1、煤矿防爆安全知识讲义,目录,前 言第一篇 矿井气体 爆炸性混合物的形成1、我国煤矿井下的基本环境条件2、我国煤矿井下的基本工况条件3、煤矿井下巷道内的气体4、爆炸性混合物的形成,第二篇 矿用防爆电气设备的基本要求1、概述2、基本要求3、专用规定4、煤矿安全规程对电气设备的有关规定（摘录）,第三篇 矿用隔爆型电气设备“d”1、隔爆外壳的基本防爆原理2、隔爆型电气设备3、隔爆型电气设备结构,第四篇 增安型电气设备“e”1、概述2、通用要求3、专用规定,第五篇 本质安全型电路与本质安全型电气设备“i”1、概述2、本安型电路的防爆原理3、本安型电气设备的结构要求 4、本安型电路设计计算基础,第六篇 矿2、用一般型电气设备“KY”1、概述2、通用技术要求3、专用技术要求4、标志5、铭牌,第七篇 制造与维修1、质量体系2、生产制造的基本条件3、隔爆型电气设备的使用与维修4、增安型电气设备的维修5、本质安全型电气设备的使用与维修,第八篇 试验检测1、概述2、防爆性能试验3、电气性能试验,前言,煤炭、石油、化学、纺织等工业在国民经济中占很重要的地位，这些行业在生产过程中会产生爆炸性气体蒸汽或爆炸性粉尘，这种场所均称为爆炸性危险场所。按国际IEC标准和我国防爆标志GB3836.1的规定，防爆电气设备分为二类，即I类：煤矿用电气设备；II类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。,除I类场所之外，II类3、场所按爆炸性物质出现的频敏程度、持续时间又划分为“0区”“1区”、“2区”三个等级，其中0区危险程度最大。防爆型式是为防止点燃周围爆炸性混合物而对电气设备结构所采取特定的安全措施，就我国现有制定的强制性国家标准及近几年来的技术状况来说，其防爆型式有：,隔爆型“d”、增安型“e”、本质安全型“i”、正压外壳型“p”、油浸型“o”、充砂型“q”、“n”型、浇封型“m”、特殊型“s”、混合型（上述类型的复合，例dibI）。我国煤矿井下常用的型式以隔爆型、增安型、本质安全型、特殊型及混合型为主，因此本讲义主要包括爆炸性气体环境用电气设备通用要求、隔爆型“d”、增安型“e”及本质安全型“i”四部分。在我4、国煤矿井下还使用着矿用一般型电气设备“KY”，为此，也一并作基本介绍。,本讲义拟作矿用防爆基本知识、设备使用维护、基本设计的介绍，对科研设计及煤矿电气设备使用人员有一定参考价值，因此也是一本基本培训素材。,第一篇 矿井气体、爆炸性混合物的形成,1 我国煤矿井下的基本环境条件1.1空气成份,在煤矿井下采掘过程中，空气里含有瓦斯（甲烷）、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、氨及其它碳氢化合物，其中瓦斯（甲烷）含量占85%以上。当空气中的瓦斯（甲烷）含量达到515时，遇上650以上的高温或具有足够能量的火花，便会发生气体爆炸的危险。在采掘过程中还会引起大量煤尘的飞扬，当煤尘粒度在0.751mm以内5、，其浓度在302000g/m3范围内时，遇上700以上的较大热源，便可能发生爆炸的危险。,这两种爆炸是伴生的，一般在瓦斯爆炸后引起煤尘爆炸，而煤尘爆炸造成的破坏更为严重。因此，煤矿安全规程对煤矿井下的空气成份与井巷中风流速度都作了严格的规定。对采掘设备也有相应的规定，例在综合机械化采掘工作面，规定采煤机、掘进机设立内喷雾降尘装置；对工作面、井下煤仓、溜煤眼、翻罐笼、输送机、装煤机及其它转载地点都规定有外喷雾或喷水措施。,1.2环境温度煤矿井下的气温是随着地层深度和四季季节的变化而有所区别，就同一地点的年平均温度比较稳定，上下温差变化甚微。煤矿安全规程规定生产矿井采掘工作面不得超过26，机电峒室6、不得超过30。个别地点若超过规定的温度，必须采取降温措施，进风井筒冬季结冰时，必须装设空气预热设备，保持进风口以下空气温度在2以上。,我国防爆标准GB3836.1通用要求中规定电气设备环境温度在2040时能正常运行。以上的规定既考虑煤矿井下矿工有较合适的工作环境，又考虑了电气设备在运行中能基本防止高温散热差及高、低温的热剧变、热老化现象导致绝缘老化、工作寿命短，以确保正常运行。,1.3相对湿度煤矿井下湿度大，有淋水是一大特点，相对湿度在95100左右范围内变化，当井下温度在大于25情况下，对电气设备的绝缘性能影响很大。为此，I类电气设备规定必须按国标GBT2423.4标准交变湿热试验方法进行测7、试，以确保电气设备在恶劣气候条件下能正常运转。,1.4周围空间煤矿井下作业空间狭窄，巷道受顶板压力的作用造成煤块、岩石冒落，使电气设备易遭碰、砸、压，而且煤矿生产作业经常变动，电气设备需要频繁移动。因此，要求矿用电气设备外壳既要防爆，又要在承受强度情况下设计得轻巧，同时电性能满足要求，运行可靠，操作简单，维修方便。,1.5电气设备壳内的环境条件由于电气设备外壳达到防爆要求，因此电气设备在正常运行中壳内温度扩散条件差，尤其对经常频繁起动、停止工作状态有分断大电流现象，其电器件触头的电弧会引起设备内高分子绝缘材料的分解，从而产生有害物质，导致电子、电器元件工作条件的恶化。由于过负荷、过电压等原因，8、在隔爆外壳中也会出现电弧短路故障，电弧能量使得隔爆外壳中的压力导常升高，甚至造成外壳结构的破坏，这是值得引人注意的。,2我国煤矿井下的基本工况条件2.1供电系统和电压等级煤矿供电系统一般为地面变电所，以10kV或6kV供电下井中央变电所、采区变电所直到工作面配电点，基本属于垂直方式四级供电系统。煤矿井下电气设备的发展伴随着供电电压等级的变化而发展。采区供电电压普遍采用380V、660V、1140V电压等级，综采机械化工作面现已采用3300V电压等级，手动电动工具（例煤电钻）及井下照明均规定采用127V电压等级。,自89年起，煤炭行业发展日产7000吨高产高效综合机械化采掘工作面任务，我国采煤机9、单机功率已达到500kW以上，整台采煤机装机容量达1000kW以上，由此而使井下采区供电电压由1140V电压等级向3300V电压等级发展。,2.2电压偏差煤矿井下由于开采深度、层次的变化，采煤工作面距离的移动及更换，井下用电负荷经常变化，因此供电电压的波动范围也较大，这就要求矿用电气设备能在75%110%的额定电压下正常工作，同时对电性能提出更高的要求，如：矿用电器的动作特性和电子保护的电压稳定性等。,2.3冲击与振动矿用电气设备从井上到井下各场所的运输过程要承受不同程度的冲击与振动，采、掘、运机械（包括运输机车）用的机械电气设备在设备运行更要承受不同程度的冲击与振动，其振动频率、振幅及时间与10、正弦振动概念不同，很难以现有标准来判定，电气设备运行不正常与冲击、振动也有很大关系。,2.4安装类别安装类别（过电压类别）主要对低压电器面言，矿用电气设备按GB/T14048.1低压开关设备和控制设备总则的有关规定，基本按III、IV类考虑。,3煤矿井下巷道内的气体把煤层及其围岩涌出的天然气和井下巷道内由于大气氧与煤、岩石、木棚之间化学反应和生物化学反应以及在井下钻眼爆破工作和有机物质燃烧形成的工艺气体，均统称为矿井气体。矿井气体的主要成份是瓦斯，也称甲烷（CH4）及其同系物，煤矿井下最危险的是爆炸性气体。它包括甲烷（98）及其同系物（乙烷、丙烷、丁烷）及其它可燃性气体。井下空气中瓦斯的含量很11、大程度上取决于地质构造、煤层埋藏深浅程度及开拓方式。,对井下巷道内瓦斯含量主要取决于各种自然因素，例如开采深度、煤层瓦斯含量、煤层中甲烷压力和透气性。一般来说，瓦斯主要的涌出源是顺槽准备巷道的新暴露面和回采工作面经常更新的移动工作面及采落的煤。在通风量不足的情况下，巷道内瓦斯含量会超过“煤矿安全规程”规定的标准。尤其在准备巷道的掘进工作面，回采工作面的采煤机附近和工作面与回风巷道的交界处附近更为严重。,3.1在掘进巷道打眼放炮情况下据有关资料介绍，放炮后大约在半分钟之内，瓦斯浓度由1提高到16；在1分钟之内，瓦斯浓度可提高到30%左右；在315分钟内，瓦斯浓度降低到4.5。当局扇停止通风时，这12、种巷道瓦斯积聚浓度则随着瓦斯绝对涌出量的增加、瓦斯浓度超限时间的延长、巷道长度及倾角增大而增大。,3.2在回采工作面的采煤机附近落煤带和工作面与回风巷交界处 采煤机落煤带内瓦斯涌出量除了与煤的瓦斯含量有关以外，还与落下的煤和新暴露煤壁的瓦斯逸出量有关，一般认为开采煤层的厚度、工作面风速、煤层瓦斯天然含量和回采工作面平均日推进速度是使最大瓦斯浓度超过工作面各断面平均值的主要因素。,3.3矿井瓦斯等级的划分煤矿安全规程规定，一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理。矿井瓦斯等级，按照平均日产1t煤涌出瓦斯量和瓦斯形式进行划分，即低瓦斯矿13、井：10m3及其以下，高压斯矿井10m3以上及煤与瓦斯突出矿井三种。对低瓦斯矿井中，个别采区瓦斯涌出量较大或瓦斯涌出有异常情况时，则该采区应按高瓦斯区进行管理，具体由矿务局定时组织鉴定工作，报上级部门批准执行。,4爆炸性混合物的形成4.1爆炸性气体空气混合物的爆炸界限瓦斯空气混合物的爆炸是大气中氧气与瓦斯在危险高温或足够的火花能量时的自动回速反应，同时伴随着放热，产生二氧化碳气体和水蒸汽，即：CH42O27.52N2CO22H2O7.52N2831.0千卡克分子,在正常条件下，515瓦斯空气混合物是爆炸性混合物。当井下空气中瓦斯含量5或15时，由于在瓦斯含量低的低混合物中瓦斯燃烧时产生的热量不14、足以维持燃烧，而瓦斯含量高的高混合物中瓦斯过剩，对混合物起冷却作用（瓦斯的热量消耗比空气高1.5倍），两者均使混合物不爆炸。但是，在井下空气中瓦斯含量超过15时，由于瓦斯气体取代氧气，对于人的生命的有危险的。例如，空气中瓦斯气体含量超过43%时，由于氧气不足，人就会发生窒息的危险。,由上可知，5是爆炸下限，15是爆炸上限，它还随着初始压力的上升而提高。任何爆炸性气体混合物都存在着爆炸的下限和上限，现将列举几种名称列表所示。,4.2电气设备在故障状态下电气绝缘材 料有机成份受热分解气体煤矿井下空气湿度较大，矿井水蒸汽有腐蚀作用，电气设备在长期运行过程中由于煤尘向电气外壳内部不断侵入，会使原有电气15、材料绝缘性能降低，严重者会导致电气击穿现象；也由于电气保护装置调整不符合要求或者保护失效，电气设备大功率的放电，对绝缘材料产生热作用；,如果带电部件匝间短路或电路系统短路产生 飞弧现象等，这些均是产生可燃性气体的直接原因。众所周知，塑料在持续加热到几百度时，最初是机械性能下降，然后产生材料分解，析出气体和烟雾。所析出的气体中氢气和一氧化碳占主要成份，据有关资料介绍，绝缘材料在电弧电流1400A，电压700V作用下，,在0.20.25秒时间内，在密封钢壳（净容积16升）内发现了可燃性气体，其中氢和一氧化碳含量较大，而外壳内部的压力取决于电流强度和电弧燃烧时间。现以三种树脂在密闭容器内高温分解现象16、列表所示：,注：*为近似值上述三种树脂中，尽管均有耐高温的特点，但经高温分解，足以达到爆炸危险的浓度，不能忽视。,4.3爆炸性混合物的分类防爆电气设备分为两类，其中煤矿井下用电气设备为I类；除煤矿外其他爆炸性气体环境用电气设备为II类。这是根据使用地点的不同来划分的。煤矿井下爆炸性混合物主要是瓦斯（甲烷）；爆炸危险厂房主要指石油开采、石油炼制、输油系统及化工、纺织、石棉厂房等，由于具有各种各样的爆炸性气体，而这些爆炸性气体在相同的试验条件下，具有不同的试验安全间 隙、不同的最小点燃电流和自燃温度。,根据试验安全间隙和最小点燃电流比将II类电气设备又分为A、B、C三级。其分级标准如下所示：,各种17、爆炸性气体或蒸汽与空气的混合物按其引燃温度分为六组：T1、T2T6。分组标准如下表所示：,注：引燃温度测定采用IEC794的试验方法。（略）可燃性气体、蒸汽级别、温度组别举例见GB3836.1中附录A。实测引燃温度可采用IEC标准方法的测定值，也可对实物通过试验测定。,第二篇 矿用防爆电气设备的基本要求,1概述各类矿用防爆电气设备都有专用标准和其它有关标准的规定，但各类矿用防爆电气设备又要执行共同的要求，即爆炸性气体环境用电气设备通用要求(GB3836.1-2000)。只有在两者均满足规定的条件下，才能符合其防爆性能。本篇主要阐述“通用要求”的要点。,2 基本要求2.1温度(1)矿用电气设备表18、面考虑到易堆积煤尘，如表面温度大于200时，会发生焖燃现象，因此，允许最高表面温度为150。如果采取措施后能防止煤尘堆积，则允许最高表面温度为450。(2)矿用电气设备的运行环境温度应满足2040。如果环境温度范围不符合，须在铭牌上标明，并以最高环境温度为基准计算电气设备的最高表面温度。,(3)对于总面积不大于10cm2的部件，例如本安型电路使用的晶体管或电阻等，其最高表面温度相对于实测引燃温度具有下列安全裕度时，该部件的最高表面温度允许超过电气设备标志的组别温度。T1、T2、T3组设备为50；T4、T5、T6组设备及I类设备为25,(4)煤矿安全规程对井下空气温度作了有关规定，例如生产矿井采19、掘工作面的空气温度不得超过26，机电峒室的空气温度不得超过30，这组数字仅供产品设计时参考。2.2GB3836.1-2000标准对防潮要求提出具体试验方法和考核标准，规定湿热试验按GB/T2423.4标准进行。试验严酷等级应符合产品相应的现行湿热带电工产品标准的规定，且至少为40、6d。,2.3对外壳的要求2.3.1对快开门结构：(1)内装电容器时，规定由断电到开门的时间间隔须大于电容器放电至下列剩余能量所需要的时间，充电电压200V，I类电气设备：0.2mJIIB电气设备：0.06mJ，IIC电气设备：0.02mJ；充电电压200V可为上述能量两倍。(2)内装电热器时，由断电至开门的时间间隔20、须大于电热器温度下降至低于电气设备允许最高表面温度所需的时间。(3)上述、条规定的时间间隔，需设有警告牌标明。,2.3.2对塑料外壳：标准作出下列规定：(1)塑料应具有不燃性或难燃性。a.规定塑料外壳应用不燃或阻燃材料制成，并应能承受所规定的燃烧性能试验。b.燃烧性能试验按GB11020测量固体绝缘材料暴露在引燃源后燃烧性能试验方法中规定的火焰垂直试样法（FV法）进行，试验结果以不低于FV2级的要求为合格。C.塑料外壳的表面面积大于100cm2时，应设计成在正常使用维护和进行清洁条件下能防止生产引燃危险静电电荷的结构。,(2)外壳就能承受20J的冲击能量及经受热稳定的试验。(3)为保证正常工作21、时表面不积聚危险的静电，其表面电阻值应不超过1109。塑料外壳上不允许直接制成紧固螺纹。,2.3.3对轻合金外壳考虑到铝合金与锈铁撞击产生火花所释放的能量会引起足够浓度的甲烷空气混合物的点燃，标准中规定携带式或支架式电钻及附带的插销可用抗拉强度不低于120Mpa的轻合金制成，其外壳还须能承受20J的冲击能量试验，试验后不得产生影响防爆性能的变形或损坏。,防爆标准对携带式仪表、灯的外壳采用轻合金材质时，有以下明确的规定：(1)I类携带式或支架式电钻（及其附带的插接装置）、携带式仪器仪表、灯具的外壳，可采用抗拉强度不低于120MPa，能承受GB13813规定的摩擦火花试验方法考核合格的轻合金制成。22、(2)含轻金属的外壳材质按重量比，铝、钛和镁的总含量不得大于15%，并且钛和镁的总含量不大于6%。,2.3.4紧固件紧固件是确保电气设备防爆性能的重要零件，设计选用时一般应作如下考虑：(1)紧固用螺栓和螺母附能防松装置。,(2)对要求采用特殊紧固结构时，可采用护圈式结构。a.螺栓头或螺母设在护圈内，要使用专用工具者能拧松取出；b.紧固后的螺栓头或螺母的上平面不得超出护圈高度；c.护圈直径、高度、螺栓通孔直径须符合标准中的规定；d.护圈可设有开口，开口的圆心张角须不大于120度。(3)紧固件应采用不锈材料制造，或经电镀等防锈措施。,2.3.5联锁装置根据标准规定，联锁装置就设计成使用非专用工具不23、能解除其联锁功能的结构。对于螺钉紧固结构的设备，安设联锁装置确实有困难，可考虑设警告牌来替代。2.3.6绝缘套管(1)绝缘套管应采用吸湿性较小的材料制成，对于电压高于127V的电气设备，不得采用酚醛塑料制品。现将几种固体电工绝缘材料的吸水性能经试验后列表如下：,由表内数据可知，a级低收缩不饱和聚酯料团性能优于其它材料，可提高电气设备在井下潮湿环境中的使用安全性。(2)当绝缘套管与连接件接线过程中承受力矩作用时，须能承受所规定的连接件扭转试验，结果为连接件与绝缘套管不得转动和损坏。,2.3.7连接件与接线空腔(1)电气连接件：a.保证连接可靠；b.具有足够的机械强度和发热截面，足够的电气间隙、爬24、电距离；c.在振动、温度变化影响下，不产生松动或者接触不良等现象。,(2)接线空腔：凡正常运行时产生火花、电弧或危险高温的电气设备，其功率大于250W或电流5A者，均须采用接线空腔。设计时应考虑：a.接线、拆线操作方便；b.盒内要留有电缆芯线弯曲半径的空间；c.接线后裸露带电体之间及每相对任何壳体之间的电气间隙、爬电距离都要符合相应电压等级规定的数值；d.为防止万一出现电弧闪络现象，接线盒内壁应涂以耐电弧瓷漆。,2.3.8引入装置引入电气设备的电缆或导线（包括橡套电缆、铠装电缆）的引入装置有三种方式，即密封圈式、浇铸固化填料密封式及金属密封环式。(1)密封圈式a.密封圈式中分为压盘式与压紧螺母25、式,两种，这两种引入装置都须具有防松与防止电缆拔脱的措施。b.引入橡套电缆时，其电缆入口处须制成喇叭状，要求内缘应平滑。,c.引入高压电缆时，引入装置（或接线盒）须留有放置电缆头的空间。d.密封圈须能承受标准中所规定的老化试验。e.密封圈的非压缩轴向长度需符合标准中的规定。f.引入装置一般应加设金属垫圈，以增大接触面积。g.当引入装置超过一个时，须备有公称厚度不小于2mm的钢质堵板，以防止在不引入电缆时，形成对外通孔，同时也作为防爆的措施之一。,h.在额定工作状态下，如电缆引入口处的温度高于70或电缆芯线分支处的温度高于80时，须在接线盒内部设置铭牌，标明温度，以便选配相就的电缆。i.引入装置26、还须能承受专门规定的夹紧试验。,(2)浇铸固化填料密封式：A.须设置防止电缆拔脱装置，并须敷设电缆保护管。B.填料须符合下列要求：(a)具有不燃性或难燃性；(b)不必加热即可填充；(c)填充后，在常温下短时间内即可固化；(d)固化后，不产生有害的裂纹，且软化的温度不低于95；(e)不得对电缆护套产生不良影响；,C.填料的填充深度须大于电缆引入口孔径的1.5倍（最小40mm），并应有表示所需填充量的标记。(3)金属密封环式：主要用于IIA、IIB电气设备。（略）,2.3.9接地一般电气设备均须设外接地装置，接线空腔内部（当采用直接引入方式时，则在主空腔内部）须设有专用的内接地螺栓。对于携带式和移27、动式电气设备，可不设外接地装置，但必须采用有接地芯线或等效接地芯线的电缆。对于无必要接地或不允许接地的电气设备，可不设内、外接地螺栓。具体规定如下：,(1)应设内、外接地的设备，须标志接地符号。(2)电气设备非接地连接件应能至少与截面积为4mm2接地线有效连接。(3)本质安全型设备和仪器仪表类，外接地螺栓能压紧接地芯线即可。(4)接地螺栓应用不锈材料制造，或进行电镀等防锈处理。,2.3.10接线(1)连接件和接地端子应具有足够的机械强度，并保证连接可靠，虽受温度变化振动等影响，也不应发生接触不良现象。(2)如采用铝芯电缆，则须采取过渡接头，以免发生电解腐蚀现象。,3专用规定3.1电动机(a)外28、扇冷电动机，通风孔的防护等级：进风口IP20；出风口IP10。(b)立式电动机，外物不得垂直落入通风孔。(c)风扇、风扇罩、隔板须有足够的机械强度，并保证可靠的固定，同时能承受冲击试验。,(d)正常工作状态下，风扇距、风扇罩、隔板及其紧固件的间距须不小于风扇直径的1，但最小为1mm。(e)如风扇为塑料材质，其电阻值须不大于1109。(f)风扇如用轻合金制成，标准中规定轻合金按重量比，铝、钛和镁的总含量不得大于15%，且钛和镁的总含量不大于6%。,3.2开关及控制器：a.电磁起动器中的隔离开关，通断能力低于AC3负荷时，须在电气上或机械上与接触器联锁。b.设有短路、漏电保护的开关，保护装置动作机29、构须采用手动复位的形式。其复位装置须具有特殊紧固件，或可设在有保护装置的外壳内部。c.控制器手柄如有可拆卸式，须保证在停止位置上才可卸下。,3.3灯具：a.透明件须能承受规定的冲击试验与热剧变试验；b.应设置断电开源后才能打开透明件的联锁装置或可用有“严禁带电打开”字样的警告牌代替；c.金属保护网与外壳须可靠固定，网孔面积与网条尺寸应符合规定要求。,4 煤矿安全规程对电气设备的有 关规定（摘录）4.1 第440条规定，煤矿地面、井下的各种电气设备、电力和通信系统等的设计、安装、验收、运行、检修、试验及安全等工作，可参照执行有关部门的现行规程，遇有与本规程相抵触处，应按本规程的规定执行。4.2 30、第443条规定，严禁井下配电变压器中性点直接接地。4.3 第444条规定，井下电气设备的选用，应符合下表要求。,注：*使用架线式电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电峒室内可采用矿用一般型电气设备（包括照明灯具、通信、自动化装备和仪器、仪表）。*煤（岩）与瓦斯突出矿井的井底车场的主泵房内，可使用矿用增安型电动机。,4.4 第448条规定，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：一、高压，不应超过10000V；二、低压，不应超过1140V；三、照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V。四、采区电气设备使用3300V供电时必须制定专门的安全31、措施，远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。,4.5 第454条规定，峒室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的起动频繁的低压控制设备，应使用真空电磁起动器控制。4.6 第455条规定，井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷及漏电保护装置，低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁的保护及远程控制装置。,4.7 第457条规定，矿井地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，应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32、装置。井下低压馈电线上，必须装设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。煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻的综合保护装置。,第三篇 矿用隔爆型电气设备“d”,具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔 爆外壳作为一种防爆型式至今已获得了广泛的应用，在结构型式上计有7580%用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下的矿用电气设备均采用了这种防爆型式，它对促进煤矿生产过程电气化，对保证煤矿井下安全生产起到了决定性的作用。隔爆外壳是电气设备的一种防爆型式，其外壳能承受住通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物的内部爆炸而33、不损坏，并不会引起外部由一种、多种相应防爆级别气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。本篇主要介绍隔爆防爆机理、电气设备隔爆外壳的结构要求及电弧短路故障状态下对隔爆性能影响等内容。,1 隔爆外壳的基本防爆原理,隔爆型电气设备的防爆原理是：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爆炸压力，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。这种特殊的外壳叫“隔爆外壳”。具有隔爆外壳的电气设备称为“隔爆型电气设备”。34、隔爆型电气设备具有良好的隔爆和耐爆性能，被广泛用于煤矿井下等爆炸性环境工作场所。隔爆性电气设备的标志为“d”。,隔爆型电气设备除电气部分外，主要结构包 括隔爆外壳及一些附在壳上的零部件，如衬垫、透明件、电缆（电线）引入装置及接线盒等。根据隔爆型电气设备的防爆原理，我们知道隔爆外壳应具有耐爆和隔爆性能。所谓耐爆就是外壳能承受壳内爆炸性混合物爆炸时所产生的爆炸压力，而本身不产生破坏和危险变形的能力。所谓隔爆性能就是外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰，不会引起壳外可燃性混合物爆炸的性能。为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材质、容积、结构等均有特殊的要求。,2 隔爆型电气设备,隔爆型电35、气设备主要在煤矿井下爆炸危险工作场所使用，其使用环境场地狭窄，搬运困难，并有岩石、煤块冒落、撞击的危险，其外壳不仅要具有耐爆性，还应具有足够机械强度，才能保证设备外壳在发生内部爆炸或受到外物撞击时，外壳不发生严重变形或损坏。为此，常在煤矿井下采掘工作面工作的隔爆型电气设备的隔爆外壳必须采用钢板或铸钢构成，但其他零部件或装配后冲击不到的或容积不超过2L的电气设备，可用HT250灰铸铁制成。,对于I类非采掘工作面用隔爆外壳也可以用HT250灰铸铁制成。对于容积不大于2L的外壳，也可以采用工程塑料制成，这种材料具有易成型、易切削加工，比重轻、易于制造等优点，但使用这种材料作隔爆外壳时必须注意到塑料在36、高温下易发生分解和变形的性质。因此，在具有大量热源和能发生大电弧的电气设备上不宜使用塑料外壳。,隔爆外壳的几何形状是多样的，大量的理论研究和实践证明：在相同容积、不同形状的隔爆外壳中，非球形外壳中的爆炸压力比球形外壳中压力低，即球形外壳的爆炸压力最大，而长方体外壳爆炸压力最小，外壳内的爆炸压力是随着容器形状的不同而改变。这是因为随着外形散热表面积的增大而降低了爆炸压力。因此，隔爆外壳以采用长方形外形为宜，这样可以提高外壳的耐爆能力。,隔爆外壳的容积也是设计隔爆外壳的关键。理论和实践都证明：在其他条件都一定的情况下，隔爆外壳的容积与外壳内的爆炸压力无关，容积对压力的影响不大。因此在设计制造隔爆外37、壳时就可以在满足设备技术要求的前提下，尽量减小隔爆外壳的体积，既保证了外壳的耐爆性又减小了体积、减轻了质量，更便于在煤矿井下特殊环境中使用。,一般隔爆外壳大都是由两个或两个以上的空 腔组成，且空腔间是连通的，因此在外壳内爆炸性混合物发生爆炸时将会产生压力重叠现象，也就是当一个空腔里的爆炸性混合物爆炸时，会使另一个空腔里的爆炸性混合物受到压缩，而使压力增高。如果这个空腔再爆，将会出现过压现象，形成多空腔压力重叠，隔爆外壳的耐爆性将受到威胁。因此，在设计制造隔爆外壳时应尽量避免采用多空腔结构，如果无法避免这种结构则应尽量增大各空腔间联通孔的面积。,因为多空腔压力重叠的过压大小与两空腔容 积比以及连38、通孔断面积有关。当两空腔容积比一定时，连通孔断面积越大，过压就愈小，从而增加外壳的耐爆性能。另外，外壳的长、宽、高尺寸之比也不要过大，以免造成外壳内的压力重叠现象。隔爆型电气设备的隔爆外壳不但具有耐爆性还应具有隔爆性。隔爆外壳如何实现隔爆作用，这是研究隔爆型电气设备的关键。我们知道，由于加工、制造、使用、维修等方面的需要，无论何种形状的隔爆外壳，都不可能是一个“天衣无缝”的整体，而是由几部分和各种零件构成的。,各部分以及零件之间都需要联接，而联接的 缝隙势必会成为外壳内的爆炸性产物穿过的途径。如果对这些联接的间隙不作特殊规定和技术要求，那么穿过间隙的壳内爆炸产物就要引燃壳外周围爆炸性混合物，其39、后果不堪设想。为了阻止壳内爆炸性混合物爆炸生成物引燃壳外周围的爆炸性混合物，就必须在外壳的各接合处，也就是联接间隙采取一些特殊有效的措施，实现外壳隔爆性能。通常把互相联接的接合面称为“隔爆接合面”，简称“隔爆面”。,而隔爆面之间的间隙称为“隔爆接合面间隙”，简称“隔爆间隙”。隔爆间隙的大小是隔爆外壳能否隔爆的关键。通常隔爆面是采用法兰连接的隔爆保护方式。隔爆结合面间隙有多种结构：平面形结构（开关大盖与壳体、接线盒与壳体），止口形结构（电动机端盖与机座、转轴与转孔），平面加圆筒形结构（煤电钻接线盒盖与接线盒），曲路结构，锯齿型结构，螺纹结构，衬垫结构（照明灯罩与金属外壳），微孔结构（分析仪器传感40、器用铜基、不锈钢基粉尘冶金片，不锈钢球隔爆结构、发泡不锈钢板），金属网隔爆结构（多层铜网、不锈钢网）等，如图1-23所示。,利用外壳的间隙进行隔爆的理论与金属网对火焰熄灭作用原理相仿。隔爆外壳的隔爆作用是利用外壳的法兰间隙来实现隔爆的。为什么法兰间隙能实现隔爆，现在理论研究上仍有两种观点：一种观点认为，法兰间隙对壳内爆炸生成物（火焰）有熄火作用，火焰在狭窄的法兰间隙中自动熄灭，因此法兰间隙有隔爆作用，另一种观点则认为，法兰间隙不仅能熄灭壳内火焰而且还能降低壳内爆炸生成物的温度，而这些生成物是有传爆危险的，所以法兰间隙能起到隔爆作用。,总之，理论的研究和实践都证明了利用隔爆外壳的法兰间隙能起到隔41、爆作用。既然法兰间隙能起隔爆作用，那么间隙的大小与隔爆作用的大小又存在什么关系呢？研究证明：法兰间隙越大，穿过间隙的爆炸产生物能量就越多，传爆性就越强，隔爆性能就越差。相反，法兰间隙越小，传爆性就越弱，隔爆性能就越好。,法兰隔爆面的长度也和法兰间隙的隔爆性紧密相关。隔爆面越长，传爆的可能性就愈小，隔爆面越短，传爆的可能性就越大。为了能使隔爆外壳具有最佳隔爆性，人们对外壳法兰间隙的大小与隔爆性能进行了试验研究，试验得出：最大不传爆间隙就是最大试验安全间隙，不同的爆炸性混合物的最大试验安全间隙不同（当法兰间隙的长度为25mm）。既然法兰最大安全间隙对隔爆有如此重要的作用，那么影响最大安全间隙又有哪42、些因素呢？研究证明，,影响最大试验安全间隙的因素有：爆炸性混合物的浓度；隔爆法兰的长度及其表面加工粗糙度；隔爆外壳的容积；爆炸混合物的初始压力、温度和湿度；点火源到隔爆间隙内缘的距离；爆炸性混合物的流动状态等诸多因素。下面逐一研究这引些因素对最大安全间隙影响的程度。,2.1 爆炸性混合物浓度的影响。最大安全间隙试验时使用的爆炸性混合物的浓度是最危险的浓度，当这种爆炸性混合物浓度高于或低于最危险浓度时（最大安全间隙试验中所采用的浓度），都会使试验安全间隙增大。爆炸性混合物浓度对最大试验安全间隙的影响是非线性关系变化的。,2.2 隔爆法兰长度的影响。法兰长度下降；安全间隙下降，法兰长度上升，试验安43、全间隙增大。当法兰长度从零增加到15mm时，试验安全间隙增长很快。但当法兰长度再度增大时，试验安全间隙只能增大到这种爆炸性混合物的熄灭距离。如果再增大法兰面的间隙，爆炸性混合物的爆炸生成物将穿过间隙向壳外周围传播，那么外壳也就失去了隔爆作用。,2.3 隔爆外壳法兰表面加工粗糙度的影响。法兰表面加工粗糙度只要不影响间隙的宽度，即只要保持法兰表面平整，不会造成间隙宽度畸形，法兰表面略粗糙一些，对隔爆性能没有大的影响。一般认为要求隔爆面加工粗糙度Ra不超过6.3um。2.4 隔爆外壳的容积对最大试验安全间隙的影响。在壳内点火源位置一定的前提下，隔爆外壳容积的改变对最大试验安全间隙影响是不大的。,2.44、5 爆炸性混合物的压力和温度对最大安全间隙的影响。爆炸性混合物压力提高，最大试验安全间隙将下降；爆炸性混合物温度的提高更易爆炸，将会使试验安全间隙下降。2.6 爆炸性混合物湿度的影响。随着爆炸性混合物湿度的提高，间隙的传爆的可能性减小，最大试验安全间隙将随之增大。,2.7 隔爆外壳内点火源位置对试验安全间隙的影响。对于快速反应的爆炸性混合物，壳内点火源位置对试验安全间隙的影响不大。但对于反应缓慢的爆炸混合物，点火源对最大试验安全间隙有较大影响。点火源位置偏离中心，最大试验安全间隙将随之增大。,3隔爆型电气设备结构,隔爆型电气设备主要包括壳体与盖，及附属其外壳上的防爆部件，主要有电缆及导线的引入45、装置、接线盒、透明件、衬垫等。,3.1 接线盒隔爆型电气设备的电缆和导线的引入装置包括直接引入和间接引入两种。对于符合下述条件的I类电气设备可采用直接引入方式；正常运行时设备不产生火花、电弧和危险温度；电气设备的额定功率不大于250W，且电流不大于5A；间接引入方式是指电缆或导线通过接线盒或插销与电气设备进行连接。,对于不能使用直接引入装置的电气设备必须采用间接引入装置，这样才能保证在隔爆外壳内部发生爆炸时，不会发生由于引入装置的不可靠而造成传爆事故。无论采用何种方式的引入装置，都必须符合有关的规定，确保隔爆型电气设备的防爆性能。,3.2 透明件透明件主要是指照明灯具的透明罩、观察窗和指示灯罩46、，它们是隔爆外壳的一部分。因此这些透明件必须能承受隔爆型电气设备使用环境的爆炸性混合物爆炸时产生的爆炸压力和温度的作用和使用环境上外界因素的影响，包括机械、化学、热能的作用。因此透明件一般采用玻璃和钢化玻璃制成。透明件必须能承受标准规定的机械冲击和热冲击试验。灯具透明件与外壳之间可以直接胶封。,3.3 衬垫隔爆外壳上为实现防潮、防水和防尘的要求，常常需要使用衬垫。衬垫的使用有两种情况：一种是用在设备维修中需要打开的外壳部件上，此时衬垫仅起密封作用，而不能作隔爆措施。因为维修需要打开的部件其衬垫容易丢失。否则一旦丢失，整个隔爆结构就被破坏了。但观察窗内密封衬垫则例外，它既有密封作用，又有隔爆作用47、。,第二种是衬垫用在设备维修中不经常打开的部件上，此时衬垫可作隔爆措施，但衬垫必须符合以下4点要求：衬垫必须采用具有一定强度的金属或金属包覆的不燃性材料制成；衬垫的厚度不能小于2mm；当外壳净容积不大于0.1L时，衬垫宽度不得小于6mm，当外壳净容积大于0.1L时，衬垫宽度不得小于9.5mm；衬垫安装后要保证不脱落，并在外壳产生爆炸压力时也不会被挤出外壳。,第四篇 增安型电气设备“e”,1概述,增安型电气设备“e”的含义是：在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备。也就是说，只有在正常48、运行条件下不会产生火花、电弧或危险温度，其额定电压不高于11kV的电气设备及其部件，才允许制成增安型。,此种防爆结构适用于电动机、变压器、照明灯具及接线盒等。增安型电气设备除须符合本安型规定外，还须符合通用要求的有关规定。值得注意的是，增安型的“增安”一词决不意味着它比其它防爆类型更好，它仅仅是为了表述增安型的目的而已。增安型所达到的安全程度主要取决于增安型结构型式及其使用的环境、维护的情况等许多因素。,2通用要求,2.1 外壳的防护等级裸露带电部件的外壳须符合IP54的规定；绝缘带电部件的外壳须符合IP44的规定。对安装在清洁室内并经常有专人检查管理的电动机（接线盒和裸露带电部件除外）外壳只49、须IP23的规定即可。,2.2 电路的连接(1)引入电缆或导线的连接件；a.应保证连接可靠、接线方便，还须防上连接松动、自行脱落、扭转，同时能保持良好的接触压力。b.不允许在正常工作条件下，因温度升高而引起接触压力降低。,c.不允许带有可能损伤电缆或导线的棱角，不允许在正常紧固时产生永久变形和自行转动。d.不允许用绝缘材料部件传递接点压力。用于连接多股线的连接件，须有防止导线分股的措施。连接件载面积在4mm2以下的电缆或导线的连接件，须设计成能与载面积更小的电缆或导线可靠连接。,(2)内部导线连接电气设备内部的导线连接不允许承受不适当的机械应力。允许采用下述任一方法连接：a.能防止松动的螺栓或50、螺钉连接；b.挤压连接；c.导线先用机械方式连接后再用软钎焊连接；d.硬焊连接；e.熔焊连接。,2.3 电气间隙与爬电距离(1)不同电位的导电零件之间的电气间隙须符合下表规定。,(2)带电零件与接地零件之间的电气 间隙，按线电压进行计算。如果额定电压为10kV或更高的电气设备，仅用在中性点直接接地的电网中，则带电零件与接地零件之间的电气间隙可按电气设备的相电压计算。,(3)不同电位的导电零件之间爬电距离须符合下表规定：,(4)爬电距离的长度根据额定电压，绝缘材料的耐泄痕性和绝缘件表面形状确定。,2.4固体绝缘材料(1)固体绝缘材料应采用耐热性材料制成，在高于电气设备连续额定运行温度至少20的温51、度下（但不低于80），仍应具有良好的机械性能。固体绝缘件应采用吸潮性小，耐电弧性能好，不燃或难燃的材料制造。(2)由模压塑料或尼龙材料制成的绝缘件，如果绝缘表面有损伤或脱落时，须有耐泄痕性与绝缘件本身至少为同级的绝缘漆涂复。本条不适用于表面虽有损伤，但不影响其相比耐泄痕性或者未损伤部分达到规定的爬电距离要求的材料。,2.5绕组(1)绕组应采用QZ型厚绝缘漆包线；至少包复两层绝缘材料的裸导线及至少包复一层绝缘材料的薄型漆包线。(2)绕组在嵌绕和绑扎后进行干燥，然后用合适的浸渍剂，采用沉浸法、滴注法、真空浸渍法等作浸渍处理。(3)绕组不允许采用公称直径小于0.25mm的导线浇制。,2.6极限温度(52、1)电气设备在起动、额定动行或规定的过载状态（如在tE时间结束）时，其任何部件的最高表面温度不允许超过GB3836.1通用要求中的规定。(2)导线和其他金属部件的允许温度还须符合下列要求：a.不允许降低材料的机械强度；b.不允许因热膨胀而超过材料的许用应力；c.不允许损坏邻近的绝缘部件。,(3)绝缘绕组的温度还须满足绝缘材料各等级在额定运行和tE时间结束时规定的极限温度。(4)绕组须采用适当的保护装置加以保护，以确定不会超过极限温度。2.7紧固装有裸露带电部件的电气设备，按GB3836.1通用要求的特殊紧固件的规定进行紧固。,3 专用规定,3.1旋转电动机(1)最小径向单边气隙定子和转子之间的53、最小径向单边气隙(mm)在旋转电机静止时，应不低于下列公式计算的值:最小径向单边气隙(mm)0.15+(0.25+)rb,式中：D转子直径(mm)，在最小径向单边气隙公式中D的最小值取75，最大值取750；n最大额定转速r/min，最小值取1000；r值按下列公式计算，最小值取1.0；r=b值：采用滚动轴承的电动机取1.0，采用滑动轴承的电动机取1.5。,注：1.该公式与电源频率或极数没有直接对应关系，从2极或4极的滚动轴承电动机的示例中可以看出。该电动机电源为50Hz/60Hz并且转子直径为60mm，铁芯长度为80mm；D取75，为最小值；n取3600，为最大值。b取1.0；r=80(1.754、560)，即近似于0.76，应取1.0；此时最小径向单边气隙为：0.15+(0.25+)1.01.0,近似等于0.25mm。,2.采用滑动轴承的电动机宜设测隙孔1。(2)为防止起动时导条和转子铁芯之间产生火花，导条和转子应紧密配合，若鼠笼转子的导条和端环不是压铸成一体时，由导条与端环的连接就采用硬焊或熔焊。起动时转子表面温度最高不超过300。,(3)对于鼠笼型电动机或有起动鼠笼的同步电动机，应测定tE时间和起动电流比IA/IN，以便选择合适的过流保护装置，防止产生不允许的高温。tE时间应不小于当转子堵转时过流装置能够切断电动机的电源所需的时间。tE时间不允许小于5s，起动电流比IA/IN不允许55、大于10。(4)额定电压6kV的电动机绕组应有防电晕的措施。(5)鼠笼电动机运行时应配置合适的保护装置，其温度保护方式可以为电流延时或绕组中埋置测温元件等保护装置。,(6)过电流延时保护装置须既能进行过载保护，又能当电动机转子堵转时在tE时间内断开电动机的电源。保护装置须给出保护特性曲线，其要求是：(a)电流范围至少为38倍额定电流；(b)断开时间误差不大于20。(7)采用过流延时保护装置的电动机一般只允许用于轻载起动和不频繁起动的连续运行的工作状态。,(8)起动时不允许超过极限温度。如果起动时间超过1.7倍te时间，就属于起动困难。(9)高压电动机定子绕组线圈须进行抽样介电强度试验。(10)56、对鼠笼电动机，应测定在额定运行时和转子堵转时的定子和转子温升。,第五篇 本安型电路与本安型电气设备,1 概述,本质安全型电路是指在规定条件（包括正常工作和规定的故障条件下）产生的任何电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。本安型电气设备，是指由本安电路组成的电气设备。全部电路都是本安电路的电气设备为单一的本安型电气设备；局部电路为本安电路的电气设备为复合式本安型电气设备，例隔爆兼本安型电气设备。,装有本质安全电路和非本质安全电路，且结 构使非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备称为关联电气设备。关联设备可以是隔爆型或其他防爆类型，也可以是矿用一般型，这取决于关联设备57、的使用场所。本安型电气设备有以下特点：结构简单、体积小、重量轻；安全性能可靠；制造、维修方便、造价低。由于受到电路使用功率的限制，本安型电气设备主要用于一般控制、信号、通讯装置和检测仪表。,本安型电气设备及其关联设备，按本安电路 场所和安全程度不同分为ia和ib两个等级。ia等级：指当施加Um和Ui之后，在下列每一种情况下ia等级电气设备的本安电路均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。(a)正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障；(b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障；(c)正常工作和施加二个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障。,ib等级：指当施加Um和Ui之后，58、在下列每种情况下ib等级电气设备中的本安电路不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。(a)正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障；(b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障；对于(a)(b)安全系数取1.5，对(c)安全系数取1.0。,2 本质安全电路的防爆原理,2.1 电路放电火花：电流所产生的热，火花和电弧是导致爆炸性气体混合物爆炸的主要点火源。本安电路的防爆原理简单的讲，便是通过限止电路的电气参数或采取一定的保护措施，来达到削弱电流所产生的热效应及火花、电极的放电能量为目的，使电路系统无论在正常工作状态或者在故障状态下，所产生的热效应和火花都不能点燃爆炸性气体混合物。,59、一般来讲，热效应所引起的爆炸现象很少发生，因此电火花的引爆便是主要研究的焦点。当断路火花时，电感元件是储能元件，电感电路的放电过程中，既有电源向电极间隙放电，又有电感储能放电，而且加长了放电时间，电感电路的断路火花有很大的危险性。当电路闭合火花时，电容也是储能元件，既有电源向电极间隙放电，又存在电容储能放电。,2.2 电火花最小点燃能量放电火花的引燃是通过电火花将电能转化为热能传给爆炸性气体混合物的。使爆炸性气体混合物点燃的最小能量就是电火花的最小点燃能量，最小点燃能量的概念是研究电路本安性能的基本概念，它常作为各种爆炸性气体混合物的分级依据。,例按电容储能公式可计算出放电能量，即W=1/2C60、V2，如忽略放电的能量损失，则公式中计算得到的数值便是被点燃介质的最小点燃能量，下表为在理想条件下测得的数值。实际上电路火花点燃爆炸性气体混合物所需的能量远大于该值，因此，按最小点燃能量评价和设计本质安全型电路是有足够的安全系数。,2.3 影响放电火花点燃能力的主要因素(1)爆炸性气体混合物的成份和浓度对火花点燃能力有十分明显的影响。各种爆炸介质都存在一个最易点燃的浓度，甲烷爆炸界限为515%，电火花最易点燃的浓度为8.5%，热表面最易点燃的浓度为6%。氢气爆炸界限为475.6%，电火花最易点燃的浓度为21%，灼热体最易点燃的浓度为1015%。,(2)爆炸介质的温度、湿度、流速对点燃能量有一定61、的影响，介质温度越高所需点燃能量越小。介质湿度大，不易点燃，介质流速高也不易被点燃，而静止的瓦斯比流动的瓦斯更易点燃。,(3)电路的电气参数：电压、电流、电感、电容与放电火花能量有直接关系。交流电路相位的变化，造成切换电路瞬间电流、电压的幅值不同，而影响放电能量和点燃能力，因此，对本安交流电路的检验，规定了比直流电路更多的火花试验次数。直流电路检验时，要考虑试验过程中更换电极极性。,(4)电极材质与形状是影响放电火花点燃能 力不可忽视的因素。熔点低、材质软的金属比熔点高、硬度大的金属电极更危险。据知镉是最易点燃爆炸性介质的金属。在相同电路参数下，镉电极的最小点燃电流比铜电极小得多。低熔点的金属62、电极易于点燃的主要原因是在电极接点处于火花高温作用下，使金属电极熔化，产生的熔融金属粒子使点燃的机率增大，能量增强，另一方面，电极熔点越低，越易拉弧，使放电持续时间延长，从而增强了点燃能力。,电极端部形状，表面积不及平度对点燃能力有明显的影响，电极表面积越小，不平度越大，则越易点燃。在开断火花试验中，随着电极金属丝直径减小，点燃电流亦将减小。电极采用针状电极，就越易点燃。,2.4 电火花放电能量概算评价电路和本安性能就是评价电路切换时产生的放电火花的点燃能力。电路切换时，电极放电间隙相当电路串入一个瞬时负载，其电压、电流、阻抗都随时间而变化，电路火花放电能量应由放电间隙的电压降，通过的电流持续63、时间决定。,放电能量的数学表达式为式中：U(t)电极间电压瞬时值 i(t)放电电流瞬时值 T放电持续时间 W放电总能量,若忽略放电能量损失，则评定电路是否为本安电路的判别式为WWmin（爆炸性气体介质的最小点燃能量）。对于甲烷，W0.28mJ。,若规定了U(t)，i(t)的表达式，并测出放电时间T，则通过积分便可求出放电的能量。例断开电感性电路主要呈现弧光放电，其放电能量W=,式中：E电源电动势 I放电前稳态电流 T放电时间 L电路电感从公式可见，前一项为电源释放能量，后一项为电感释放能量。当电路电感大，则放电能量取决于后项。对于电感为零的无感电路，则放电能量由前项决定。,对于单纯的电感或电容64、放电能量，若忽略放电的能量损耗，则放电能量可按电感、电容储能计算，即：W1=1/2LI2，WC=1/2CU2式中：L、C电感、电容元件,3 本安型电气设备的结构要求,本安型电气设备的防爆性能，不仅取决于电路的电气参数，而且要在结构上得以保证。3.1 最高表面温度矿用电气设备在使用场所可能堆积煤尘时，允许最高表面温度为+150。,3.2 外壳采掘工作面用本安型电气设备，其外壳防护等级规定为IP54，对塑料外壳应防止产生危险静电，所测得的表面绝缘电阻值须1109。采用轻合金外壳者，要符合GB3836.1中8.1条通用要求的有关规定。,3.3 接线盒与接线端子本安电路端子与非本安电路端子之间按规定至65、少须有50mm距离，或用绝缘隔板或用接地金属板把二者隔开，并应符合GB3836.4-2000第6.3.1条规定。接线端子应有防松措施。本安电路接线端子的裸露导体部件之间电气间隙应等于或大于GB3836.4-2000表4的规定值。,3.4 电气间隙与爬电距离须符合GB3836.4本安标准所规定的数值。3.5 电源变压器直接向安全栅或本安型电气设备供电的变压器的输入电路成应安装符合GB3836.4第7.3条规定的熔断器或用适当规定值的断路器保护。本安电距端子与其它端子分两侧布置，端子间电气间隙与爬电距离须符合GB3836.4表4要求。变压器铁芯应接地。,(1)绕组须能承受输出绕组短路电流的作用，在66、热保护器动作前，不应产生超过绝缘等级的允许温升，且不应损坏。(2)向本安电路供电的绕组与其它绕组应分开布置或加强绝缘及用铜质接地屏蔽隔离的措施。(3)铜质屏蔽应能承受任何绕组与屏蔽短路时的电流，在热保护器动作前不应损坏。(4)变压器绕组应进行绝缘介电强度试验，且不应击穿或闪络（见GB3836.4表9）。,3.6 导线及布置为了防止导线载流过大，温升过高而出现危险的表面温度，选取导线的截面时应留有充分余量。对于多股绞线的截面积，应是各股导线截面积的总和。电气设备内本安电路元件和连接导线应牢固安装。采用树脂胶封时，注意不要损坏元件和导线。,本质安全电路和电气设备机架或可能接地的 部件之间的绝缘应能67、承受两倍本质安全电路电压或500V交流有效值试验电压，两者取较大值；本质安全电路与非本质安全电路之间的绝缘应能承受2U+1000V交流有效值试验电压，但不小于1500V。（U指本质安全电路和非本质安全电路电压值之和）本安与非本安电路的内部绝缘导线应分开布置，不允许两种导线捆成一束。与非本安电路在同一外壳中的本安电路导线及端子均采用蓝色标志加以区别。,4 本安电路设计计算基础,本安型电气设备基本有两种模式，一种由电池（原电池和蓄电池）和电池组供电的独立的本安型电气设备，通常用于通讯、控制、监测、仪器、仪表类装置；另一种由电网供电的本安系统关联设备、连接导线或电缆、本安型电气设备三者构成，最常见的68、是隔爆兼本安型（关联）复合式电气设备。它们都存在本安电路设计计算的问题，只有通过计算（最好通过试验）符合标准后才能进入本体设计。本安电路的设计计算是比较繁索的，现通过简单的实例加以说明。,一、电路原理图本例为一个本质安全型的先导回路（起动按钮的自保接点未画），可以近控，也可引出电缆进行远控。首先把本安电路用虚线在电路原理图中框出来并标明：“本安电路”。同时用虚线框住可靠组件并标注“可靠组件”，保护性元件标注“保护元件”。图中本安型变压器HB和本安型继电器HJ的阻尼绕组都为常用组件。,二、主要元、器件(1)本安型变压器规格为：36/9V，2VA。初级空载电流不大于50mA，用0.1A熔断器进行保69、护。次级空载电压不超过1.29=10.8V，次级线圈具有限流电阻，电阻值约34，其次级短路电流不大于10.8/34=317.6mA。变压器线圈先绕初级，再绕屏蔽层（用0.29漆包线），最外绕次级，先用5m0.33康铜漆包线，再用0.29QZ共270匝。,(2)本安型继电器JZ-660型直流继电器，吸引线圈QZ0.41，1425匝，内阻100.20（+20），阻尼线圈QZ0.41，1425匝，头尾短接。动作电流为605mA，释放电流为205mA。处于非本安电路的触点正常工作时应不超过制造厂规定值，并且开闭不超过5A有效值或250V有效值或100VA。,(3)二极管（又称远方二极管）选用硅二极管270、CZ53E，额定正向整流电流0.3A，正向压降0.7V最高反向工作电压300V。(4)钮子开关和按钮其额定电压和额定电流远大于9V和100mA。(5)连接导线选用0.2mm2AVRP聚乙烯绝缘安装线（蓝色有屏蔽层）。,三、本安电路在本体上的安装(1)要求元、器件尽可能集中装在一个小匣内，然后再固定在本体上。(2)本安电路与非本安设备的接线要尽量分开布线。,四、本安电路计算(1)正常工作时电压为额定值时，电压为最高值时，试验时取安全系数为1.5，即以94.51.5=141.75mA，并接入变压器和继电器线圈等电感元件不应引爆。,(2)次级短路时取安全系数为1.5，则火花试验电流为317.61.571、=476.4mA，不应引爆。(3)远方控制时要考虑控制芯线的分布参数，通常为6mm2，其电抗值为0.095/km，电容为0.12F/km，电缆长度取为200m，则可用L=0.20.095/314=0.0604mK，C=0.20.12=0.024F的集中参数来模拟。,(4)查最小点燃电流、电压曲线由于变压器和继电器都是非线性电感元件，为此通常先用交流伏安法来测出近似电感值，然后利用GB3836.4的附录A查曲线。通过上例，从理论上说，首先应该从附录A的曲线查阅基本参数U、I、L、C等，然后进行设计计算。,第六篇 矿用一般型电气设备,1 概述,矿用一般型电气设备属非防爆型电气设备，按现行煤矿安全规72、程（2005年版）的规定，可使用在瓦斯矿井井底车场，总进风巷或主要进风巷。,2 通用技术要求,2.1 设备外壳(1)材质外壳须采用非燃性或阻燃性材料制造；观察窗透明件、衬垫、电缆引入装置的密封件及控制手柄除外。,(2)强度a.设备外壳须能承受爆炸性气体环境用电 气设备通用要求所规定的低冲击能量的冲击试验。b.携带式设备须能承受爆炸性气体环境用电气设备通用要求所规定的跌落试验。c.没有轮子的移动式设备还须进行搬运试验。搬运试验分单边不离地、单角离地及翻倒三种。根据设备使用场所具体情况可选择其中一种或二种进行试验。单边不离地或单角离地的抬起高度最小为50mm，最大为底平面与试验平台的夹角等于30。73、,2.2 防护等级(1)外壳防护等级一般不低于IP54。(2)外风冷电机的风扇进风口和出风口分别须不低于IP20和IP10。(3)用于无滴水和粉尘侵入的硐室中的设备、电阻发热元件最高温度低于200的起动电阻和整流机组均须不低于IP21。(4)没有裸露带电元件的设备、用外风扇冷却的设备和焊接用整流器均须不低于IP43。,2.3 表面温度(1)在结构上能防止人员接触的情况下，须不高于150。(2)操作手柄、手轮须不高于60。(3)除电动机和油浸式变压器外，一般须不高于85。2.4 防潮性能按GB/T2423.4标准中的规定进行。,2.5 门重量大于15kg的门应装在铰链或凸台上。2.6 紧固件(174、)紧固件的螺栓直径须不小于M6，仪器仪表、灯具、通讯信号和自动控制设备除外。(2)在运行中每月打开一次以上的盖子的紧固螺栓须设有防止脱落的装置。紧固螺栓须设有防松装置。,2.7 联锁(1)所有开关把手在切断电源后都须能自锁，以防止误操作（闭合操作）。(2)直流电压高于60V，交流电压高于36V的设备，须设置阻止带电开盖的联锁、锁或铅封装置（接线盒除外）。不能使用联锁而使用锁或铅封的设备，须设置“断电开盖”、“切断隔离开关开盖”等字样的警告牌。,(3)直流电压高于60V，交流电压高于36V的设备，凡开盖或取下设备零、部件后，可能触及带电部分时，须设置防护等级不低于IP20的防护罩，并设置“当心触75、电”的警告标志。(4)用隔离开关联锁的结构，须保证触头的断开位置明显可见或通过手柄的位置能正确地判断触头状态。手柄和操纵机构的连接须坚固可靠，连接强度须大于手柄的强度。,2.8 接地(1)接地须符合爆炸性气体环境用电气设备通用要求标准的有关规定(2)每个接地端子只允许连接一根动力电缆的接地芯线或两根控制电缆的接地芯线。(3)塑料外壳以及塑料、金属组合外壳的接地端子之间须用截面积不小于6mm2的导线连通。,2.9 电缆引入装置(1)设备内部应有足够大的空间，保证电缆护套引入长度不小于8mm。(2)电缆引入装置应能防止电缆扭转、拔脱和损伤。(3)移动式设备电缆引入装置须设有喇叭口，喇叭口的曲率半径76、须不小于5mm，表面光滑无毛剌。,(4)为防止粉尘和水由电缆引入处渗入外壳内，可采用橡胶密封圈或其他密封材料密封。(5)电缆引入装置要考虑引入不同直径的铠装电缆和软电缆的可能性。(6)设备出厂时所有电缆引入处须加封垫，保证运输和仓储时满足防护等级的规定。,2.10 设备内部导体的材质设备的母线，设备的控制电路、辅助电路导体均须采用铜材（用于类似煤矿的其他地下工业生产部门时母线除外）。,3 专用技术要求,3.1 高、低压开关设备和控制设备(1)高压开关设备须设置有选择性的检漏保护、短路保护和欠电压保护；作为高压电动机、变压器控制用的高压控制设备须设置短路、过负荷和欠电压保护；可设置漏电闭锁和远距77、离控制装置。远距离控制装置中须有控制芯线和短路失控保护，并只允许一点起动、多点停止。,(2)低压开关设备须设置检漏保护或设备能和检漏继电器配合工作，还须设置短路和欠电压保护；低压控制设备须设置短路、过负荷、单相断线及漏电等保护，还须设置漏电闭锁及远距离控制装置。(3)低压开关设备内的自动开关（断路器），当电网的功率因数为0.300.05时，分断能力须符合矿用一般型电气设备所规定的要求。,(4)使用自动重合闸的低压开关设备，还须有漏电闭锁，所有保护装置均须设置双套，当一套保护装置发生故障时，另一套仍应能保证正常工作，每套保护装置均须设置单独的试验回路，以便发现故障时能及时维修。(5)远距离控制线78、路的额定电压须不超过36V。(6)设备内腔须设置电气原理图标牌。,3.2 油浸变压器(1)油浸变压器的外壳防护等级须不低于IP44。(2)变压器油箱上须设有油标，当油标损坏时，油面须高于裸露带电部分10mm以上。(3)油箱下部放油的塞子须使用专用工具才能打开。,3.3 插接装置(1)电压低于1140V的装置，须设有防止骤然拔脱的徐动装置；电压高于1140V的装置，须采用带有电气联锁的装置。(2)插杆与插孔的配合须保证可靠的接触。(3)插销须保证在使用过程中不能自行松脱，并须设置联锁，保证断电后，插杆才能拔插。插锁拔脱后，插座内不允许有裸露的带电部分；插座入口处还须另外设置便于开启的防护盖。,(79、4)插销的接地端子须制成专用的插杆和插孔，不允许用外壳接地替代。接地插杆须比主插杆先接触。(5)插接装置的插头和插座须分别标明“接负载”和“接电源”字样。(6)插接装置的拔脱力须小于147N。(7)插接装置绝缘零件材料每平方米的耐冲击强度须不小于6860J。,矿用一般型电气设备外壳的明显处，须设置清晰的永久性的凸纹标志“KY”。小型电气设备可采用标志牌铆在或焊在外壳上，也可采用凹纹标志。,4 标志,5 铭牌,一般须用铜板材质。铭牌主要内容有：5.1 铭牌右上方有明显的“KY”标志。5.2 外壳防护等级。5.3 矿用合格证号。5.4 产品出厂日期或产品编号。5.5 其它需要标出的电气技术参数。,80、第七篇制造与维修,1质量体系,产品质量是企业的生命。一个企业要想在市场经济形势下通过竞争取胜，必须使其提供的产品做到：符合有关标准，有产品合格证明和安标证；能满足用户的要求；价格上有竞争力；遵纪守法；能获得利润。,产品质量也是企业多种活动的综合反映。在质量的形成过程中，任何一个因素都会对产品的质量产生影响。为此，建立质量体系，进行妥善的组织，对影响产品质量的技术、管理和人员的各项因素进行控，以减少、消除，特别是预防质量缺陷的产生。建立质量体系是企业自身的需要，也是用户对企业的产品质量信任感的能力。,1.1质量体系的建立和运行 质量体系应符合安全标志现场评审规范的要求(1)质量环根据产品的特点，81、找出影响产品质量的各个环节，确定每个环节的质量职能。,(2)质量体系结构根据对质量环的分析结果，研究研企业质量体系的具体结构，确定具体要素研究对每项要素进行控制的要求和措施，安排生产符合质量要求的产品所必需的设备和人员。,产品,(3)质量体系文件根据对质量体系研究的结果，写成正式的文件，作为企业的管理法规，企业领导组织各部门认真学习并须坚决执行，使产品质量并始终处于正常的受控状态，保证产品质量持续稳定，一旦产生质量缺陷，能及时发现及时采取措施纠正。(4)质量体系审核企业领导亲自组织检查对质量体系文件贯彻执行的情况，对不认真执行的要严肃处置，加强法规观念。,(5)质量体系持续完善不断修订和完善质82、量体系文件，保持体系文件的正常有效性。上述五项活动是一个有机的整体，但关键在于采取有效措施控制影响质量的各个因素。质量环和质量体系结构是为制定文件所进行的技术准备工作，而质量体系审核与复审是为了执行文件和保持文件的有效性所进行的必要活动。,1.2质量环质量环贯穿于产品质量形成的全过程中，典型的质量环包括11个阶段，每个阶段都有其特定的质量职能。(1)市场调研：收集、分析用户需求，反馈信息，保证与改进产品质量。(2)设计、规范编制和产品研制：做到技术先进、使用可靠、经济合理。(3)采购：保证所采购的各项物质符合设计规定的要求。,(4)工艺准备：确定工艺路线，编制工艺文件，设计工艺装备，使各道工序83、和作业按规定程序和方法在受控条件下进行生产。(5)生产制造：按图、按规范规定制造。(6)检查和检验：根据图样、规范、工艺等文件的规定，对入厂的原料、材料、外购件、外协件的质量和工序，成品、包装的质量进行严格检验，保证不合格品不入库，不合格工序不转序，不合格零件不装配，不合格的成品不出厂。(7)包装和贮存：保证经过按包装质量规定的产品合理贮存、装卸、运转中完好无损。,(8)销售和发运：向买方提供切合实际的书面保证，按合同资货。(9)安装运行：选派合适的技术人员和工人按有关技术文件安装，安装后进行试运行、检验，待一切正常后交用户验收。(10)技术服务和维修：指导用户掌握产品的安装、调试、使用和维修84、，及时处理用户的意见，对质量确有问题的产品实行保修、保换、保退制度，让用户放心，对用户负责到底。用后处置 需要维修、报废的产品，严格按规定的程序进行处置。,1.3质量体系结构定组织结构：根据企业的功能、产品的特点和规模大小等因素由企业最高领导自主决定。但质检机构应独立于生产系统。定质量责任制目录：主要确定各级领导与各类人员（包括工人）的质量责任和权限，重点内容应是查明实际的或潜在的质量问题，并采取补救预防措施。,定质量活动 以安全标志现场评审规范为指导，选定本企业适用的质量体系要素，并确定在每个要素中需要开展的质量活动。定各项管理制度，做到有章可循，有法可依，执法必严。定资源和人员：根据质量方85、针和质量目标，提出物质资源（厂房、仪器设备等）和人员的配备规划。,1.4质量体系文件质量体系文件是质量体系的具体化，是企业质量管理的法规，通过实施质量体系文件，控制各项影响质量的因素，保证产品质量符合规定的要求。质量体系文件的类别有质量手册、程序文件和质量记录三种。,1.5质量体系审核与复审质量体系审核分为常规审核和专项审核两种。前者一般每年定期进行全面、系统的审核一次。后者指对某一要素审核，往往发生在领导者变动或发生质量事故情况下的专项审核，可以视需要随时进行。审核结束应提出书面报告，包括审核结果、结论和建议。复审可以与审核结合进行，必要时，可单独进行。复审后同样应提出复审报告，包括评定结论86、和需要修改的具体建议，经企业领导批准后修改有关的质量体系文件。,2生产制造的基本条件,矿用隔爆电器直接影响煤矿的安全生产，因此无论是专业制造厂，或者是煤矿机修厂都应具有以下的基本条件：,2.1强有力的领导管理体制首先要有强烈的责任感和事业心，不能当作一般的商品生产来对待。矿用防爆电器的开发、设计、制造和试验的周期比较长，因此必须要有中、长期的规划，进行周密的计划与管理，各个职能部门要配备称职的人员，自上而下要有强烈的质量意识，和对煤矿生产安全的责任感，只有这样才能生产出质量符合标准的一流产品。,2.2比较强的加工能力矿用防爆电器常常是一种小型的成套电器，对机械和电气两方面的加工能力要求都很高。87、防爆外壳的加工要求有相就的板金、焊接、退火、金加工、磷化、喷漆等工艺装备。连接件和引入装置又牵涉到塑料件、橡胶件和铸铁等的加工。矿用元、器件的制造要有模具、热处理、精密加工、印制线路板的制造和焊接等手段。当然，不可能样样俱全，但应具备主要加工能力及质量可靠的协作网。,2.3必要的检验检测手段防爆外壳要有相应的检测手段来保证，其中最主要的是水压试验设备、隔爆面要素的检验量具及必要的出厂性能试验设备等。对于外购和配套元、器件的入库验收要严格把关。产品出厂试验手段要齐全，对于重要产品（如开关等）要能进行额定电压的绝缘试验与整机调试等。,对于结构、性能较复杂的产品一定要做好售后服务工作，包括现场培训、88、备品备件的供应和及时的现场服务。,2.4周到的产品现场服务,第八篇试验检测,1概述,1.1 试验检测的目的试验检测是为了证明矿用防爆电器的设计、制造和维修的是终结果是否符合本产品技术条件或产品标准。,煤矿现场使用过的矿用防爆电器，经过检修 后仍应保证其安全、合理、经济运行。矿用防爆电器从研究设计到制造定型投产要经过一系列试验。从总体上来说。分为考核性试验与非考核性试验。考核性试验一般反映产品标准或技术条件所规定的法定试验。非考核性试验是指产品研究设计中的探索性、可行性、中间性的研究试验，所以亦称研究性试验。此外，还有一种新产品鉴定程序中所必须进行的现场运行试验，也叫工业性运行试验，是通过现场实89、现运行考核，所以也可把其归为考核性试验。,1.2可把其归为考核性试验检测的内容矿用防爆电器是由矿用电器与防爆外壳组成的。它的试验检测也就分为防爆性能试验和电气性能试验两大部分。这两部分的试验既相互独立又互相交叉，例如外壳的防爆性试验，主要是对装配完整的产品（可以搞模拟芯子）进行检测试验；也不排斥对空腔进行试验，按严酷程度考虑而定；又如耐潮（湿热）试验，对矿用电器元件本身最好按湿热带电器标准试验和选型，装入外壳后的整机一定要通过湿热试验。,1.3试验检测的步骤防爆性能试验包括多种项目。其中一些项目，制造厂可以自行检测（如水压试验材质化验等）并将试验检测报告提交防爆检验站，由该站综合全部试验检测的90、结果作出结论。电气性能试验也包括多种项目。除出厂检验项目由制造厂自做外，新产品的型式试验报告往往是由几个试验单位的单项委托试验报告组成的。比较后适的步骤是提请国家授权的检测单位进行试验，出具正式的全套型式试验报告。,2防爆性能试验,矿用防爆电器新产品在电气性能型式试验合格后，将试品送交防爆检验站进行全面的防爆安全性能检测（可同时进行）。试验项目和方法在GB3836.14中有明确规定。下面将列出项目并作一些必要说明。,2.1在爆炸性气体混合物中的各项试验隔爆型设备须进行强度试验和隔爆性能试验,本安型电气设备及其关联设备须进行火花试验。,注1：检验单位认为必要时可以用改变试验气体、电极材质等办法达91、到所规定的安全系数进行。,2.2通用试验项目下表所列的通用试验项目适用于隔爆型、增安型、本安型及矿用一般型的电气设备。当然，按照产品的实际情况应有所区别。,在矿用防爆电器中，主要零部件采用胶粘剂固定时应作热稳定试验（GB3836.1-12）。胶粘剂的极限热稳定温度须比其最高工作温度高20以上。,2.3隔爆型电气设备试验项目隔爆型防爆电气设备检验包括结构检查和隔爆性能试验。本节重点论述隔爆外壳承受爆炸压力值的确定、隔爆性能的试验方法和电缆进线引入装置的考核等。2.3.1结构强度试验（外壳耐压试验）试验分为参考压力测定和过压试验丙个步骤，各个空腔均单独进行。试验设备如图：,(1)参考压力的测定各类92、各级电气设备，应分别采用表1-1所列的爆炸性混合物进行试验，并记录其产生的爆炸力。表1-1 混合物浓度的规定,试验时，用1个或几个火花塞，或其它小能 量引爆源点燃混合物。I、IIA、IIB电气设备的试验均进行3次，测得其高于大气压力的最大平滑压力为参考压力；IIC电气设备的试验，采用两种混合物分别进行，各进行5次试验，测其参考压力，但只用于单一气体环境时，可使用该种气体混合物试验。参考压力应在点火侧、点火侧的对应侧及外壳设计的预计产生过高压力的任何位置进行测定。,(2)过压试验过压试验有两种方法；动压试验用于检验单位，也可以作为制造厂逐件试验作；静压试验只适用于制造厂。a)动压试验采用本方法时93、，对已测出参考压力的样品，可利用提高混合物的初始压力或其它有方法进行试验，使其爆炸压力达到参考压力的1.5倍。,当不能预先测定参考压力（如容积过小或压力出现异常），则可在1.5倍大气压力下向外壳充以标准规定的爆炸性混合物进行试验。动压试验只作一次，但IIC外壳应用每一种爆炸性试验混合物进行三次。试验时未发生损坏，未出现影响防爆性能的永久变形，并且接合面任何一点的间隙，都不应有永久性的增大，则为合格。,b)静压试验静压试验可以用水或其它适用的介质进行，其压力为参考压力的1.5倍，但不得小于0.35MPa。如不能测定参考压力时，则按下列压力进行试验。I、IIA、IIB为1MPa；IIC为1.5MP94、a。试验中达到规定压力后，应维持10+20S的时间，试验只作一次。,2.3.2隔爆性能试验（内部点燃的不传爆试验）本试验是在耐压试验合格之后，用同一台样品进行。试验时，样品内、外均充以相同浓度的爆炸性混合物与防爆无关的衬垫应拆掉。如果样品内部的点燃没有传到试验罐内，则认为试验结果合格。试验如表1-2规定。,表1-2 内部点燃的不传爆试验,(1)对I类、IIA、IIB外壳是在无人为间隙的正常条件下进行试验，试验间隙为80%100%制造厂图纸规定的最大结构间隙。(2)对IIC电气设备，须采用下述两种方法之一进行试验。a)第一种方法为加大间隙法。将平面、圆筒，转轴与轴孔、操纵杆与杆孔等处隔爆接合面的95、间隙、按下式加大。,iE=ic+0.5ic式中iE试验间隙宽度；ic图纸规定的最大间隙宽度。对于螺纹隔爆结构，应将螺纹啮合轴向长度与制造厂图纸规定长度减少三分之一。试验分别用27.01.0%的氢气与空气，7.51.0%的乙炔与空气混合物进行。,B)第二种方法为预压法。外壳在无人为间隙的正常条件下进行试验，间隙应为80100%制造厂用上面方法使用的混合物在外壳和试验罐内预加压力，预压值为1.5倍大气压力，分别进行试验。电气设备只用于单一气体环境时，可仅用该气体混合物试验。,2.3.3引入装置性能试验电气设备上的每一个进线引入装置和引入装置中各种规定尺寸的弹性密封圈（或金属密封环），均应进行如下试96、验，试验各做一次。,(1)密封性能试验对弹性密封圈式引入装置，应将密封圈套在清洁干燥的抛光钢柱心棒上，组成引入装置。心棒直径为对应密封圈允许的电缆或导线最小外径。对金属密封环式引入装置，应将密封环套在清洁干燥的金属护套上，组成引入装置。护套的外径为对应密封环允许的最小外径。,将引入装置设置在液压试验装置上，液压流 体接触的电缆或导线终端的间隙应严格进行 密封处理，使用着色水作为液压流体进行试验（如图1-3）。试验时，应将液压回路中的空气排净。在逐渐升高液压的同时，拧紧压盘的螺栓或压紧螺母，使液压达到I类2MPa、II类3MPa，并记录其力矩值。对I类液压在两分钟内恒定，且吸水纸上未显示任何水滴97、痕迹时则为合格。对II类液压在3分钟内恒定，且吸水纸上未显示任何水滴痕迹时则为合格。,(2)机械强度试验 螺纹压紧元件的电缆引入装置试验时，在压紧元件上施加密封试验中所需力矩2倍的力矩，但是施加的力矩（以Nm为单位）至少为圆形电缆最大允许电缆直径的3倍（单位为mm）或非圆形电缆最大允许电线周长（单位为mm）。然后，拆掉引入装置并检查其零件情况。,用螺栓固定的压紧元件的电缆引入装置压紧元件用螺栓固定的电缆引入装置施加在压紧元件螺栓的力矩应当为密封试验规定力矩的2倍，但至少等于（以Nm为单位）下列数值：M6:0Nm M12:60NmM8:20Nm M14:100NmM10:40Nm M16:15098、Nm然后拆掉电缆引入装置并检查其部件。试验后，分解引入装置，如果没有任损伤（密封圈除外），则为合格。,2.3.4 机械试验(1)冲击试验本试验是使电气设备承受质量为1kg的冲击锤自高度h垂直下落时的作用。高度h由冲击能量E导出。冲击能量E在下表中分别列出（h=E/10；h,m;E,J）。冲击锤应装有一个直径为25mm的半球形淬火钢制冲击头。,冲击试验能量,玻璃透明件应在三个样品上进行试验，每个样品只试验一次，其他零件应在二个样品上进行试验，每个样品在两个不同位置各进行一次试验。采用机械危险强度等级低的冲击能进行试验的电气设备，符号X标准。,冲击点应是检验单位认为最薄弱的部位，电气设备应安装在一99、个合适的钢制基座上，当被试表面是平面时，冲击方向应垂直于这个平面，当被试平面不是平面时，冲击方向应垂直于冲击点所接触的切平面。基座的质量最少应有20kg，采用刚性固定或埋在地中（如浇注混凝土）。相应的试验装置示例见附录G。,通常试验环境温度为（205），当材料性能数据说明其在低温下抗冲击性能降低时，试验应在规定温度范围的最低温度下进行。当电气设备的外壳或外壳部件为塑料材料时，包括旋转电机的塑料风罩和挡风板，根据23.4.7.1规定试验应在上限温度和下限温度下进行。,(2)跌落试验携带式电气设备除了进行冲击试验外，还应在使用状态下从1m高跌落到水平的混凝土的平坦表面上四次，样品的跌落位置由检验单100、位确定。非塑料外壳设备试验应在（205）温度下进行，当材料性能数据说明其在低温下抗冲击性能降低时，试验应在规定温度范围的最低温度下进行。当电气设备的外壳部件为塑料时，试验应规定下限环境温度进行。,(3)试验要求冲击试验和跌落试验不应引起影响到电气设备防爆型式的任何损坏。表面损伤、表面涂漆损坏、电气设备散热片和其他类似部分的破裂和小的凹陷都可以不考虑。外风扇的保护罩和通风孔的挡板经受试验后，应不产生位移或变形，以免引起与运动部分摩擦。,2.3.5 绝缘套管扭转试验连接件的绝缘套管在连接或拆卸时导体会受到扭矩作用，因此绝缘套管应经受扭转试验，在安装中导电杆承受表5的力矩作用时，导电杆和绝缘套管都不101、允许转动。,表5 绝缘套管试验力矩,2.3.6 热剧变试验灯具的玻璃透明件和电气设备观察窗玻璃应经受热剧变试验，试验时使它们处在最高工作温度下，用温度为105、直径为1mm的喷射水对其喷射而不破裂。2.3.7 水压试验制造厂应对每台隔爆型电气设备的隔爆外壳或外壳的隔爆部件，进行逐件水压试验。以此考核外壳的结构强度及壳体在铸造，焊接、压铸等工艺过程中造成的渗漏缺陷。,水压试验应在零件隔爆面精加工后进行。水压试验应尽可能模拟成实际装配状态。试验压力应为外壳承受实际最大压力的1.5倍，但不能小于0.35MPa，加压时间保持10+2S。试验结果以不连续滴水（每间隔10秒滴水1滴，即视为连续滴水）为合格102、。当制造厂不能测出外壳内部实际最大爆炸压力时，可以按表6选取相应的参考压力作为水压试验压力值。,表6 水压试验的规定,水压试验压力值，也可以按GB1336-77的要求作水压试验。对于下列零件可不作水压试验：外壳内的隔爆绝缘套管，容积小于0.01升的塑料、陶瓷外壳（壳壁压铸有其它零件者除外）；由钢或有色金属轧制材料制成的没有焊缝的零件，如外壳、盖、环、衬套等，透明件、如玻璃罩、玻璃板等。,2.4 增安型电气设备试验项目该设备须符合GB3836.1-2000标准中通用要求的有关试验外，尚须进行：(1)电气设备在起动、额定运行或规定的过载状态时，其任何部件的最高表面温度均不允许超过+150；采取措施103、防止粉尘堆积时，则为+450。绝缘绕组的极限温度见GB3836.3-4.7表3。,(2)绝缘介电强度试验低压，比相应国家标准规定的试验电压高10%；高压，提高30%。(3)照明灯具、测量仪表的仪用互感器附加试验主要考虑增加安全因素，详见GB3836.3-5.2、5.3及5.4。(4)增安型电机控制开关的保护性能试验电机与开关必须配合试验才能确定保护是否有效。,2.5 本质安全型2.5.1技术文件审查除按检验程序的规定外还须符合下列要求：少应有本质安全电路本安全性能计算书；绝缘介电强度试验报告；电路原理图上应注明“本安电路”、“可靠性组件”、“保护元件”字样，这些电路均用虚线框起来。,2.5.2104、结构检查结构检查本质安全型电路及电气设备及G3836.1-2000通用要求的有关规定进行。2.5.3试验方法(1)试验气体,试验用气体与常压下空气混合的浓度（体积比）为：I：8.30.3%甲烷；IIA：5.30.2%丙烷；IIB：7.80.5%乙烯；IIC：212%氢气。对于具有特定爆炸性混合物的环境（如只一种、或特殊的爆炸性混合物）中使用的电气设备，应采用该种混合物最易点燃的浓度进行试验。,(2)火花试验的装置在每一系列火花点燃试验前，应对火花试验装置的灵敏度进行标定。为此，火花试验装置应在接有0.09H0.1H的空芯线圈的24V直流电路中操作。并且该电路中的电流应按下表调整到相应类别的数值105、，或者当使用更易点燃试验气体时，将该值除以安全系数。,标定电路中的电流,试验装置充入规定级别的试验气体，主电极旋转在400转内（约3200次火花）点燃，则认为火花试验的装置合格。,(3)火花点燃试验经过分析，确定需要试验的电路，然后把火花试验装置的电极接入电路中被认为可能发生短路、开路或接地的危险点上。并考虑正常工作和故障状态，按规定取其安全系数，包括外部连接导线或电缆的分布电容和电感进行试验。每个试验点的一组试验，对于直流电路，主电极（钨丝电极）在每一极性下各经200转（3200次火花），交流电路经1000转（8000次火花），以不点燃试验气体为合格。,对于电感和电阻电路采用减小限流电阻提高106、电流，达到1.5倍安全系数，如果达不到1.5倍安全系数，可进一步提高电源电压，对于电容电路，把电压提高到1.5倍故障电压，达到1.5倍安全系数。检验机关认为必要时，可以改变试验气体、电极材质或加入氧气等办法达到规定的安全系数。试验须考虑电源电压波动（一般为10%）和设备使用温度的影响。,(4)温度试验本安电路及设备在正常和故障状态下，元件、导线等的最高表面温度应不高于规定的相应组别最高表面温度。(5)绝缘介电强度试验试验用变压器的容量至少为500伏安。试验电压的频率50赫兹。绝缘介电强度按规定电压经一分钟试验不得击穿或闪络。,2.6 矿用一般型电气设备试验项目(1)型式试验按产品标准要求进行；107、(2)外壳应能承受7J的冲击能量的强度考核；(3)按放置地区的不同，考核其外壳防护等级；(4)外壳表面温度，一般不高于150；(5)湿热试验，按GB/T2423.4-93电工电子产品基本环境试验规程Db：交变湿热试验方法的规定进行。,3电气性能试验3.1试验分类 本节主要讲的是考核性试验，即产品标准或技术条件所规定的试验。一般有型式试验、常规试验、特殊试验及上级委托的抽检等。(1)型式试验也称定型试验。它是新产品研制后的考核性最全面的试验。目的是验证新产品是否符合产品标准或技术的要求，以验证设计的合理性和投产的可行性。,(2)常规试验亦称出厂试验。它是对生产中每一批的产品逐台进行（或每批中抽取108、一定百分数量）的试验，也是型式试验项目中很少一部分的检查试验。目的是考核和保证每台产品的可靠性。(3)特殊试验特殊试验是指防爆产品的某些特定用户与制造厂双方协议所规定除了型式试验和出厂试验外的一种试验。也可以指试验周期长，所化财力、物力较昂贵的试验，如AC3的电寿命试验、过电压试验等。,(4)上级委托的抽检行业检查性的抽查是为保证产品质量，防止假冒伪劣商品进入市场流通而进行不定期强制性试验。它是国家监督部门委托权威的国家级质量监督检测中心实施检测。其试验项目根据产品特点可以型式试验项目的全部或大部。,3.2试验项目矿用防爆产品电品性能试验项目有以下具体项目：(1)介电性能试验；(2)电气间隙和109、爬电距离测定；(3)温升试验；(4)额定接通与分断能力试验；(5)耐受过载电流能力试验；(6)动作特性试验；,(7)短路接通与分断能力试验；(8)短时耐受电流能力试验；(9)保护特性试验；(10)寿命试验（电寿命与机械寿命）；(11)湿热试验；(12)接线端子机械性能试验。上述试验项目基本上包括了防爆电器的所有试验项目，有些试验项目对某些具体产品来说只是内容含义不同。上述未包括的试验项目可由制造厂与用户协议而订为特殊试验项目。,3.3试验方法试验方法是产品按产品标准或技术条件进行试验所遵循的方法。由于不同的试验方法可能得到很不相同的试验结果，对考核性试验来说有可能出现合格与不合格的两种绝然不同110、的结论，因此，为了统一对电器的试验，国家制定了有关标准。基本标准有：MT/T661-1997煤矿井下用电器设备通用技术条件GB/T14048.1-2000低压开关设备和控制设备 总则,GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求GB2706-89交流高压电器动、热稳定试验方法GB/T16927.1-97高电压试验技术 第一部分：一般试验要求。对矿用防爆电器的试验方法一般均参照上述标准来进行，除非在产品标准或技术条件中加以明确规定。,3.4 防爆开关通断试验装置（以下通断试验装置）3.4.1通断试验装置设计依据：参照标准MT8712000矿用隔爆型低压馈电开关、MT111111、1998矿用防爆型低压交流真空电磁起动器、GB5590-85矿用防爆型电磁起动器等对产品检验的技术要求。3.4.2通断试验装置检验内容：(1)电磁起动器接触器的额定接通与通断能力试验；(2)真空电磁起动器接触器的极限分断能力试验；(3)隔离开关分断能力试验；(4)馈电开关的过载与短路通断能力试验。,3.4.3通断试验装置简介试验装置由主电路试验变压器、保护开关、合闸开关、负载阻抗等、控制系统、测量记录系统、保护及PLC等组成。试验装置的测量记录系统采用计算机采集波形数据，采集到的波形可以在计算机上进行实时波形分析，通过相关软件将测量结果自动生成报告，并打印出来。测量系统由信号传感器（空芯电流互112、感器、霍尔元件）、数据采集板和计算机组成。其组成原理框图如下图所示。控制软件可用于直接进行波形分析，并能满足打印输出要求的系统。,测量记录系统原理框图,电压信号传感器采用LV100型LEM模块，LV100型是原边电路与副边电路电绝缘的传感器，可以测量直流、交流和脉动电压，这种传感器可进行精确测量，准确度达到0.5级，能满足测量精度的需要。电流信号传感器采用了空芯电流互感器，它与积分器组成电流传感元件，并由放大器进行量程切换，其电流灵敏度为1060kA/V，按电流大小分4档可调。其静态精度经校准后优于1.0，其灵敏度高，并且体积小巧，安装方便。,数据采集硬件系统是通过在PC机上插板来实 现的先进113、的瞬态记录仪，采集板提供数据采集的硬件系统，它在12位分辨率下采集数据的最大采样率为1MS/s(在单通道情况下，每秒采集105个数据)，一般可同时提供8个双端输入信号的采样。板上有128K采样存储器和扩展的数字触发功能。数据采集控制软件在Windows环境下工作。其作用是控制采集板各通道的工作以及用于简单显示所采集的试验波形，并可以对波形进行简单测量。,3.5防爆开关保护性能出厂测试装置（以下简称出厂试验台）3.5.1出厂试验台设计依据：参照标准MT8712000矿用隔爆型低压馈电开关、MT1111998矿用防爆型低压交流真空电磁起动器等对产品检验的技术要求。,3.5.2出厂试验台检验内容：能114、按各自产品标准的要求，完成馈电开关、电磁起动器、煤电钻综保、照明信号综保、检漏继电器等各类开关电器的过载漏电动作及闭锁电阻1K电阻漏电和短路动作时间电容补偿率变压器性能等出厂检验及部分型式检验（包括1000A以下的温升试验）。,3.5.4出厂试验台的功能特点：出厂试验台是一个综合性的试验台位，试验台具有智能控制与测量功能，由单片机控制实现电流设定与自动调节，并内置计时器、可调电阻、电阻测试仪等。试验台具有三相1140V、660V、380V试验电源，36V控制电源输出，同时能够满足电压波动试验的电压调节输出。具备150m长距离带煤电钻的127V网络，以满足测试煤电钻综保试验。试验台的大电流发生器115、分为小于500A和大于500A两个量程，可根据不同的电流等级的试品要求进行切换。,试验电流的参数设定分为手动和自动两部分，可以手动调节电流的大小或通过触摸屏设定电流大小，试验台可自动完成电流测试，自动记录通电时间；在试验过程中，由于电源电压的波动或试品接触电阻的影响造成电流的波动，本试验台可以根据初始设定的电流值自动调节，以保证电流的稳定输出。试验台具备电阻/时间测量仪，以满足试品保护器的动作电阻输出及动作时间测量。试验台具备三相电压电流综合测试功能，可以满足煤电钻综保照明综保保护特性参数测试。,3.5.5出厂试验台使用说明：(1)试验台总电源为380V 交流电源，按“总电源”的“启动”与“停116、止”按钮开启与关闭该试验台,停止按钮有自锁功能。(2)根据试品要求调节电压电流控制旋钮，例如选择“电压为660V，电流500A,自动方式”。(3)在确认选择输出方式正确后，才可以启动电压电流控制按钮，同时面板上实验回路原理图上会相应的显示出供电情况。,(4)如果电压指示不能满足试品要求，可以调节“电压调整”旋钮调节以满足试品要求。(5)在选择“手动”方式下，可以通过调节“电流调整”钮来调节试品所需要的电流。电流的大小调节根据旋转“升流”和“降流”两方向确定，如面板所示。,(6)在选择“自动”方式下，则通过设定液晶屏参数来自动调节电流。首先点击“密码输入”在弹出的输入键盘中输入相应密码 点击“返117、回”点击“参数设定”点击“电流设定”在弹出的输入键盘中输入设定的额定电流值 点击“时间设定”在弹出的输入键盘中输入设定的试验时间，在设定的试验时间完成后，试验台会自动停止电流的输出，同时保护试品安全 点击“过载倍数”在弹出的输入键盘中输入试验应过载的倍数 点击“返回”回到主页面 点击“运行”液晶屏开始显示“测试中”并自动调节电流的大小，自动启动输出电流并同时开始显示通电时间。,(7)在测量试品保护器漏电电阻动作试验时，先根据试验方法连接好电路，然后将“电阻”旋钮打在“输出”位置，调节漏电电阻的三个电阻选择旋钮，当调节到某位置时，保护器动作，这时旋转“电阻”旋钮到“测量”位置，在“电阻/时间”显118、示器上就可以读出保护器的漏电动作阻值了。,(8)连接煤电钻综保的127V反馈电压后，就可以启动台位中的电钻，用于煤电钻综保的保护测试。(9)在试验台位中设定了1K电阻动作时间测试综保短路动作时间测试，只需将综保的127V反馈电压接入试验台，分别按下“1K电阻动作时间”“电钻短路”“照明短路”开关，即可实现综保的短路保护实验，在计时器中会锁存保护器动作时间。,(10)在试验台位中设置了固定的0.22uf0.47uf1.0uf电容，根据试验方法连接好试验回路，就可以测试在三种补偿电容下试品的补偿率。三组补偿电容可组合出0.69 uf电容值。在“补偿电流”电流表中显示出无补偿和有补偿时的电流。(11)在面板上可以记录综保变压器的原边三相电流和副边的三相输出电压是否平衡，以定量或定性计算变压器的质量。,3.5.6出厂试验台电气原理图及控制图：,3.5.3出厂试验台技术参数：(1)自动和手动两套独立控制系统(2)微电脑全自动控制(3)触摸屏人机操作显示界面(4)可变恒流电源：长时电流630A，最大短时电流6300A(5)可变电压源：三相01270V(6)漏电电阻整定范围0111.0K(7)精密计时：0.19999ms(8)可变补偿电容：0.22uf1.0uf(9)煤电钻：1.2KW,3.5.7出厂试验台：,