矿井机电安全.ppt课件.ppt
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1、 矿井有瓦斯、煤尘,当空气中的含量达到一定的浓度范围,遇到足够能量的火花,就会发生爆炸事故。电气设备在正常运行或故障状态下都要产生火花和电弧,因此,井下电气设备都必须是防爆电气设备。防爆电气设备是依据防爆标准设计和制造的,防爆电气设备在爆炸危险的环境中正常运行或发生规定的故障都不能点燃周围爆炸性混合物。目前,我们执行的防爆标准是GB3836-2000。标准主要包括以下四部分内容:一 通用标准 二 隔爆型电气设备防爆标准 三 增安型电气设备防爆标准 四 本质安全型电气设备防爆标准 一、防爆标志 防爆电气设备的类型、类别、级别和组别连同防爆设备的总标志“Ex”一起,构成防爆标志。类别:防爆电气设备
2、分两类:类:煤矿用防爆电气设备;用于具有甲烷混合物的爆炸环境。煤矿必须用类防爆设备。类:工厂用防爆电气设备;用于含有甲烷以外的其他爆炸性混合物的环境。级别:类防爆电气设备根据最大试验安全间隙和最小点燃电流比分为A、B、C三级。分级标准见表11 表11级别最大实验安全间隙MESG mm最小点燃电流MICRAMESG0.9MICR0.8B0.9MESG0.50.8MICR0.45C0.5MESG0.45MICR 组别:各种爆炸性气体或蒸气与空气的混合物按其自燃温度分为六组,设备允许的表面温度不得高于分组温度的下限。为了确保安全,设备最高表面温度比允许最高表面温度低20%。煤矿井下用电设备,其表面易
3、堆积煤粉,当堆积达到一定的厚 度,设备表面温度超过200时,就会发生焖燃。故煤矿用电设备无防止煤尘堆积措施的允许最高表面温度为150。当采取防止堆积措施时,允许最高表面温度为450。分组标准如表12。温度组别自燃温度T,设备允许表面温度T1T450450T2450T 300300T3300T200200T4200T 135135T5135 T100100T6100T 8585 例:ExdBT3工厂用、B级、T3组、隔爆型电气设备。因煤矿用隔爆型防爆设备最大试验安全间隙大于1mm。设备最高表面温度150,故级别和组别不用标注。例:Exd煤矿用隔爆型防爆设备 Exe煤矿用增安型防爆设备 Exi煤矿
4、用本质安全型防爆设备 Exdib煤矿用隔爆兼本质安全型防爆设备 EXsI煤矿用特殊型防爆设备 本质安全型防爆设备适用通讯、监控、信号和控制等小功率电气设备;本质安全型防爆电源必须与其防爆联检合格的本质安全型负载配套使用。防爆类型GB38362000GB133677防爆类型GB38362000GB133677隔爆型dKB充沙型q增安型eKA浇封型m本质安全型iKH气密型h正压型pKF无火花型n充油型oKC防爆特殊型sKT 煤矿井下电气设备的选用应符合煤矿安全规程的规定,见表1-4 矿用一般型电气设备:专为煤矿井下条件生产的不防爆的一般型电气设备,只能用于井下无瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。矿用一般型
5、也不同于井上一般型电气设备。其基本要求是外壳坚固、封闭、防滴、防溅、防潮性能好。有电缆引入装置,开关手柄和门盖之间有联锁装置,能防止外部直接触电和带电开、关。外壳防护等级一般不低于IP54。外壳明显处有“KY”标志。IP表示防护。第一位数字表示防外物等级,如5表示防外物5级;第二个数字表示防水等级,4表示防水4级。防外物和防水等级,数字越大,表示防护性能越好。防护等级见表15使用场所类 别煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井和瓦斯喷出区域瓦斯矿井井底车场总进风巷和主要进风巷翻车机峒室采区进风巷总回风巷、主要回风巷、采区回风巷、工作面和工作面进回风巷低瓦斯矿井高瓦斯矿井1、低压电机和电气设备矿用防
6、爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)2、照明灯具矿用防爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)3、通信、自动化装置和仪表仪器矿用防爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)防护等级防外物能力分级防水能力分级简称说明简称说明0无防护没有专门的防护无防护没有专门的防护1防护直径大于50mm的固体防止直径大于50mm的固体异物进入壳内防滴垂直的滴水不能直接进入设备内部2防护直径大于12mm的固体防止直径大于12mm的固体异物进入壳内15防滴与铅垂线成
7、15角范围内的滴水不能直接进入壳内 3防护直径大于2.5mm的固体防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内防淋水与铅垂线成60角范围内的滴水不能直接进入壳内 4防护直径大于1mm的固体防止直径大于1mm的固体异物进入壳内防溅水任何方向的溅水对设备应无有害的影响5防尘能防止影响设备正常运行物灰尘进入壳内防喷水任何方向的喷水对设备应无有害的影响6尘密完全防止灰尘进入壳内防海浪或力喷水猛烈的海浪或强力喷水对设备应无有害的影响7浸水设备在元宝的压力和时间下浸在水中,进水量应无有害的影响8潜水设备在规定的压力下长时间浸在水中,进水量应无有害的影响 隔爆型电气设备是具有隔爆外壳的防爆电气设备。隔爆型电气设
8、备必须具有耐爆性和隔爆性能。耐爆性是外壳应有足够的机械强度。要求外壳必须能承受1.5倍的参考压力,但最低不小于0.5MPa的压力,加压时间为(102)s。隔爆型电气设备外壳出厂时应做水压试验,压力为1MPa,保持1分钟。隔爆性是指外壳内部发生故障时,产生的火花不能点燃外壳周围爆炸性气体混合物。保证隔爆性的主要部位是隔爆面和电缆引入装置。失爆是指电气设备失去隔爆性或耐爆性;隔爆型电气设备隔爆接合面的三要素是间隙、宽度、粗糙度 隔爆接合面是隔爆外壳各个部件相对表面配合在一起的接合面。如接线盒的盖、门、起动和停止按钮的轴、接线端子的绝缘套管等部件与主体之间的相对表面都是隔爆接合面。隔爆接合面的宽度和
9、间隙的要求见表16。隔爆接合面平均粗糙度Ra不超过6.3 m。目前,隔爆面多是磷化的,磷化薄膜能防止各种有害气体对金属表面的锈蚀,起到保护隔爆面的作用。隔爆面不得有锈蚀,机械伤痕两侧凸起部分磨平后不得超过下列规定:1、局部出现的直径不大于1mm,深度不大于2mm的砂眼,在40、25、15mm宽的隔爆面上,每12不得超过5个;10mm宽的隔爆面上,不得超过2个。2、机械伤痕,宽度与深度均不大于0.5mm;长度应保证剩余无伤隔面有效长度不小于规定长度的2/3。接合面宽度mm外壳容积对应的最大间隙mm V 100Cm2 V100Cm2 平面、止口 操 纵 杆 和 轴6L12.50.312.5L250
10、.40.425L0.50.5 带滑动 轴承的 转轴6L12.50.312.5L250.40.425L400.50.540L0.60.6 带滚动 轴承的 转轴6L12.50.4512.5L250.625L0.75 如果隔爆接合面被紧固螺栓孔或类似物的孔分隔,螺栓通孔边缘至隔爆接合面边缘的最小有效长度l应符合下列规定:当L 12.5mm时,l 6mm 12.5mm L 25mm时,l 8mm L 25mm时,l 9mm 电缆引入装置应符合以下要求:1、电缆引入装置的密封圈应符合以下规定:1)密封圈非压缩轴向长度:圆形电缆直径不大于20mm,轴向长度最小为20mm,电缆直径大于20mm,轴向长度最小
11、为25mm。2)密封圈橡胶必须满足lRHD硬度4555的要求。3)为使密封圈有一定的通用性,以适应不同公称直径的电缆,允许密封圈上切同心槽,如图11所示。B0.7A D 0.3A A密封圈外径,与安装密封圈孔径D0之差,应符合以下规定:A D0-A A20mm 1.0mm 20 A60mm 1.5mm A60mm 2.0mm 4)密封圈无破损;不得割开使用;电缆与密封圈之间不得包扎其他物体。2、压紧螺母式引入装置和采用切同心槽密封圈的引入装置,都应在压紧螺母与密封圈之间加设金属垫圈。3、不用的电缆引入装置应用厚度小于2mm、直径与引入装置内径差不大于2mm的钢板堵死。4、接线装置压紧电缆后,电
12、缆的压扁量不得超过电缆直径的10%。隔爆型电气设备的检查与维护 1、防爆接合面的宽度、间隙、粗糙度不超过规定;外壳无变形、无开焊、无锈蚀,托架无严重变形。2、同一部位的螺栓、螺母规格应一致,平垫圈、弹簧垫圈的规格应与螺母直径相符合。并应齐全、完整、无锈蚀,螺母紧固后螺纹应露出13个螺距。3、闭锁装置齐全、完整、可靠。4、内外接地装置齐全,合乎规定;接地线紧固,截面符合要求:1)导电芯线截面不大于35m时,内接地端子直径应与接线螺栓直径相同。2)导电芯线截面大于35 m时,内接地端子直径应不小于接线螺栓直径的一半,但至少应等于连接35m所用螺栓的直径。外接地端子须符合以下规定:1)功率大于10K
13、W的电气设备,外接地端子不小于M12;2)功率在5KW至10KW的电气设备,外接地端子不小于M10;3)功率在250W至5KW的电气设备,外接地端子不小于M8;4)功率不大于250W且电流不大于5A的电气设备,外接地端子不小于M6。5、接线盒内电气间隙和爬电距离符合规定;接线有弹簧垫圈;接线紧固、无毛刺;接地芯线长于导电芯线,在导电芯线被拉脱时,接地芯线仍保持连接。电气间隙:是指两个裸露导体之间的最短空气距离。不同电位之间的电气间隙(见表17),对外导线连接的电气间隙的最小值为3mm。爬电距离:指两个导体之间沿固体绝缘材料表面的最短距离。爬电距离是根据工作电压、绝缘材料的泄痕性能和绝缘件的表面
14、形状确定的。泄痕性是指在固体、有机绝缘材料表面施加可分离分解的污染液(蒸馏水与氯化铵NH4CI和烷基萘磺酸钠)时对电场作用的抵抗能力。爬电距离的规定见表17;泄痕指数的分级见表18。绝缘材料耐泄痕性能越好,爬电距离就越小。额定电压(v)最小爬电距离(mm)电气间隙(mm)abcd3644444606666612767810622068101263808101215866012162025101140242835451830004560110135366000851101351606010000125150180240100级别相对泄痕指数试验电压滴数a600100b50050050c38038
15、050d17517550 常用绝缘材料上釉的陶瓷、云母、玻璃为a级;三聚腈胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐弧塑料为b级;聚四氟乙烯塑料、三聚腈胺玻璃纤维塑料、表面用耐弧漆处理的环氧玻璃布板为c级;酚醛塑料,层压制品为d级。6、额定电压与供电电压相符,额定电流及各种保护装置符合设计要求。7、保护装置整定值符合规定,动作灵敏可靠。第一节矿井供电系统的安全要求 一、矿井电源线路的规定:煤矿安全规程关于矿井电源线路的规定矿井应有两回路电源线路。当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;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
16、。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。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备用,以保证供电的连续性。10KV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。矿井两回路电源线路应取自两个不同区域相互独立的变电所或发电厂。若取自一个变电所时,变电所应有两回路电源线路。矿井两回路电源线路应取自不同母线段,并应符合以下要求:1、发生任何故障应保证至少有一条线路不得同时受到损坏;2、所有的电源都中断供电时,应能经过必要的操作,迅速恢复一个电源的供电,并能担负矿井的全部负荷。3、每条线路的额定电流要大于矿井的全部工作电流。4、从区域变电所至矿
17、(矿区)变电所之间不得分接任何负荷。5、两条线路正常时要同时供电(分列式)。如一条线路供电时另一条线路必须带电备用。第二节矿井电源电压等级的规定 1、高压不超过10000V 1992年煤矿安全规程将井下配电电压高压不超过7000V改为10000V。供电电压提高增加了供电能力,但是人身触电和漏电电流引发瓦斯和煤尘爆炸的危险也增加。因此,10KV入井应遵循以下规定:(1)采用10KV的矿用电气设备,必须通过部级技术鉴定;(2)10KV系统投入前,必须按有关规定进行验收、检查、试验及各项试验和整定工作;(3)必须装设10KV单相接地保护、保护接地,并按有关规定进行各项试验;2、低压不超过1140V
18、高、低压的划分:地面:凡正常或故障状态下对地电压大于250V为高压。井下:额定电压大于1140V为高压。1140V设备必须采用分相屏蔽的矿用阻燃电缆 煤矿低压电力系统供电额定电压为:1140V、660V、380V、127V;1140V、660V、380V相继为3倍,每台电气设备可适应两种电压。如图21所示。低压防爆设备有1140V660V系列;660V380V两个系列,接线见下列两图(图21)3、照明、信号、电话和手持式电气设备的额定电压不超过127V。4、远距离控制线路的额定电压不超过36V。36V是煤矿井下安全电压。安全电压是防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。安全电压的上限值,
19、在正常和故障情况下,任何两导体间或任一导体与地之间均不超过交流有效值50V。为适应不同的条件,安全电压分为:42V、36V、24V、12V、6V五个等级。煤矿井下安全电压为36V 采区电气设备使用3300V供电时,必须制定专门的安全措施。电源电压的波动范围:井上:90110%井下:75110%第三节低压电网的保护系统 低压电网的保护系统有三大保护:过流和短路保护、漏电保护、保护接地 一 过流和短路保护 一过流保护 过电流保护的过流是指电流超过了额定值,过电流的持续时间也超过了规定值。电气设备和电缆出现过流后,温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度,电气设备的寿命就要缩短,如A级绝缘的油浸变压器绝
20、缘工作温度每升高8,其绝缘的寿命就要减少一半。过流是井下烧毁中小型电动机的主要原因之一。如长期过负荷还可能发生着火事故。绝缘材料耐热等级见下表级别 绝缘材料类别极限温 度 Y木材、棉花、纸、纤维等 90 A漆包线、漆布及用油浸过的Y级材料 105 E聚酯薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆 120 B聚酯薄膜、玻璃纤维、石棉等制品 130 F玻璃丝和石棉、玻璃漆布、和石棉纤维的层压制品 155 H复合云母、有机硅云母制品、硅有机漆 180 C石英、石棉、云母、玻璃和电瓷材料180以上 电动机的过流保护装置JR9、JR16、JR0等系列限流热继电器,已经禁止使用。目前,过流保护装置普遍使用电子
21、式综合保护装置。过流保护装置的整定电流应等于或略大于电动机的额定电流 IeIn Ie过流保护装置的整定电流,A;In电动机的额定电流,A。例:一台380V、30KW电动机用电子式综合保护,求保护整定值 鼠笼式异步电动机额定电流可用下是估算:IN=KP 式中:IN电机额定电流,A;P电机功率,KW;K系数,380V,K=2;660V,K=1.15;1140V,K=0.67;电机额定电流:IN=230=60A 过流保护整定值:IE=IN=60A 过流保护装置应定期用“电动机综合保护装置测试台”进行测试,其保护特性应满足如下要求:1.05Ie 长期不动作 1.2Ie 5分20分动作 1.5Ie 1分
22、3分动作 6Ie 8秒16秒动作(810)Ie200毫秒400毫秒动作 二、短路保护 短路是指电流不经过负载,而是二根或三根火线直接短接形成回路。短路电流比正常电流大得多,所以短路故障危害极大。煤矿安全规程规定:井下配电网路(变压器、馈出线路、电动机等)均应装设过流、短路保护装置;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。必须正确选择熔断器的熔体。必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。短路保护装置主要有熔断器、过电流继电器,电子式综合保护 1、熔断器:煤矿井下常用的熔断器为RM10系列无填料封闭管式熔断器,它里面装的是变截面锌片熔体。
23、(1)保护单台电动机整定值:IN.FIQ/1.82.5 式中:IQ电动机的起动电流,IQ 6IN,IN电动机额定电流,A;(2)保护多台电动机:IN.FIQ/(1.82.5)IN 式中:IQ被保护电动机中容量最大电动机的起动电流,A;IN其余电动机额定电流之和,A。上式计算的整定值偏大,可按实际电流计算。校验熔体的可靠系数Id/INF47 Id最小二相短路电流,A;INF熔断器整定值。INF100A可靠系数不得小于7 125A可靠系数不得小于6.4 160A可靠系数不得小于5 200A可靠系数不得小于4 127V一律不得小于4。.2、过电流继电器 保护单台电动机整定值:IdF.IQ 保护多台电
24、动机整定值:IdF.IQ IN 校验过电流继电器的可靠系数Id/IdF 1.5 Id最小两项短路电流,A;Idf过电流继电器整定值,A;3、电子式综合保护 电子式综合保护有过负荷保护的整定值IE,无短路保护的整定装置。校验可靠系数可按下式:Id/8IE 1.2 如短路保护装置校验不能满足要求时,可根据情况,分别采取以下措施:A、加大干线或支线电缆的截面;B、减少电缆线路的长度;C、增大变压器的容量;D、增设分段保护开关;E、采用相敏保护或软起动等新技术 F、采用移动变压器或移动变电站。二 漏电保护 漏电保护不但能防止漏电流引发故障也是短路故障的后备保护。人身触电可分为电击和电伤两类。电击是人体
25、直接触及带电体,电流通过人体,电流使人体的神经中枢受到伤害,最后会引起呼吸困难,心脏麻痹,以致死亡。电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应对人造成的伤害。电伤有电烧伤、皮肤金属化、电烙印、机械性损伤和青光眼等伤害。电流对人体的作用主要有:触电电流、触电电流的持续时间、触电电流通过人体的途径、人身电阻、触电电流的种类等因素。通过人体的电流越大,死亡的危险性越大。电流在人体的持续时间越长,危险性越大。通过人体的电流可分为三个级别。感知电流:在一定概率下,通过人体引起任何感觉的最小电流。一般成年男子约在1.1mA,成年女子约为0.7mA。摆脱电流:人触电后能自行摆脱带电体的最大电流。摆脱概率在99
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