電氣設備和保護

<<煤礦安全規(guī)程>>

--電氣設備和保護

《周四一小時培訓》1電氣設備選型要求入井前檢查運行規(guī)定電氣保護井底車場、煤巷等不同地點選擇設備檢查內容，必要性額定負荷下運行、電壓等級適應、操作規(guī)定短路、過負荷、接地、欠壓等煤礦安全規(guī)程—電氣設備和保護檢修規(guī)定停送電、移動2第一部分選型時最基本的要求是什么？一、[規(guī)程規(guī)定]

第四百四十四條選用的井下電氣設備，必須符合表10的要求。普通型攜帶式電氣測量儀表，必須在瓦斯?jié)舛?.0%以下的地點使用，并實時監(jiān)測使用環(huán)境的瓦斯?jié)舛?。使用場所類別煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域瓦斯礦井井底車場、總進風巷和主要進風巷翻車機硐室采區(qū)進風巷總回風巷、主要回風巷、采區(qū)回風巷、工作面和工作面進回風巷低瓦斯礦井*高瓦斯礦1．高低壓電機和電氣設備2．照明燈具3．通信、自動化裝置和儀表、儀器**礦用防爆型（礦用增安型除外）***礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用一般型礦用一般型礦用一般型礦用一般型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用防爆型（礦用增安型除外）31、什么是設備？設備是人們在生產建設或生活上所需的機械、電器裝置，可供長期使用，并在使用中基本保持原有實物形態(tài)的物質資料，是固定資產的主要組成部分。煤炭工業(yè)企業(yè)的設備屬于固定資產的，依據(jù)目前法規(guī)規(guī)定、同時具備以下兩個條件。

1)設備單臺單價在2000元及以上；

2)耐用年限在1年以上。2、礦用一般型電氣設備

專為煤礦井下條件生產的不防爆的一般型電氣設備，這種設備與通用設備比較對介質溫度、耐潮性能、外殼材質及強度、進線裝置、接地端子都有適應煤礦具體條件的要求，而且能防止從外部直接觸及帶電部分及防止水滴垂直滴入，并對接線端子爬電距離和空氣間隙有專門的規(guī)定。與一般電氣設備不同，它在絕緣、爬電距離、電氣間隙、防潮和防塵、井下運行條件諸方面均有特殊要求，銘牌的右上方有明顯的“KY”標志。《周四一小時培訓》二、[相關知識]4例如：外殼必須采用不然性或難燃性材料制成；防護等級，一般應不低IP54。外殼的所有緊固件的螺栓直徑應不小于M6；設備表面溫度應不超過85℃（電動機和油浸變壓器除外）。操作手柄，手輪不高于60℃。在結構上能防止人接觸的部位，可不高于150℃；電纜引入裝置必須能防止電纜扭轉、拔脫和損傷，在設備內部應有一定的空間，以保證電纜護套達到一定的長度（8mm）。3、礦用防爆電氣設備EX

系指按GB3836.1-2000標準生產的專供煤礦井下使用的防爆電氣設備。包括：

1、隔爆型(Exd)6、充砂型(Exq)2、本安型(Exia/Exib)7、無火花型(Exn)3、增安型(Exe)8、澆封型(Exm)4、正壓型(Exp)9、氣密型(Exh)5、充油型(Exo)10、特殊型(Exs)5防爆設備的總標志為EX，電氣設備的類型、類別、級別和組別連同防爆設備的總標志一起，構成防爆標志。防爆標志除應制作有防爆電氣設備的明顯處外，還應在銘牌右上角標“EX”防爆電氣設備分兩類：

I類：礦井用，適用于含有甲烷混合物的爆炸環(huán)境； II類：工廠用，適用于含有甲烷外的其他各種爆炸性混合物環(huán)境。

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隔爆型電氣設備d定義：能承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并能阻止內部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的電氣設備外殼(I區(qū)防爆技術)。允許危險氣體進入隔爆外殼，外殼內可能產生爆炸。但要求外殼必須具有足夠的強度；且各外殼接合面必須具有足夠長的嚙合長度和足夠小的間隙，以確保內部爆炸不會穿過隔爆接合面而導致外部環(huán)境爆炸。是間隙防爆技術，依靠間隙、嚙合長度來達到降溫、熄火效果。強度設計：至少為參考壓力的1.5倍。接合面結構形式與要求：表面粗糙度、嚙合寬度、間隙防銹措施：電鍍、磷化、涂防銹油、不準涂刷油漆。

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本質安全型電氣設備iaib全部電路均為本質安全電路的電氣設備。所謂本質安全電路，是指在規(guī)定的試驗條件下，正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產生的電火花和熱效應均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路。0/I區(qū)防爆技術。是一種以抑止點火源能量（0.28mj)為防爆手段的“安全”技術。要求設備在正常工作和故障狀態(tài)下可能產生的電火花或熱效應分別小于爆炸性危險氣體的最小點燃能量和自燃溫度。本安技術實際上是一種低功率設計技術。Exia－直至兩個元件或其它類型的故障仍能保持防爆性能的設備。本質設備可安裝在0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)危險場所。Exia本安設備是唯一可安裝在0區(qū)的防爆電氣設備。Exib－直至一個元件或其它類型的故障仍能保持防爆性能的設備。本質設備可安裝在1區(qū)、2區(qū)危險場所。8基本設計技術措施(電路與結構設計方面)：

－限制電壓； －限制電流； －限制能量(含儲能元件：電容和電感)； －合理選擇元器件額定參數(shù)、載流導線截面等； －電路和結構的分隔措施。本安防爆的技術和商務特征：

－制造工藝簡單、體積小、重量輕、造價低； －易于實現(xiàn)較高防爆級別的設計； －可帶電操作與維護； －安全可靠性高； －可有效避免人員觸電傷亡事故發(fā)生； －適用范圍廣(ia等級是唯一的0區(qū)技術)； －簡單設備只需滿足通用要求，不需認證即可接入本安防爆系統(tǒng)。9

本條是關于電氣設備的選用和井下使用電氣測量儀表的規(guī)定。

不同瓦斯等級的礦井或一個礦井的不同地點，爆炸性混合氣體的爆炸危險程度差異很大。根據(jù)爆炸危險場所危險程度的不同，應該使用不同防爆性能的防爆設備，才能防止因電氣設備產生的電火花或電弧引起的瓦斯或煤塵事故。同時從經濟效益與使用方便的角度考慮也應該根據(jù)實際情況選用不同形式的防爆設備。

1、礦用一般型電氣設備不是防爆設備，因此只能用于低瓦斯礦井的井底車場、總進風巷和主要進風巷。

礦用增安型電氣設備，雖然在溫升、絕緣等方面采取了一定的安全措施，但設備內部一旦出現(xiàn)事故時，其防爆性能完全喪失，因此，在煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域、瓦斯礦井的總回風巷、主要回風巷、采區(qū)回風巷、工作面和工作面進回風巷不能使用，以防其防爆性能喪失引起瓦斯和煤塵事故。

三、【規(guī)程解讀】

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2、使用普通型攜帶式電氣測量儀表測量某些電氣參數(shù)時，必須帶電作業(yè)。在測量操作過程中要產生表筆接觸火花，也可能因誤操作造成短路等故障，引起瓦斯和煤塵事故。使用兆歐表測量設備絕緣時，兆歐表自身產生的電壓也會因測試表筆接觸不良產生電火花，引起瓦斯或煤塵事故。

將瓦斯?jié)舛榷?.0%以下是考慮瓦斯測量儀表和測量人員操作的測量誤差和瓦斯?jié)舛仍跁r間和空間的變化，同時也防止在含有瓦斯的空氣中一旦混有其他可燃氣體降低瓦斯爆炸下限。四、【礦井現(xiàn)狀】我礦井下大巷“信集閉”系統(tǒng)、井底車場一水平中變、硅整流變、南風斜井二水平中變部分設備選用礦用一般型設備。符合規(guī)程要求。我礦井下現(xiàn)用防爆電氣設備主要有隔爆型、本安型、特殊型。問題：電氣整機煤安、設備整機煤安、系統(tǒng)煤安沒有明確的規(guī)定，執(zhí)行無依據(jù)。（執(zhí)行安全標志管理的煤礦礦用產品目錄第一批）

MA標識使用不合標準。11第二部分防爆電氣設備入井前檢查第四百五十二條防爆電氣設備入井前，應檢查其"產品合格證"、"煤礦礦用產品安全標志"及安全性能；檢查合格并簽發(fā)合格證后，方準入井。二、[相關知識]煤礦礦用產品安全標志：是確認煤礦礦用產品符合行業(yè)安全標準，準許生產單位出售和使用單位使用的憑證。由安全標志證書、安全標志標識兩部分組成。防爆電氣設備入井前的檢查，是確保井下防爆電氣設備的防爆性能、設備完好和保障安全運行的重要前提。"產品合格證"是對設備質量的承諾與保證，"防爆合格證"、"煤礦礦用產品安全標志"是對設備防爆性能的承諾與保證。只有把住"三證"關，才能防止存在防爆缺陷的電氣設備入井。只有人井前的嚴格檢查才能防止"失爆"和適用場所不對的電氣設備人井。一、[規(guī)程要求]12三、【規(guī)程解讀】防爆電氣設備(包括礦用一般型)入井前安全性能檢查的內容：(1)通過外觀檢查確定設備的型式與銘牌的標志是否相符；(2)是否有設備管理編號；經過檢查或檢修的設備必須有檢查檢修和驗收試驗的記錄，并有檢查、檢修施工人員和驗收人員的簽名或蓋章；(3)零部件齊全完整；(4)聯(lián)鎖裝置齊全、功能完善；(5)電纜引人裝置有合格的密封圈、墊圈和封堵用的金屬墊片；(6)非攜帶式和移動式電氣設備的金屬外殼和鎧裝電纜的接線盒，應有外接地螺栓，并標志有接地符號"〨"；電氣設備的接線盒內部有規(guī)定的內接地螺栓，并標志接地符號“〨”。(7)隔爆型電氣設備，必須檢查隔爆接合面的寬度、表面光潔度和間隙是否符合規(guī)定；對圓筒式結構還必須檢查徑向間隙是否符合規(guī)定。13四、【礦井現(xiàn)狀】我礦現(xiàn)設備常規(guī)檢查：

1、入庫驗收：資料、外觀、銘牌、MA標志、防爆檢查等。

2、出庫檢查：編號、入井防爆檢查合格證等。141、第四百五十一條電氣設備不應超過額定值運行。

井下防爆電氣設備變更額定值使用和進行技術改造時，必須經國家授權的礦用產品質量監(jiān)督檢驗部門檢驗合格后，方可投入運行。

對電氣設備額定值的理解：

電氣設備在正常工作時對電流、電壓和功率具有一定限額。額定值是指導使用者正確使用電氣設備的主要依據(jù)。從應用的角度來說，額定值有著十分重要的意義，它說明了電氣設備正常工作應受到的一些限制。超過額定值工作是不妥當?shù)?，但遠離額定值也是不科學的。

過載：實際值超過額定值。欠載：實際值低于額定值。

第三部分運行、操作規(guī)定一、【規(guī)程要求】二、【相關知識】15電氣設備超過額定值運行，必然會造成電氣設備過熱，加劇絕緣老化，直至電氣設備燒毀，引起電氣火災，供電中斷，甚至引發(fā)礦井瓦斯或煤塵爆炸事故。防爆電氣設備是在各參數(shù)額定值的條件下設計、制造和檢驗的。如變更其額定值或進行技術改造則無法保證其防爆性能。因此，防爆電氣設備變更額定值使用或進行技術改造時，必須經國家授權的礦用產品質量監(jiān)督檢驗部門檢驗合格后，方可投入運行。三、【規(guī)程解讀】四、【礦井現(xiàn)狀】我礦井下設備均按額定值設備運行，滿足規(guī)程要求?，F(xiàn)場也不存在私自改動電氣設計、參數(shù)等現(xiàn)象。私自改動發(fā)生事故時，設備廠家不負責。162、第四百四十六條操作井下電氣設備應遵守下列規(guī)定：(一)非專職人員或非值班電氣人員不得擅自操作電氣設備。(二)操作高壓電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套，并穿電工絕緣靴或站在絕緣臺上。(三)手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分必須有良好絕緣。1、高壓電氣設備的理解：井下指額定電壓為6KV或10KV的電氣設備。我礦常見高壓電氣設備有高壓開關、高壓配電盤、高壓電磁啟動器、移變高壓頭等。2、電氣設備主回路的理解：由一次設備構成的電路叫一次回路，也叫主回路；如斷路器、隔離開關等。由二次設備構成的電路叫二次回路，也叫輔助回路或控制回路。如儀表、繼電器等。一、【規(guī)程要求】二、【相關知識】17

1、非專職人員或非值班電氣人員擅自操作電氣設備極易誤送電、誤操作、錯送電、錯停電，造成人身觸電傷亡或瓦斯超限區(qū)域送電等故障。

2、操作高壓電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套，并穿電工絕緣靴或站在絕緣臺上，是為了防止高壓電氣設備主回路，發(fā)生孤光短路引起接地或漏電等故障，危及操作人員。

3、手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分是極易發(fā)生觸電的部位，所以，要求要有良好的絕緣，并和電纜的接地心線相連。三、【規(guī)程解讀】四、【礦井現(xiàn)狀】我礦井下現(xiàn)操作不太規(guī)范。18

3、第四百四十七條容易碰到的、裸露的帶電體及機械外露的轉動和傳動部分必須加裝護罩或遮欄等防護設施。一、【規(guī)程要求】【解讀】本條是關于裸露帶電體和外露傳動部分的規(guī)定。裸露的帶電體加裝護罩或遮欄是為了防止人身觸電和短路飛孤等故障；外露的傳動部分極易發(fā)生絞傷人員事故，連接裝置松脫甩出傷人事故，進入外物造成機械或其他引發(fā)事故，所以必須加裝護罩或護欄加以防護。三、【規(guī)程解讀】19一、【規(guī)程要求】第四部分電氣保護規(guī)定

1、第四百五十三條井下電力網(wǎng)的短路電流不得超過其控制用的斷路器在井下使用的開斷能力，并應校驗電纜的熱穩(wěn)定性。非煤礦用高壓油斷路器用于井下時，開斷電流不超過額定值的1/2。二、【相關知識】1、電力網(wǎng)的短路電流：是指在斷路器的出口處三相金屬性短路電流。2、斷路器：是指能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流，并能關合在規(guī)定的時間內承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關裝置開斷能力：斷路器可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。

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按操作方式分有：電動操作、儲能操作和手動操作。新式斷路器按結構分有：萬能式和塑殼式。按滅弧介質分有：油浸式、真空式和空氣式。按動作速度分有：快速型和普通型。按極數(shù)分有：單級、二級、三級和四級等。按安裝方式分有：插入式、固定式和抽屜式等。3、斷路器的分斷能力：是斷路器能夠分斷而不被損害的最高（預期的）電流值。4、熱穩(wěn)定性：在一定時間內能承受短路電流（或規(guī)定的等值電流）的熱作用而不發(fā)生熱損壞的能力。

二、【相關知識】21PJG9L-6）(Y)礦用隔爆兼本質安全型高壓(永磁)真空配電裝置KBG—630/500/400/1140·660礦用隔爆型真空饋電開關KBZ20-400（200）/1140(660)礦用隔爆型真空饋電開關KBZ-400/1140(660)礦用隔爆型真空饋電開關22QBZ-200礦用隔爆型真空電磁起動器QJZ-400/1140（660）

礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器

BQD23-315真空磁力啟動器QBZ-4×120/1140（660）SF煤礦風機用隔爆型雙電源真空電磁起動器QBC-25/660（380）S礦用隔爆型手提式電磁起動器23三、【規(guī)程解讀】1、短路電流不得超過斷路器的開斷能力原因：斷路器在制造上要有足夠有電氣、機械強度和熄弧能力，它不但用于分斷或接通負荷電路，同時，還要有分斷最大三相短路電流的能力。如果電力網(wǎng)發(fā)生三相短路故障，短路電流大于斷路器的最大分斷電流，斷路器將不能分斷故障電流，在極短的時間內將造成供電中斷或電力電纜和變壓器等電氣設備著火事故。因而，電力網(wǎng)短路電流沖擊值ich不得超過其控制用的斷路器最大分斷電流峰值igf，即式中igf——斷路器最大分斷電流峰值；

ich——電網(wǎng)短路電流沖擊值，ich=2.55I∞；（I∞為電網(wǎng)短路電流的有效值）。2、電纜熱穩(wěn)定性校驗的原因：短路電流流過載流導體時，要產生大量的熱，使載流導體的溫度升高，為使載流導體的絕緣不遭受損壞，應校驗電纜的熱穩(wěn)定性，即S>Amin式中S——電纜的截面，mm2，

Amin——短路熱校驗所允許的最小截面，mm2。24四、【礦井現(xiàn)狀】我礦井下高壓開關、低壓饋電開關所使用斷路器均為真空斷路器，其開斷能力滿足要求。a.額定電壓6kV、10kV；b.最高工作電壓7.2kV（6kV）、12kV(10kV)；c.額定電流：50A、100A、200A、300A、400A，500A，630A；d.額定頻率50Hz；e.額定短路開斷電流12.5kA（有效值）；額定短路電流開斷次數(shù)16次；251．額定電壓：1140V、660（380）V。2．額定電流：400A。3．斷路器的極限分斷能力：8000A。4．斷路器分斷時間：不大于30ms。5．大于5000A的短路電流：無條件瞬動、切斷故障時間小于60ms。26第四百五十四條硐室外嚴禁使用油浸式低壓電氣設備。40kW及以上的電動機，應采用真空電磁起動器控制?！窘庾x】油浸式低壓電氣設備較易發(fā)生漏油、溢油等故障，如電氣設備工作電流較大，油溫升高快，油壓增大，有造成設備噴油或爆炸著火的可能性。而硐室外無防火鐵門，周圍巷道可燃物較多，一旦發(fā)生火災，滅火困難，火勢難以控制，級礦井安全生產帶來很大危險。電動機功率愈大，啟動和分斷時產生的電弧也愈大。一般電磁啟動器不但極易燒損觸頭，還容易發(fā)生弧光短路事故。真空電磁啟動器觸頭在真空管內，不但觸頭不用維修,還無電弧產生，所以本條要求40kW及以上電動機應采用真空電磁啟動器控制。一、【規(guī)程要求】273、第四百五十五條井下高壓電動機、動力變壓器的高壓控制設備，應具有短路、過負荷、接地和欠壓釋放保護。井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引的饋電線上，應裝設短路、過負荷和漏電保護裝置。低壓電動機的控制設備，應具備短路、過負荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置及遠程控制裝置。二、【相關知識】一、【規(guī)程要求】1、保護種類：

A、電壓：過電壓欠電壓

B、電流：短路過負荷斷相

C、漏電：漏電保護漏電閉鎖28短路是具有電位差的兩點，通過電阻很小的異體，直接短接。在三相供電系統(tǒng)中二根火線短接為二相短路，三相火線短接為三相短路。在同一點三相短路電流兩相短路電流大1.15倍。

為什么要投短路保護？短路電流比額定電流大幾倍，幾十部，甚至上百倍，在極短的時間內能造成電纜和電氣設備燒毀、供電中斷和著火事故。所以，要求短路保護裝置必須動作迅速，必須在設造成危險之前切斷故障電源。三、【規(guī)程解讀】29

為什么要投過負荷保護？過負荷是摜工作電流超過了額定電流，過電流的時間也超過了規(guī)定時間。過負荷保護動作時間是反時限的，即過負荷的倍數(shù)越大，保護裝置動作時間越短。為什么要投接地保護？煤礦供電系統(tǒng)中除地面的低壓供電系統(tǒng)外，中性點是不接地或經消弧電抗接地的。在這種供電系統(tǒng)中，一相絕緣破壞發(fā)生接地故障時，接地故障電流往往比負荷電流小的多，所以稱為小電流接地系統(tǒng)，這種供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，雖然不破壞系統(tǒng)電壓的對稱性，不影響負荷的供電運行。但電氣設備絕緣對地電壓增高。漏電流增加，使電氣設備絕緣易于損壞，漏電流也可能引起火災和瓦斯、煤塵爆炸事故。因此，高壓供電系統(tǒng)中必須裝設絕緣監(jiān)視裝置，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，發(fā)生信號和接地保護裝置。30為什么要投欠壓保護？欠壓保護主要有兩個保護作用，一是電源電壓下降到額定電壓的65%時，欠壓保護動作切斷負荷電源，防止因為電壓過低損壞電氣設備。二是當電源停電時，欠壓保護分斷電源開關，當電力系統(tǒng)恢復正常時，必須人工合閘，防止電源恢復時，開關合閘，電動機自動超支或其他事故，從而保證安全。為保證井下高壓電動機、動力變壓器的高壓控制設備的安全運行，避免電氣故障事故的發(fā)生，應具有短路、負荷、接地和欠壓釋放保護。31

為什么要在饋電線上投短路、過負荷、漏電保護？井下采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出饋電線的供電電氣設備環(huán)境條件差、溫度大，又有瓦斯和煤塵，在運行中極易發(fā)生短路、過負荷、漏電等故障，如不能將故障及時排除，則會造成設備損壞、供電中斷、著火和瓦斯、煤塵爆炸等故障，危害人身和礦井的安全。因此，要求井下應由采區(qū)變電所、移動變電站和配電點引出的饋電線上，應裝設短路、過負荷和漏電保護裝置。32為什么要在低壓控制設備上投短路、過負荷、單相斷線保護？為減少漏電故障的斷電，縮小漏電故障的斷電范圍和方便及時的控制電動機，低壓電動機的控制設備應具有短路、過負荷、單相斷線保護外，還應有漏電閉鎖及遠程控制裝置。電動機的短路、過負荷、單相斷線保護裝置要定期校驗，其保護特性應符合表。33四、【礦井現(xiàn)狀】1、高壓開關：a.短路保護b.過載保護C接地保護