1煤矿井下安全供电主讲：丁格初第一节 煤矿供电系统一、煤矿电源线路煤矿电源线路是指由区域变电所引到煤矿变电所的输电线路。煤矿属于一类负荷用电，所以煤矿电源线路应保证对煤矿的可靠供电， 煤矿安全规程的规定，每一矿井应有两回电源线路，当任一回路因发生故障停止供电时，另一个回路仍能担负矿井的全部负荷。二、煤矿供电系统由矿井有多级变电所（地面变电所，井下中央变电所，采区变电所）的变压器，配电装置，供电线路及用电负荷组成。三、煤矿供电的电压等级地面供电 35kV、10kV、6kV、380V。井下供电采用中性点不接地的供电系统，6kV、660V（380V）127V。第二节 矿用电气设备一、矿用电气设备的类型及选用（一）矿用电气设备的类型矿用电气设备分为两大类，即：矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备两种，而矿用防爆电气设备又分为 9 种类型。1、矿用一般型电气设备矿用一般型电气设备是一种煤矿井下用的非防爆型一2般型电气设备，它只能用于低瓦斯矿井的井底车场，总进风巷和主要进风巷。这种设备是按照国家标准GB12175 90矿用一般型 电气设备制造的。对矿用一般型电气设备的基本要求是：外壳坚固、封闭，能防止从外部直接触及带电部分；防滴、防潮性能好；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手柄和门盖之间有联锁装置等。矿用一般型电气设备外壳的明显处，均有清晰的永久性凸纹标志“KY”。2、矿用防爆型电气设备矿用防爆型电气设备是按照国家标准 GB38361-2000爆炸性气体环境用电气设备系列国家标准制造的。该标准规定防爆型电气设备为类和类，其中类为煤矿井下用电气设备。防爆电气设备的类型、级别和组别连同防爆设备的总标志“Ex” 一起，构成防爆标志。在防爆型 电气设备的明显处，均有清晰的永久性凸纹标志“Ex”。煤矿 用隔爆型电气设备防爆标志为“ExdI”。矿用防爆型电气设备，根据不同的防爆要求可分为 9 种类型，其基本要求和标志符号见表 31。表 31 矿用防爆电气设备览表3序号防爆类型标志符号 其本要求 1矿用隔爆型dI具有隔煤外外壳的电气设备，其外壳既能承受内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产生物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性气体混合物2矿用增安型eI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3矿用本质安全型iI在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应地均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路，称为本质安全型电路。全部电路为本质安全型电路的电气设备即为本质安全型电气设备4矿用正压型pI 具有正压外壳的电气设备，即向外壳内充入正压惰性气体或新鲜空气，以阻止外壳外部爆炸性混合物进入壳内5矿用充油型oI 全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳以外的爆炸性混合物的电气设备6矿用充砂型qI外壳内部充填砂粒材料，在规定的使用条件下，外壳内产生的电弧传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热温度、均不能引燃该型设备周围的爆炸性混合物7矿用浇封型ml将其中可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中，使它不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备48 矿用气密型 hI用熔化、挤压或胶粘的方法进行密封的外壳，这种外壳能防止壳外气体进入壳内。此种外壳称为气密外壳，具有气密外壳的设备即为气密型电气设备9 矿用特殊型 sI凡在结构上不属于上述基本防爆类型及其组合的电气设备，经过充分试验又确实证明其具有防止引爆设备周围爆炸性气体混合物的性能表 32 井下电气设备的选用（规程 444 条）瓦斯井井底车场、总进风巷和主要进风巷使用场所类别煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井和瓦斯喷出区域低瓦斯矿井高瓦斯矿井翻车机硐室采区进风道总回风道、主要回风道、采区回风道、工作面和工作面进风、回风巷一、高低压电机和电气设备矿用防爆型（矿用增安型除）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）二、照明灯具矿用防爆型（矿用增安型除外地）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）三、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）二、矿用电气设备的防爆由于井下存在瓦斯和煤尘，当它们达到一定浓度时遇到火源就会爆炸。而井下开关设备在分合时都会产生电火花，成为引爆瓦斯、煤尘的火源。因此，煤矿井下使用的电气设备必须采用专门的措施，使其在正常工作或发生故障时都不能点燃煤矿井下的瓦斯和煤尘。煤矿电气设备的主要防爆途径有：1、采用隔爆外壳采用隔爆外壳进行防爆的方法是将能够产生的火花的5电气元件放置在一个坚固的外壳中，这种外壳具有耐爆性和不传爆性，即把瓦斯爆炸范围限制在设备外壳之内，从而达到防爆的目的。2、采用本质安全电路本质安全技术的特点是限制热源的能量，使本质安全设备在正常或事故状态下所产生的电火花均不能点燃瓦斯与煤尘，即采用“本质 安全电路” 。这种技 术只适用于“弱电”系统。3、采用增安程度的措施采用各种方法提高电气设备的安全程度，使其故障率大大降低，从而防止电弧、火花或危险温度的产生。配合有效的保护之后，可以防止井下瓦斯或煤尘被电气设备引燃事故的发生。这种防爆措施主要用于常运行时不会产生点燃作用的电气和照明灯具上。第三节 井下三大保护及其保护范围一、漏电与漏电保护范围电网与电气设备的绝缘状态是电气安全上的重要参数。电网与电气设备漏电，就是它们绝缘电阻显著下降的现象。漏电具有广布性、隐密性、连续性、多发性、突发性等多种特点。漏电与漏电保护范围可以从两个角度划分：一是从保护区域角度划分，漏电保护的保护范围覆盖整个低压电网，包括分布在采区变电所、巷道、工作面配电点以及工作面等地点的输电电缆和电气设备；二是从反映的故障类型的角度划分，保护范围主要包括电网对地绝缘电阻的对称下降、单相6漏电（包括单相接地）、人身单相触电。无论从哪个角度划分，漏电保护对其保护范围内的漏电问题都可以及时做出反映。例如当工作面的电气设备出现漏电故障时，工作面配电点内的磁力起动器或采区变电所内的分支馈电开关受选择性漏电保护装置控制，迅速地断开故障设备所在线路的电源。当电网对地绝缘电阻出现对称下降，并且降低到限定值时，检漏继电器动作，使总馈电开关切断整个供电单元的电源。由于故障设备被切除，保证了电网中其它正常线路和设备的正常运行。二、保护接地及其保护范围电气设备的绝缘一旦损坏，造成一相导体碰壳，那么设备的金属外壳和该相导体具有相同的电位，当人体接触时，有触电危险。如果采取保护接地，就可以通过接地装置的分流作用大大减少通过人体的电流，防止触电事故发生。因此，保护接地同漏电保护一样，也是防止发生人身触电事故的重要手段。另外，在电缆或电气设备发生漏电故障时，保护接地会使漏电电流沿接地装置流入大地，可避免因漏电故障处接触不良产生电火花，引起电火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故。煤矿安全规程第 482 条规定：电压在 36V 以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地。从以上的分析可见，保护接地的保护范围包括防止人身接触电和防止漏电火花引爆瓦斯、煤尘。在井下保护接地网上，任何地点的电气设备或电缆出现人身触电或漏电故障，都可以通过接地装置的分流作用来降低其危险性。三、过电流保护及其保护范围7凡是流过电气设备或线路的电流超过了它们的额定值或允许值，都属于过电流。引起过电流的原因有很多，其中主要有短路、过负荷和电动机单相运转等三种。过电流除了导致电缆、电气设备的损坏，还会引发严重的电气事故。为此，对于电气设备和供电线路都必须设置相应的过电流保护，以便能及时地切断故障线路或设备的电源，防止事故的恶化。煤矿安全规程第 455 条规定：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保护装置，或至少应装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。过电流保护的保护范围也可以从两个角度划分，从保护区域角度看，它的保护范围是指低压电网中所有安装过电流保护装置的电气设备和线路；从反映的故障类型角度看，它的保护范围包括短路、过负荷以及断相。第四节 煤矿井下电网可能造成的危害一、电网漏电1、漏电分类漏电指带电体对地绝缘显著的下降现象，它的物理特征，绝缘阻值下降，漏电电流增加。煤矿井下低压电网的漏电分为：有分散性漏电，集中性漏电之分。单相漏电，两相漏电，三相漏电。分散性漏电：主要是由于电气设备及电缆的绝缘老化受潮等原因，使电网对地绝缘电阻显著下降而造成的漏电。8集中性漏电：则是电气设备或电缆某局部（一点）因绝缘击穿使导电部分直接接地所造成的漏电。2、导致低压漏电的原因属于设备电缆本身问题a、敷设在井下巷道内的电缆，由于使用年久，绝缘老化使绝缘阻值下降在正常运行中发生漏电，如果电网过电压，会使绝缘击穿，造成集中性漏电。b、防爆开关长期使用接线板潮湿可造成漏电、线圈、变压器、导线等因绝缘老化、碰壳也造成漏电。c、DW 馈电 开关过流继电器螺杆调得过低也会因放电造成漏电。属于误操作方式a、电缆 与 电缆相接 时，误将火线与地线相接，电缆与设备接线时发生压线可造成漏电。b、椽套电缆吊挂方法违反规程，采用铁丝成铜丝吊挂，这样椽套电缆易受剪切作用，从而造成漏电。c、由于电缆 接头违 反规定采用鸡瓜子羊尾巴等，这样接线破坏了椽套的绝缘，在井下淋水潮气侵蚀下易发生漏电，这种接线机械强度也不行，易拉断。d、开关或其它电气设备的内部接线错误，接头松动碰壳。属于管理分配a、由于管理不严，电缆 被埋压或脱落长期浸泡于水沟中。电缆被埋，在运行中电流 热量就不易散出，时间长绝缘老化而漏电。浸泡水中，由水的酸性侵蚀及渗透作用使绝缘受潮而漏9电。b、电缆与开关或电机连接不牢固，胶圈压设不紧，在起动或搬运中易碰掉造成漏电。c、井下电缆 在运行中没有保管好，在受到外界冲击， （如放炮）时，使其外皮产生微小裂口，这样潮气，水分侵入，绝缘受潮而漏电。d、井下工作环境差，工作面，劳动工具碰伤或碰坏电缆，照顾不周电缆受拉、压、挤也可造成漏电。e、由于冒顶，片帮事故，下降矸石、煤块拆断，倾倒支柱砸坏电缆f、井下工作电机长期过负荷，使绝缘恶化，可造成漏电。3、井下电网发生漏电，导致的危害性1、人身触电流经人身电流的大小，与人身电阻有密切关系，人身的电阻越大通过人身电流越小，人身电阻越小，通过人身的电流就越大，也就越危险。根据井下工作条件，在按最不利的情况，人身电阻定为1000。如果长期通过人体工频交流 30-50mA 生命就有绝对危险。2、使井下瓦斯及煤尘爆炸当电网一相对地绝缘损坏而发生漏电，漏电电流绝缘损坏处入地电网其它两相对绝缘电阻回到电缆。 10图 3-1 电网一相绝缘损坏时漏电电流如果电机或开关搬运时，断开此漏电电路，就在设备外壳与地分开处（A 点）会 产生电火花，若此处存在瓦斯就会引起瓦斯爆炸。3、使电雷管超前引爆电网漏电，漏电电流在其通过的路经上将产生电位差，漏电电流较大，电位差则大，如果电雷管引线两端不填与漏电电路上，具有一定电位差的两点接触时则可能发生爆炸事故。4 烧坏电气设备主要是漏电电流长期通过绝缘处，散发出大量热量电气设备遭到破坏。井下鸡瓜子胶布特别容易燃烧，甚至不大的漏电电流也会使其燃烧。二、短路与过载及其危害所谓过电流，是指流过电气设备和电缆的电流超过了它的额定值。11电气设备和电缆出现过流后，一般引起它们过热，严重时会将它们烧毁，甚至引起电火灾和瓦斯、煤尘爆炸，对煤矿井下危害极大，必须加以预防和保护。煤矿井下常见的过电流故障有短路，过负荷断相。1、什么是短路电流，在生产实践中大家可能都碰到过多种短路的现象。如三相输电线路中的两根火线突然碰到