煤礦井下電網(wǎng)可能造成的危害及安全用電措施的探討

1、潞安職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文目 錄摘 要11井下電氣設備的工作條件及類型21.1礦井供電的特殊環(huán)境21.2觸電的危險性與觸電對人體傷害21.3觸電對人體的傷害的幾個因素32井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因52.1電纜或電氣設備本身的原因52.2 因施工安裝不當引起漏電52.3 因管理不當引起漏電52.4 因維修操作不當引起漏電62.5 因意外事故引起漏電63 井下電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害83.1人身觸電83.2引起沼澤氣及煤塵爆炸83.3使電雷管無準備引爆83.4燒損電氣設備83.5引起短路事故93.6嚴重影響生產(chǎn)94 安全用電的一般措施104.1井下變壓器中性點禁止直接接地104.2 預防漏電觸電的措施1

2、0致 謝12參考文獻13第12頁煤礦井下電網(wǎng)可能造成的危害及安全用電措施的探討摘 要煤礦供電安全，是保證生產(chǎn)的重要條件。由于井下電氣設備的工作環(huán)境特殊，所處的工作面空間狹窄，人體觸及電氣設備機會多。還有落矸和片幫，電氣設備還經(jīng)常受砸和受壓，極易發(fā)生漏電。易引起火災和沼氣、煤塵爆炸的危險；長期漏電可能發(fā)展為短路故障；有時漏電流還會引起雷管超前引爆。因此，必須采取有效措施，預防這類電氣事故的發(fā)生。該文從井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因，分析了漏電的危害，提出了安全用電的措施。關鍵詞：井下 供電安全 安全用電措施1井下電氣設備的工作條件及類型1.1礦井供電的特殊環(huán)境1.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，礦井深度不斷增

3、加，瓦斯、地溫及礦壓等災害因素增多，加上管理不善等因素，煤礦重大事故時有發(fā)生。重特大事故多為瓦斯、煤塵爆炸事故，我們知道造成爆炸的因素有三種：瓦斯?jié)舛?16；高溫火源650750；空氣中含氧量12，三者缺一不可。據(jù)有關資料不完全統(tǒng)計，1983年1989年所發(fā)生的96 次特大瓦斯事故中，由電火花引爆的次數(shù)占46.9。某省將1980年 2002年全省內(nèi)發(fā)生的3人以上瓦斯事故統(tǒng)計：因煤礦停電、停風造成 事故占496。因此，杜絕電氣故障，對于防止重大事故有著十分重要的意義，本文就常見的幾種井下電事故作了分析并提出安全用電措施。 2.煤礦用電管理中存在的問題：由于管理不當，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。

4、電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時間一久將使絕緣老化而漏電；電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會使絕緣因受潮而漏電。電氣設備長期過負荷運行造成絕緣老化損壞而漏電。電動機因長期被煤石堵塞風道，造成通風不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。對已受潮或遭水淹的電氣設備，未經(jīng)嚴格的干燥處理和對地絕緣電阻耐壓試驗，又投入運行，極有可能發(fā)生漏電或其它電氣故障。1.2觸電的危險性與觸電對人體傷害 1.觸電的危險性 (1)一般情況下，觸電對人身造成的危害要么是電擊，要么則是電傷 電擊是指電流通過人體內(nèi)部，造成人體內(nèi)部組織的損傷和破壞，這是最危險的觸電，大多數(shù)能致人死亡。電傷是指強電流瞬間通過人體的某一

5、局部或電弧對人體表面的燒傷，使外表器官遭到破壞，當燒傷面不大時，不至于有生命危險，電擊的危害高于電傷。 (2)短路與過載及其危害 供電系統(tǒng)在發(fā)生短路的時候，系統(tǒng)中的電流是正常工作電流的l倍有時甚至達到幾十倍。電氣設備在這種情況下很容易受到破壞。短路電流如果不能及時得到切除，就很有可能使電纜著火，進而引起井下火災。另一方面短路電流產(chǎn)生的電弧還可能點燃瓦斯或煤塵，因此礦井的安全也會受到嚴重威脅。在煤礦井，由于各種各樣的原因都會使電氣設備頻繁超載運行。當電機過載后，繞組電流密度增加溫度急劇增高，碾度升高到超過電機絕緣材料所允許的限度時，電機繞組在一定的時間內(nèi)就會燒毀，繼而又會造成短路現(xiàn)象。1.3觸電

6、對人體的傷害的幾個因素 1.通過人體電流的大小一般情況下，通過人體的電流越大、人體的生理反應越明顯、越強烈，生命的危險性也就越大。而通過人體的電流大小則主要取決于：（l）施加于人體的電壓，電壓越高，通過人體的電流越大；（2）人體電阻的大小，人體電阻與皮膚干燥、完整、接觸電極的面積以及人體的接觸電壓有關。一般情況下，人體電阻可按10002000歐姆考慮，而潮濕條件下的人體電阻約為干燥條件下的1/2。人體電阻越小，危險性越大。 2.電流通過人體的持續(xù)時間通電時間越長，電擊傷害程度越嚴重。通電時間短于一個心臟周期時（人的心臟周期約為 75 毫秒），一般不至于發(fā)生有生命。危險的心室纖維性顫動；但若觸電

7、正好開始于心臟周期的易損傷期，仍會發(fā)生心室顫動，一旦發(fā)生心室顫動，如無及時地搶救，數(shù)秒鐘至數(shù)分鐘之內(nèi)即可導致不可挽回的生物性死亡。 3.電流通過人體的途徑電流通過人體不存在不危險的途徑，以途徑短、而且經(jīng)過心臟的途徑的危險性最大，電流流經(jīng)心臟會引起心室顫動而致死，較大電流還會使心臟立刻停止跳動。在通電途徑中，從左手至胸部的通路為最危險。 4.通過電流的種類人體對不同頻率電流的生理敏感性是不同的，因而不同種類的電流對人體的傷害程度也就有區(qū)別。工頻電流對人體傷害最為嚴重；直流電流對人體的傷害則較輕；高頻電流對人體的傷害程度遠不及工頻交流電嚴重。 5.人體狀況電對人體的傷害程度與人體本身的狀況有密切關

8、系。人體狀況除人體電阻外，還與性別、健康狀況和年齡等因素有關。主要表現(xiàn)為兒童、婦女，患有心臟病或中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人，瘦小的人遭受電擊后的危險性則會較大。 6.作用于人體的電壓觸電傷亡的直接原因在于電流在人體內(nèi)引起的生理病變。顯然，此電流的大小與作用于人體的電壓高低有關。電壓越高，電流越大，更由于人體電阻將隨著作用于人體的升高而呈非線性急劇下降，致使通過人體的電流顯著增大，使得電流對人體的傷害更加嚴重。2井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因2.1電纜或電氣設備本身的原因（1）敷設在井下巷道內(nèi)的電纜，由于井下環(huán)境潮濕，且運行多年，其絕緣老化或潮氣 入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運行時系統(tǒng)對地的絕緣阻抗偏

9、低或發(fā)生漏電。在這種供電系統(tǒng)中，還會因偶然的過電壓沖擊，使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性漏電。（2）開關設備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電；其內(nèi)部元件（主要使控制變壓器、 接觸器、繼電器、線圈等）或?qū)Ь€，因某種原因使絕緣惡化、導線頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關中的過流繼電器，當調(diào)整螺桿擰得過低時也會因相對地放電而造成漏電。2.2 因施工安裝不當引起漏電 （1）電纜施工接線錯誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發(fā)生漏電；橡套電纜接頭違反施工工藝要求，如不用電纜線盒的連接和明接頭等，這些接法都破壞了橡套的絕緣，在井下潮氣的侵蝕下易發(fā)生漏電，此外，這些接法的機械強度都較低，容易被拉斷而造成漏

10、電。（2）電纜與設備連接時，由于芯線接頭不牢固，封堵不嚴、壓板不緊，運行或移動時造成接頭脫落或接頭松動，使相線于金屬外殼直接搭接而漏電，或者是因接頭發(fā)熱過度使絕緣損壞而漏電。（3）橡套電纜懸掛方法違反規(guī)定，采用鐵絲或銅絲懸掛，時間一長，就可能發(fā)生漏電。（4）開關或其它電氣設備的內(nèi)部接線錯誤，或接線頭送脫碰殼，當合閘通電時便發(fā)生漏電。 2.3 因管理不當引起漏電 （1） 由于管理不當，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時間一久將使絕緣老化而漏電；電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會使絕緣因受潮而漏電。 （2） 電氣設備長期過負荷運行造成絕緣老化損壞而漏電

11、。 （3） 電動機因長期被煤石堵塞風道，造成通風不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。 （4）對已受潮或遭水淹的電氣設備，未經(jīng)嚴格的干燥處理和對地絕緣電阻、耐壓試驗，又投入運行，極有可能發(fā)生漏電或其它電氣故障。 2.4 因維修操作不當引起漏電 （1） 工人工作時勞動工具（鍬、鎬、釬等）易將電纜割傷或碰傷，造成漏電。此外采 機械移動時，由于司機人員照顧不到，使供電電纜受到拉、擠、壓、絞等作用，也可能造成漏電。（2） 冷、熱補的橡套和澆灌的電纜接頭，由于芯線連接不牢固、絕緣膠澆灌不均勻，以及硫化熱補或冷補質(zhì)量低劣，故在運行期間芯線接頭容易發(fā)熱，使油和絕緣膠往外滲漏，嚴重時就會產(chǎn)生漏電。（3） 開關設備檢

12、修后，殘留在開關內(nèi)的線頭、金屬碎片等未能清理干凈，或?qū)⑿×慵c電工工具等忘在開關內(nèi)，如果這些東西碰到相線，送電后就會發(fā)生漏電。（4） 修理電氣設備時，由于停送電操作失誤、帶電操作或施工不慎，可能造成人身接觸及一相漏電。 （5） 開關分、合閘時，由于滅弧機構(gòu)有故障，造成電弧熄滅困難、電弧接觸外殼而漏電。此外，當發(fā)生漏電而切斷總電源后，為找漏電支路而分別強行送電也是造成重復漏電的原因。2.5 因意外事故引起漏電 （1） 井下電纜常因頂板失落、礦車出軌、支柱傾倒等意外機械事故所損傷而導致漏電。 （2） 井下電纜因短路故障造成局部對地絕緣損壞，當處理短路故障后未經(jīng)對地絕緣電阻測而恢復送電時，就會發(fā)生漏

13、電。 （3） 大氣過電壓沿下井電纜侵入，擊穿其對地絕緣而發(fā)生漏電。圖11 深井供電系統(tǒng)3 井下電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工作人員和生產(chǎn)機械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導致以下危險： 3.1人身觸電當電氣設備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外殼時，就 會導致人身觸電事故。此時如地電流的一部分將要從人體流過，其數(shù)值大到一定程度就會造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護套而暴露在空氣中的芯線時一種更加嚴重的人身觸電，此時，入地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對工作人員的危險性更大。3.2引起沼澤氣及煤塵爆炸我國大部分煤礦有沼氣喝煤塵爆炸的危險

14、，當井下空氣中 沼氣活煤塵達到爆炸濃度且有能量達到 0.28mj 的點火源時，就會發(fā)生沼氣活煤塵爆炸。井下的點火源絕大部分是電火花，而漏電所產(chǎn)生的電火花則占有相當?shù)谋壤?，當電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設備發(fā)生單相碰殼時，在接地點就會產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點燃沼氣和煤塵。 3.3使電雷管無準備引爆在其通過的路徑上會產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定差的兩點相接，就可能發(fā)生電雷管無準備爆炸的事故。3.4燒損電氣設備 長期存在的漏電電流，尤其是兩相經(jīng)過度電阻接地的漏電電流，在通過設備絕緣損壞處時將散發(fā)出大量的熱，使絕緣進一步損

15、壞，甚至使可燃性材料（如非阻燃性橡套電纜）著火燃燒。 3.5引起短路事故 據(jù)統(tǒng)計，約有30%的單相接地故障發(fā)展為短路。從而造成更大的電氣故障。對礦井安全造成嚴重威脅。漏電故障發(fā)展為短路的原因是很簡單的，長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路。 3.6嚴重影響生產(chǎn)按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時，多則達幾個班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電停電事故。另一方面，停電使局扇停轉(zhuǎn)，通風惡化，沼氣積聚，反過來又威脅了礦井的安全。4 安全用電的一般措施4.1井下變壓器中性點禁止直接接地煤

16、礦井下變壓器中性點接地是引起觸電危險的因素之一，也是引起井下電火災與瓦斯、煤塵爆炸危險的因素之一，因此煤礦安全規(guī)程第四百四十三條中規(guī)定：嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機直接向井下供電。變壓器中性點接地供電方式有一定的優(yōu)點，但也存在以下的問題。分析以下二種情況： 1.人身觸電電流太大在中性點接地供電系統(tǒng)中，三相對地電壓 即為相電壓人身觸電電流為相電壓與人身電阻的比值，井下空氣潮濕，人身電阻r取1000 ，380v的供電系統(tǒng)，人身觸電電流： =220ma。人身觸電安全電流為30mas，通過人身50ma電流就可能致人死亡，可見變壓器中性點直接接地供電方式人身觸電構(gòu)成威脅很大。 2.單相接地短

17、路電流太大容易引起供電設備和電纜損壞或爆炸著火事故：同時接地點產(chǎn)生很大電弧，容易引起瓦斯和煤塵爆炸事故。4.2 預防漏電觸電的措施 由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，發(fā)生漏電與人身觸電的幾率遠比一般地面工業(yè)高，因此，必須采取有效措施，預防這類電氣事故的發(fā)生。結(jié)合煤礦井下的具體情況，可采取以下措施： 1) 加強井下電氣設備的管理和維護，定期對電氣設備進行檢查和試驗，性能指標達不到要求的，應立即更換。2) 將帶電導體、電氣元件和電纜接頭等，都封閉在堅固的外殼內(nèi)。在電氣設備的外殼與蓋子間設置可靠的機械閉鎖裝置，以保證未合上外蓋前不能接通電源，或者在接通后，便不能打開外蓋。這一措施有效地防止了因帶電檢修而造成

18、的觸電事故。 3) 加強手持式電動工具把手的絕緣。這類把手在正常時本來是不帶電的，但當帶電部分的絕緣損壞時，把手便有可能帶電引起觸電事故，所以必須在把手上再加一層絕緣套，已形成雙重保護。 4) 對人身接觸機會較多的電氣設備，采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、照明設備及信號裝置的額定電壓不得超過127v，而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在 1242v 以內(nèi)。 5) 井下配電變壓器的中性點禁止直接接地，以減小漏電或觸電電流。井下若采用中性點直接接地的供電系統(tǒng)，則發(fā)生漏電或人身觸電的情況就有所不同，此時，漏電活觸電電流入地后就直接經(jīng)過接地極回到變壓器的中性點。由于接地極的電阻很?。〝?shù)歐姆），

19、使得電源相電壓幾乎全部加在漏電過渡電阻或人體電阻上，危險性極大。致 謝綜上所述，在我們的工作中，只有認識和掌握了電的性能和它的規(guī)律，才能利用電能來為我們更好的服務,才能為煤礦的安全做出貢獻，今后我國煤炭工業(yè)應加強用電管理，預防事故發(fā)生，促進礦井安全生產(chǎn)。本設計是我在尊敬的指導教師季曉偉的悉心指導下完成的，在與季老師相處的這段時間里，他熱情關懷和悉心指導，廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益。并且，我學到了很多的專業(yè)知識，還在治學、生活和做人方面也學到了很多東西，這對我以后的路將是一筆寶貴的財富，借此設計完成之際，謹向幾個月以來一直指導、關心我的老師表示誠摯