第一章矿山常用电气设备及其安全管理.ppt
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1、第一章 矿山常用电气设备及其安全管理,第一节 矿山常用电气设备一、矿用电气设备要求二、矿用电气设备的类型三、矿用防爆电气设备的类型及特点四、矿用电气设备防爆标志及选型五、矿山常用电气设备六、矿用电气设备运行维修及安全管理第二节 矿用电缆及安全管理一、矿用电缆的型号和用途二、矿用电缆的选择三、电缆的连接、敷设、维护和检查四、电缆故障的原因及判断,一、矿用电气设备要求,(一)适应井下空间狭小的要求。矿用电气设备的尺寸要小,重量要轻。(二)矿用电气设备要便于移动,应采用橡胶软电缆和专用的电缆插销装置向移动机械供电。设备的底部应装小轮或撬板以便于移动。(三)井下电气设备必须有十分坚固的外壳,同时要便于
2、拆装以便于移置到安全地带。(四)井下有煤尘、潮气和淋水,电气设备应做成密封的并涂以防锈防腐的油漆。电气设备的绝缘材料应防潮,并设有防触电的闭锁装置。(五)井下有瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的危险,电气设备应做成防爆型或安全火花型。,二、矿用电气设备的类型,煤矿井下使用的电气设备分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。1.矿用一般型电气设备矿用一般型电气设备是指专为煤矿井下条件的不防爆的电气设备,具有坚固的外壳,能够防止任何人员从外部直接接触带电体;有良好的封闭性,能防止来自不同方向水滴的飞溅,有防潮、防止外部固型物的性能;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机械联锁,
3、同时在设备外壳的明显处有接地装置,并标有接地符号。这种电气设备,在其外壳的明显处,均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY”,这种设备按照BG12173矿用一般型电气设备制造。,2.矿用防爆型电气设备 按照国标GB 3836爆炸性环境用防爆电气设备制造。该类型电气设备适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤尘与瓦斯突出、喷出的区域,根据其原理又分为10种设备类型。,二、矿用电气设备的类型,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,1)隔爆型电气设备(1)隔爆型电气设备的结构特征隔爆型电气设备具有一个坚固的隔爆外壳,这种外壳可将其内部的火花、电弧与隔爆外壳环境中的混合爆炸物隔开,还有一定的机械强度。隔爆外壳不可能
4、是一个完整的整体,而是由许多个零部件构成的。壳内的爆炸产物会穿过零部件间的连接缝隙,扩散到壳外环境,这些缝隙叫做隔爆接合面间隙。,(2)隔爆原理隔爆性隔爆就是电气设备外壳内发生爆炸,其产物通过间隙不会引起设备外爆炸物的爆炸。隔爆性是由外壳的接合面宽度、间隙和表面粗糙度来实现隔爆的一种性能。耐爆性耐爆性是指外壳的结构强度,即隔爆外壳为了承受住爆炸引起的压力波的作用,所必须具有的结构强度。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,2)增安型电气设备(1)增安型电气设备结构特征增安型防爆结构只能应用于在正常运行条件下不会产生电弧、火花或不可能点燃爆炸性混合物的高温热源的设备上。该型设备只是在其结构上采取
5、了一定措施提高其安全程度,以避免在正常和认可的过载条件下出现上述现象。(2)增安型电气设备采取的安全措施增安型电气设备采取了一系列的安全保护措施达到其安全性能:有效的外壳保护;电路的可靠连接;增大电气间隙与爬电距离;加强与提高绝缘水平;加强温度的限制。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,3)本质安全型电气设备(1)本质安全型电气设备的类型由本质安全型电路组成的电气设备称为本质安全型电气设备。全部电路都是本质安全电路的电气设备为单一式本质安全型电气设备;局部电路为本质安全电路的电气设备为复合式本质安全型电气设备。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,(2)本质安全电路原理本质安全电路是根据安全
6、火花原理,通过合理选择电气参数,使系统在正常或故障状态下,产生电火花能量相当小,不能点燃爆炸混合物的爆炸。电火花有电阻性、电容性和电感性三种。只要在电路的设计上合理选择元件,限制电路中的电流、电压等参数,就能达到限制火花能量的要求。方法有:合理选择电气元件,降低供电电压。通过增大电路电阻或利用导线电阻来限制电路的短路故障电流。采取消能措施来消耗能量元件的能量。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,(3)本质安全型电气设备的特点本质安全型电气设备结构简单、体积小、重量轻;制造、维修方便、投资少;安全性能可靠。本安型是一种比较理想的防爆设备,在满足技术要求的情况下,应优先选用。,三、矿用防爆型电气
7、设备的类型和特点,4)正压型电气设备它具有正压外壳,可以保持壳内新鲜空气或惰性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,并能阻止外部混合物进入壳内。5)充油型电气设备全部或部分部件浸在油内,使设备不能点燃油面以上的或壳外的爆炸性混合物的电气设备。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,6)充砂型电气设备外壳内充填砂粒材料,使之在规定的使用条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热,均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。7)无火花型电气设备在正常运行条件下,不会点燃周围爆炸性混合物,且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,8)浇封型电气设备整台设
8、备或其中部分浇封在浇封剂中,在正常运行和认可的过载或认可的故障下,不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。9)气密型电气设备凡具有气密封外壳的电气设备。气密封外壳是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。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,10)特殊型电气设备指采用的防爆措施不为上述9种基本防爆类型所包括,经过防爆检验证明确实具有防爆性能的电气设备。这种特殊的防爆电气设备,是使点火源与爆炸性气体混合物进行了隔离,即正常或故障时产生的危险因素,不与爆炸性混合物直接接触。按国外的要求,特殊型电气设备的防爆水平应达到本质安全型。,三、矿用防爆型电气设备的类型和特点,四、
9、矿用电气设备防爆标志及选型,1.矿用电气设备防爆标志,(三)矿用电气设备选型的规定,四、矿用电气设备防爆标志及选型,类 别,五、矿山常用电气设备,(一)变压器变压器是用来改变交流电路中电压和电流大小的电气设备。根据电磁感应原理,把交流电源由一种等级电压在同一频率下变换为另一等级电压,以适应各种用户的需要。1.变压器分类与适应范围变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。矿用油浸变压器是矿用一般型电气设备,它用于低瓦斯矿井或高瓦斯矿井使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内;对负荷量较小的乡镇煤矿,一般安装于地面向井下供电。矿用隔爆干式变压器适应于有瓦斯爆炸
10、危险环境的矿井。,(一)变压器,2.结构特征变压器由铁芯、绕组、外壳、调压开关、绝缘套管、接线盒、冷却系统、底托架等组成。矿用油浸变压器的外壳不隔爆,在其外壳与绕组间有绝缘油,它可通过外壳上的散热管使油循环散热。而这种外壳具有防潮、防滴溅和防外物的能力;矿用隔爆干式变压器为空气自冷式。,3.常见故障及处理方法,(二)高压开关,目前,煤矿井下使用的高压开关主要有:PB型、BGP型。新型的BGP系列已达30多个品种,其保护功能有失压、过电压、过载、短路、选择性漏电及绝缘监视等;其断路器绝大部分采用真空断路器,其通过的极限峰值电流、最大闭合峰值电流、额定断开电流等参数均明显提高,是煤矿普遍选用、性能
11、优良的高压配电装置。,1.BPG26型高压开关的特点隔爆兼安全火花型配电装置,适用于有瓦斯煤尘爆炸危险的场所,可作高压、配电、控制使用。其断路器采用真空管,不必维修,更换简单,整体体积小和重量轻,是一种理想的新型开关。,(二)高压开关,BPG26型高压开关的主要技术多数,2.BPG26型高压开关的安全闭锁装置,BPG26型高压开关,在断路器、隔离开关和外壳门之间设有安全闭锁,其作用是:(1)隔离开关分闸时,外壳门拆下螺钉后也不能打开。外壳门打开后,隔离开关不能分闸。只有当外壳门关闭好后,隔离开关才能分闸。(2)断路器合闸后,隔离开关不能分断负荷电流,只有当断路器断开后,隔离开关才能分断;反之,
12、只有先合上隔离开关,断路器才能分闸。,3.BPG26型高压开关的真空断路器,真空断路器是一种手动储能弹簧分闸机构。分闸操作时,将操作手柄按顺时针方向旋转,压缩储能弹簧。当接近分闸位置时,分闸弹簧能量释放,使断路器快速分闸。,断路器的人工分闸与保护分闸形式:人工分闸。将操作手柄按逆时针方向旋转约2030,操作机构脱扣分闸。过电流保护动作分闸。过流或短路时,过流继电器输出动作信号,使机构下部的电磁铁断电,实现断路器分闸。欠电压保护动作分闸。当线路电压降低到额定值的3565时,装在机构下部的欠电压脱扣器动作,使断路器分闸。漏电及监视保护动作分闸。在线路出现漏电及监视回路断线或地线短路时,漏电及监视保
13、护装置的动作信号切断分闸电磁铁的电源,使断路器分闸。,3.BPG26型高压开关的真空断路器,4.BPG26型高压开关真空断路器的特点,断路器在密封的容器中熄弧,电弧和高温的金属蒸气不会泄漏,触头部分也不会因潮气、灰尘和有害气体的影响而降低其性能。断路器熄弧时间短、弧压低、电弧能量小、触头损耗小,在规定开断次数内,基本不需要维修和更换。分合闸操作动作声音小,无噪声。断路器断流能力强。但在分断小电感电流时易产生较高的过电压。因此,为提高BPG26型高压配电装置的适应性,在其装置内加有阻容吸收或压敏电阻保护装置,以防止过电压。,4.BPG26型高压开关的电气保护装置,BPG26型高压开关的保护功能有
14、:(1)过电压保护,由过电压保护装置实现。(2)漏电保护和绝缘监视保护,采用BLD2型电子线路实现漏电及监视。(3)欠电压保护,由T1-4型欠电压脱扣器实现。(4)反时限过电流保护和短路速断保护,由BL140型电子过流继电器实现。,(三)低压开关,矿用低压馈电开关是一种手动合闸供电开关。当线路出现过电流和漏电故障时,能自动跳闸切断电源。主要用于煤矿井下低压配电线路中,设置于变压器出口一侧,作为低压电网总配电开关,因此有“馈电”开关之称。目前,煤矿井下普遍采用的低压馈电开关主要有DW系列和DWKB30系列。,1.DW系列馈电开关,DW系列馈电开关主要供采区变电所和JY82检漏继电器配合使用,也可
15、作为掘进工作面的总电源开关。在其内部装有电磁式过流脱扣器。目前已部分使用了真空馈电开关,保护有选择性漏电保护与过流、失压等组成一体的综合保护器。1)组成部分DW80、DW81系列馈电开关主要由防爆外壳、电缆接线腔、三相空气断路器或三相真空断路器、过流瞬时脱扣器、脱扣机构、分励脱扣器、灭弧罩(无真空化)和手柄等组成。,1.DW系列馈电开关,2)技术特征DW系列馈电开关额定电压为380V、660V,额定电流有200A、350A,瞬时过电流脱扣器的整定电流为200A1200A,动作电流与整定电流的偏差不大于10。操作方式为手动合闸、手动或自动跳闸。具有断电后才可打开前门的机械闭锁装置。,1.DW系列
16、馈电开关,3)DW系列馈电开关常见故障及处理方法,2.DWKB30系列馈电开关,DWKB30系列馈电开关用于1140V、660 V或380 V供电网路中,可作为馈电总开关、分路开关和不频繁起动的大容量电动机的开关。1)组成部分DWKB30系列馈电开关主要由隔爆外壳、框架式自动开关触头系统、失压脱扣线圈、分励脱扣线圈、晶体管脱扣器、信号显示器和其他辅助装置组成。2)技术性能DW系列开关的额定电流有100A、200A、400A。具有欠压保护、过载长延时保护、短路瞬时脱扣和过载、过流保护分合显示与可靠的机械闭锁功能。,2.DWKB30系列馈电开关,3)DWKB30系列馈电开关常见故障及处理方法,(四
17、)照明信号及煤电钻综合保护装置,1.ZXZ82.5(4)型矿用隔爆照明信号综合保护装置ZXZ82.5(4)型矿用隔爆照明信号综合保护的电源可取自660V或380V供电系统,其输出的 127V电压可作为照明及信号负载电压,具有短路、漏电保护和电缆绝缘监视等综合保护功能。,1.ZXZ82.5(4)型矿用隔爆照明信号综合保护装置,1)技术特性(1)主变压器的一次电压为660V或380V,二次输出电压为127 V。额定容量为4(2.5)kVA;接线方式均为Y。(2)在规定的照明信号电缆长度的保护范围内,4(2.5)kVA作为照明时,其整定电流值为20(12)A;作为信号时,其整定电流值为5(4.5)A
18、。(3)漏电动作的电阻值为2k。(4)漏电闭锁动作的电阻值为2k4k。(5)电缆绝缘监视的危险指示值为13 k10。(6)电源电压上下波动的范围为10。,2)电路工作原理(1)主电路(2)控制电路(3)保护电路照明保护电路信号短路保护电路电缆绝缘监视电路(4)试验电路短路动作试验。漏电动作试验,1.ZXZ82.5(4)型矿用隔爆照明信号综合保护装置,2.BZ802.5Z型煤电钻变压器综合保护装置工作原理及整定,1)技术特性该装置具有容量为2.5kVA或4kVA、电压为 127V的电源装置;采用四芯电缆,利用先导回路,可以进行远方操作,做到电钻不运转,127伏侧电缆不带电;对煤电钻及其电缆能实现
19、过载和短路保护;还具有 127 V系统的漏电保护装置,并可达到漏电自锁和漏电闭锁。通过对主变压器一次侧接作Y或接法的改变,即可通用于660V及380V电网里。,2.BZ802.5Z型煤电钻变压器综合保护装置工作原理及整定,2)工作原理主回路先导控制回路漏电保护回路载频短路保护回路,六、矿用电气设备运行维修及安全管理,1.煤矿主要电气设备定期检查和调整的规定,2.井下防爆电气设备的完好标准,(1)防爆面 防爆面应完整,表面粗糙度要达到无锈蚀及机械伤痕。防爆面禁止上油漆。为了防止锈蚀,可涂防锈油脂或冷磷化。低压开关防爆面间隙:静止面为0.3mm,转盖面为0.5mm。(2)接线 进线口连接坚固,密封
20、良好。接线装置完整、齐全、坚固、导电良好。(3)紧固件螺栓、螺母、垫圈要完整、齐全、紧固。,3保证安全的组织措施,为了保证安全,必须严格采取以下几项组织措施:(1)工作票制度;(2)工作许可证制度;(3)工作监护制度;(4)工作间断、转移和终结制度。,4.保证安全的技术措施及注意事项,在全部停电或部分停电的电气设备上工作时,必须完成停电、验电、装设接地线(包括放电)和悬挂标示牌及装设遮拦这几项保证安全的技术措施以后,才能开始工作。(1)停电工作地点必须停电的设备为:检修的设备;与工作人员在进行工作中正常活动范围的距离小于规定数值的设备;在44KV以下的设备上进行工作,上述安全距离虽大于规定的数
21、值,但是,当电压为44KV时小于1.20米;电压为2035KV时小于1.00米;电压为10KV及以下时小于0.70米,同时又无安全遮拦的设备,维护或修理时,也须停电后方可工作;带电部分在工作人员后面或两侧无可靠安全措施的设备。,(2)验电 验电时必须用电压等级合适,而且合格的验电器验电。必须在检修设备进出线两侧的各相分别验电。验电前,应先在带电的设备上进行试验,确认验电器良好后方可在被验设备上进行验电。如果在木杆、木梯或木构架上验电,不接地线不能指示者,可在验电器上接地线,但必须经值班负责人许可。高压验电必须戴绝缘手套。35KV及以上的电气设备,在没有专用验电器的特殊情况下,可以使用绝缘棒(令
22、克棒)代替验电器,根据绝缘棒端有无火花和放电噼啪声来判断有无电压,但是必须注意使用绝缘性能符合要求的绝缘棒。表示设备断开和允许进入间隔的信号、经常接入的电压表等,不得作为设备无电压的根据。但是如果指示有电,则禁止在该设备上工作。,4.保证安全的技术措施及注意事项,(3)装设接地线 当验电设备确已无电压后,应立即检修设备的三相导线接地并三相短路。对于可能送电至停电设备的各方面或停电设备可能产生感应电压的都要装设接地线。检修母线时,根据母线的长短和有无感应电压等实际情况,确定地线数量。检修部分若分为几个在电气上不相连接的部分(如分段母线以刀闸或开关隔离分成几段),则各部分应分别验电、接地、短路。在
23、室内配电装置上,接地线应装在该装置导电部分的规定地点。这些地点的油漆应刮去,并划下黑色记号。所有配电装置的适当地点均应设有接地网的接头。接地电阻必须合格。装设接地线必须由两人进行。若为单人值班,只允许使用接地刀闸接地,或使用绝缘棒合接地刀闸。装设接地线必须先接接地端,后接导体端。必须接触良好。拆接地线的顺序与此相反。拆装接地线均应使用绝缘棒或戴绝缘手套。接地线应用多股软裸铜线,其截面应符合短路电流的要求,但不得小于25平方毫米。高压回路上的某些工作,需要拆除全部或部分接地线后方能进行工作者(如测量母线或电缆的绝缘电阻、检查开关触头是否同时接触),需经特别许可。拆、装接地线,应做好记录,交接班时
24、应交待清楚。,4.保证安全的技术措施及注意事项,(4)悬挂标示牌和装设遮拦 如果线路上有人工作,应在线路开关和刀闸操作手把上悬挂“禁止合闸,线路有人工作!的标示牌。标示牌的悬挂和拆除,应按调度员的命令执行。部分停电的工作,安全距离小于表1.9的数值而未停电的设备,应装设临时遮拦。临时遮拦可用于干燥木材、橡胶或其它坚韧绝缘材料制成。装设应牢固,并悬挂“止步,高压危险!”的标示牌。35KV及以下设备的临时遮拦,如因工作特殊需要,可用绝缘挡板与带电部分直接接触。但此种挡板必须具有高度的绝缘性能。在室内高压设备上工作,应在工作地点两旁间隔,对面间隔的遮拦上,禁止通行的过道上悬挂“止步,高压危险!”的标
25、示牌。在室外地面高压设备上工作,应在工作地点四周用绝缘绳子做好围栏,围栏上悬挂适当数量的“止步,高压危险!”的标示牌。在工作地点悬挂“在此工作!”的标示牌。在室外构架上工作,则应在工作地点邻近带电部分的横梁上,悬挂“止步,高压危险!”的标示牌。此项标示牌在值班人员的监护下,由工作人员悬挂。在邻近其它可能误登的构架上,应悬挂“禁止攀登,高压危险!”的标示牌。严禁工作人员在工作中移动或拆除遮拦、接地线和标示牌。,4.保证安全的技术措施及注意事项,5.煤矿井下电气维修,(1)井下供电应做到三无:无鸡爪子,无羊尾巴,无明接头;四有:有过流保护和漏电保护,有螺丝和弹簧垫,有密封圈和挡板,有保护接地装置;
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- 第一章 矿山 常用 电气设备 及其 安全管理
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