，流过线路和35、继电器线圈的电流是短路电流，铁芯吸力剧增，足以克服弹簧5的反作用力，因而吸动衔铁3，带动冲杆4将挂钩8打开，DW开关的主触头在储能弹簧9的作用下被拉断开，从而切断故障线路电源，实现短路保护。,1线圈,（二）、过负荷保护装置 1、对过负荷保护的要求 电气设备过负荷后温度会超过正常允许值，但要超过所用绝缘材料的极限允许温度，达到故障的程度，则要经过一段时间。就是说，任何电气设备过负荷后，都有一个允许过负荷时间，只要过负荷后的延续运行时间不超过允许值，就没有必要切断电气设备的电源，因而也就不要求保护装置动作。当延续时间超过允许值之后，则要求保护装置迅速动作,切断故障电源。,过负荷保护装置与短路保护装36、置的主要区别，就在于对过负荷保护装置 的动作要求有一段延时。,（1）热继电器 一种依靠双金属片受热变形而动作的保护装置。（2）限流热继电器 限流热继电器是由双金属片式热继电器和电磁式过流继电器组合而成的一个整体，装在QC83-120型和QC83-225型隔爆磁力启动器中，可对井下电动机（如80型采煤机电动机、44型刮板运输机电动机等）同时进行过负荷合和短路保护。,2、常用过负荷保护装置,(三)、断相保护装置,为了获得可靠的断相保护，采用由晶体管线路构成的断相保护装置，这是一种集过负荷保护、短路保护和断相保护于一体的综合保护装置。晶体管过流综合保护装置具有以下优点：1、调整方便。在过流综合保护装37、置中，都是通过电位器来调节过负荷和短路保护部分的动作电流值，因而整定方便、调解范围广。,2、保护功能齐全。可以克服一些磁力启动器中过流保护装置不齐全的缺点。3、保护可靠。对过负荷保护利用电容充电模拟电动机的发热，比用双金属片的模拟更接近实际，因而保护电动机的断相和过负荷更加可靠。4.保护装置的体积小、重量轻，结构为插件式，适合开关控制额定的电压为380V、660V、额定电流有80、120、225的等。,三、过流故障的预防 1、正确选择电气设备：为防止电气设备的绝缘被过高的电压击穿，所选电气设备的额定电压必须与所在电网的额定电压相适应，2、为防止电气设备长期过电流运行而导致过热，所以选电气设备的38、额定电流必须大于至少等于他的常时最大实际工作电流。3、移动电气设备的橡套电缆，其主芯线的最小截面积应满足机械强度要求，防止发生断相故障。4、对于高压和低压开关设备，必须验算他们切断短路电流的能力。,规程第456条：必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。,各类电气设备应具备的过流保护,低压电动机,由采区变电所移动变电站或配电点引出的馈电线上,井下高压电动机和动力变压器高压侧,断相保护,欠电压保护,过负荷保护,短路保护,保护种类,保护设备,一、保护接地的作用 将电气设备正常情况下不带电的金属部分，39、用导线与埋在地下的保护接地极连接起来的做法称为保护接地。1.利用保护接地装置的分流作用，使通过人身的电流大大减少，从而保证人身安全。2.利用保护接地装置的分流作用，使漏电火花的能量大大减小，从而避免了引爆瓦斯、煤尘的危险。,第三节 保护接地,保护接地的作用,a,b,c,Uo,Ra,Rb,Rc,Ca,Cb,Cc,利用供电的高压铠装电缆的金属外皮、低压橡套电缆的接地芯线将分布在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（36V以上）的金属外壳在电气上连接起来，与井下所有的接地装置，移动设备的外壳连接起来。井下保护接地网由主接地极、局部接地极、接地母线、连接导线等几部分组成。,二、井下40、保护接地网的构成,局部接地极,井下保护接地网示意图,ZQ,DW,QC,QC,PB2-6,PB2-6,PB2-6,PB2-6,PB2-6,主接地极,接地母线,接地电阻值不得超过2；严禁用铝导线作接地母线；橡套电缆的接地芯线只能作为监测接地使用。,局部接地极,正确,不正确,接地装置的联接,井下保护接地网的意义,无保护接地网，两相短路电流便通过两个局部接地极流通。由于局部接地极电阻较大，接地短路电流较小，不能使过流保护装置动作。,保护接地已形成保护接地网，两相接地短路电流直接通过接地母线形成回路，此时，短路电流的数值得以提高，保证过流保护装置可靠动作，不致使故障扩大,三、井下保护接地装置的检查与维护41、,凡有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备，在交接班时，必须由值班人员和专职司机对局部接地极、接地导线等进行一次表面检查。对于其他电气设备的保护接地，则由维护人员每周至少进行一次表面检查。检查的重点是整个接地网的连接情况，使其保持完好状态。一旦发现接触不良或有严重锈蚀情况，应当立即处理，以免使接地电阻值增大。,（1）井下配电变压器中性点严禁直接接地；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；（2）井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线；（3）对于接触机会较多的电气设备应采用较低电压供电；（4）井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力，并应校验电缆42、的热稳定性；,煤矿安全规程的有关规定,（5）井下高压电动机，动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护；（6）井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护；（7）低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置；（8）井下电气设备必须采用保护接地。,（9）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；（10）井下低压馈电线上，必须装设捡漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，每天必须对低压捡漏装置的43、运行情况进行一次跳闸试验；（11）煤电钻必须使用设有捡漏、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；每班进行一次跳闸试验。,第一节 矿用电气设备的分类 第二节 矿用隔爆型电气设备 第三节 防爆电气设备的检 查和维护 第四节 综合保护,第四章 电气设备的防爆,讨论要点：矿用电气设备防爆的意义及途径,第一节 矿用电气设备的分类,为了确保煤矿安全生产，就必须对矿用电气设备采取防爆措施。其基本途径为：1.保证电气设备在任何情况下的发热温度，都不足以点燃矿井中的瓦斯、煤尘；2.电气设备正常运行时不应产生电火花和电弧的部分，要确保它们不会产生。3.对电气设备在正常工作条件下产44、生电火花或电弧的部分，采取特殊的防爆结构，避免电火花或电弧直接点燃矿井中的瓦斯、煤尘。,外壳坚固,封闭,永久性标志,隔爆型d,增安型e,浇封型m,气密型h,充砂型q,本安型i,正压型p,特殊型s,充油型o,无火花型n,矿用电气设备,无瓦斯煤尘爆炸危险的矿井和场所,矿用防爆型Ex,有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井和场所,矿用电气设备,矿用一般型KY,防爆总标志为：EX例如：矿用隔爆型Exd 安全标志：MA,第二节 隔爆型电气设备 隔爆型电气设备是具有隔爆外壳的电气设备。隔爆外壳应具有耐爆性和隔爆性。1、隔爆外壳的耐爆性 指外壳内的爆炸性气体爆炸时，在最大爆炸压力的作用下，外壳不会破裂，也不会发生永久变形45、，因而爆炸时产生的火焰和高温气体不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。为此 为保证隔爆外壳的耐爆，在结构上还须防止发生压力重叠。,隔爆外壳应具有足够的机械强度，应能承受内部爆炸时产生的最大压力。,2、隔爆外壳的隔爆性 隔爆性又称不传爆性，即当爆炸性混合物在壳内爆炸时所产生的高温气体或火焰，通过外壳隔爆结合面处的间隙喷向壳外时，能够得到足够的冷却，使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。外壳的隔爆性主要是靠严格控制隔爆结合面的间隙、长度和光洁度来达到。这种能阻止外壳内部爆炸向外壳周围的爆炸性混合物传播的结合面，就称为隔爆结合面。,3、隔爆型电气设备失爆的原因及预防措施：1）电气设备维护和检修不当防护层脱落，使46、得隔爆面落上矿尘等杂物，紧固对口结合面时出现凹坑，使隔爆结合面间隙增大。在检修电气设备时一定要注意隔爆结合面，防止煤尘、杂物沾在上面。2）井下发生局部冒顶砸伤隔爆型电气设备的外壳，移动和搬迁不当造成外壳变形及机械损伤都能使隔爆型电气设备失爆。3）电缆进、出线口没有使用合格的密封胶圈或根本没有密封胶圈；不用的电缆接线孔没有使用合格的密封挡板或根本没有密封挡板而造成失爆；,4）在设备外壳内随意增加电气元、部件，使某些电气距离小于规定值，或绝缘损坏、消弧装置失效、造成相间经外壳弧光接地短路、使外壳被短路电弧烧穿而失爆；5）外壳内两个隔爆腔由于接线柱、接线套管烧毁而连通，内部爆炸时形成压力叠加、导致外47、壳失爆。隔爆型电气设备合面的防锈处理 1）涂防锈油剂。在隔爆结合面直接涂204-1 防锈油。2）涂磷化底漆。可代替钢铁的磷化处理。3）热磷处理。可防止隔爆面的氧化锈蚀 4）冷磷处理。大修后，一般采用冷磷处理。以防止隔爆结合面氧化锈蚀。,第三节,防爆电气设备入井前，应由专职电气设备防爆检查员检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”（MA准用证）及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。,防爆电气设备的检查和维护,第四节 综合保护装置,一、电动机综合保护器 电子综合保护准装置可对电动机实现过负荷保护、断相保护、短路和漏电闭锁保护功能的保护装 置。工作原理：保护装置利用三只电流互感器LH148、-LH3二次绕组输出的交流信号经电阻R1-R6转为电压信号后经二极管和电容器整流滤波在电阻 R7-R9上形成所需要的信号电压进行保护。,通过先导电路可对煤电钻实行远方控制，实现不打钻时电缆不带电。,综合保护具有过载、短路、漏电、漏电闭锁、断相和远操作功能。,采用载频短路保护电路对未打钻前发生的短路故障实现短路闭锁，运行中的短路故障由保护电路动作跳闸并进行闭锁。,漏电故障由漏电检测回路执行对合闸前的漏电故障实行闭锁，运行中发生的漏电故障由保护跳闸断电，,二、煤电钻综合保护的作用：因为煤电钻在工作中移动频繁，工作面条件差，易被碰伤电缆造成漏电、短路等危害，所以必须有综合保护装置。,无综合保护的煤电49、钻，严禁在井下使用。煤电钻综合保护装置在每班前必须进行一次跳闸试验。检漏装置应灵活可靠，严禁甩掉不用。,第五章 井下电缆安全技术,第一节 电缆的选型 第二节 电缆的敷设 第三节 电缆的连接第四节 常见的电缆故障第五节 电缆故障处理,CUEPJ-1140伏采煤机用金属屏蔽软电缆仿英7型缆。U-矿用橡套电缆。UP-矿用屏蔽橡套电缆。UC-采煤机橡套电缆。UCP-采煤机用屏蔽橡套软电缆。UZ-煤电钻专用电缆。UM-矿灯软电缆。,煤矿常用电缆型号,第一节,电缆的选型,1、电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。2、必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。严禁采用铝包电缆。3、电缆主线芯的截面应满足50、供电线路负荷的要求。4、对固定敷设的高压电缆：,1、在立井井筒或倾角为45及其以上的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电缆。2、在水平巷道或倾角在45以下的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚氯乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。3、在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间，可以采用铝芯电缆；其他地点必须采用铜芯电缆。,5、固定敷设的低压电缆，应采用MVV铠装或非铠装电缆或对应电压等级的移动橡套软电缆。6、非固定敷设的高低压电缆，必须采用符合MT818标准的橡套软电缆。移动式和手51、持式电气设备应使用专用橡套电缆。7、照明、通讯、信号和控制用的电缆，应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力电缆。8、低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。,普通橡套电缆结构图 1导电芯线；2橡胶绝缘层；3橡套垫芯；4橡胶护套,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,矿用屏蔽电缆结构图 1导电橡胶垫芯；2外护套；3主芯线；4主芯线绝缘；5主芯线屏蔽层；6接地线,矿井电缆结构示意图,1,2,3,4,5,6,8,7,铠装电缆截面图,铠装电缆构造示意图,1,2,3,4,5,6,7,1主芯线；2相间纸绝缘层；3填料4相线对地绝缘层；5铅包层内护套；6涂沥青纸防腐带；7内黄麻保护层；52、8钢丝或钢带铠装,8,矿井电缆结构示意图,1,1,2,3,4,5,6,7,8,2,3,4,5,1,6,7,8,A.千伏级半固定设备用屏蔽电缆构造图,B.千伏级机组用屏蔽电缆构造图,1主芯线；2聚纸薄膜；3导电橡胶带；4绝缘层；5外护套；6导电橡胶垫芯；7导电橡胶；8接地线,1导电芯线；2绝缘层；3聚纸薄膜；4导电胶布带；5外护套；6接地线7内护套；8绝缘层,1,矿用屏蔽电缆构造图,2,3,4,5,1,10,6,7,8,9,C.6KV级双屏蔽电缆构造图,A、B、C主芯线；1、10铜绞线；2、6导电胶布带；3内绝缘；4铜丝尼龙网（屏蔽层）5分相绝缘；7统包绝缘；8氯丁相胶护套；9导电橡胶监视芯线,53、矿用屏蔽电缆构造图,ABC,第二节 电缆的敷设,一、敷设电缆（与手持式或移动式设备连接的电缆除外）应遵守下列规定：（规程第468条）1、电缆必须悬挂：在水平巷道或倾角在30以下的井巷中，电缆应该用吊钩悬挂；在立井井筒或倾角在30及其以上的井巷中，电缆应该用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设。夹持装置应能承受电缆重量，并不得损伤电缆。,2、水平巷道或倾斜井巷中悬挂的电缆应有适当的驰度，并能在意外受力时自由坠落。其悬挂高度应保证电缆在矿车掉道时不受撞击，在电缆坠落时不落在轨道或输送机上。3、电缆悬挂点间距，在水平巷道或倾斜井巷内不得超过3米，在立井井筒内不得超过6米。4、沿钻孔敷设的电缆必须绑紧在钢54、丝绳上，钻孔必须加装套管。,二、下列地点不应敷设电缆:规程466条,（1）在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆。（2）在机械提升的进风的倾斜井巷（不包括输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆时，必须有可靠的安全措施。（3）溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。,（1）电缆不应悬挂在风管或水管上，不得遭受淋水。电缆上严禁悬挂任何物件。（2）电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。（3）在有瓦斯抽放管路的巷道内，电缆（包括通信、信号电缆）必须与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧。（4）盘圈或盘“8”字形的电缆不得带电，但给采、掘机组供电的电缆不受此限55、。,3、在以下地点敷设电缆时应注意几点:规程第469、470条,（5）井筒和巷道内的通信和信号电缆应与电力电缆分挂在巷道的两侧。如果受条件所限，在井筒内，应敷设在距电力电缆0.3m以外的地方；在巷道内，应敷设在电力电缆上方0.1m以上的地方。（6）高、低压电力电缆敷设在巷道同一侧时，高、低压电缆之间的距离应大于0.1m。高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm。(7)井下巷道内的电缆，沿线每隔一定距离、拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端、穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌。,（8）立井井筒中所用的电缆中间不得有接头；因井筒太深需设接头时，应将接头设在56、中间水平巷道内。（9）运行中因故需要增设接头而又无中间水平巷道可利用时，可在井筒中设置接线盒，接线盒应放置在托架上，不应使接头承力。（10）电缆穿过墙壁部分应用套管保护，并严密封堵管口。,（一）电缆与电气设备的连接，必须用与电气设备性能相符的接线盒。电缆线芯必须使用齿形压线板（卡爪）或线鼻子与电气设备进行连接。,（二）不同型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。,第三节 电缆的连接规程第472条）,（三）同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定：1.橡套电缆的修补连接（包括绝缘、护套已损坏的橡套电缆的修补）必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。在57、地面热补或冷补后的橡套电缆，必须经浸水耐压试验，合格后方可下井使用。在井下冷补的电缆必须定期升井试验。2.塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化等性能，应符合该型矿用电缆的技术标准。,第四节、电缆常见故障 1、电缆故障的种类和原因(1)电缆短路故障。电缆相间短路。(2)漏电接地故障。电缆一相接地漏电(3)电缆断线故障。电缆整根被打断的故障。(4)电缆着火。故障后保护失灵不动作(5)橡套电缆龟裂。常时超负荷运行。,原因：(1)电缆头三叉处制作质量不合格绝缘下降；(2)电缆弯曲过渡破裂绝缘破坏短路；(3)电缆受砸、挤压直接短路。,原因：电缆受砸、碰、挤、压等造成绝缘损坏。,原因：电缆被强行拉断。,第五节 电缆故障处理,采用在地面测试的方法测试井下电缆时瓦斯浓度必须在1%以下时，方可进行。使用普通型携带式电气测量仪表测定电缆故障，必须由瓦检员检查瓦斯浓度1%以下时方可使用。瓦斯突出区域内故障电缆，严禁采用试送电的方法进行故障判断和寻找电缆故障点,再见,谢谢,