煤矿电气安全

1. 煤矿电气安全

2. 主要内容 第一部分： 矿井供电系统 第二部分： 防爆基本知识 第三部分： 矿井电网的保护 第四部分： 电缆的使用和管理 第五部分： 触电及其防治 第六部分： 安全用电有关规定

3. 矿井供电系统 一、煤矿企业对供电的基本要求 1、供电可靠：井下不间断供电；双回路电源。 2、供电安全：人身安全，设备安全。 3、供电经济：保证供电质量，经济、合理。

4. 二、矿井供电电压等级 1、35KV：矿井地面变电所电源电压。 2、10KV或6KV：井下高压配电电压和高压电动机的额定电压，井下高压不得超过10KV。 3、3.3KV或1140V：综合机构化采煤工作面电气设备的额定电压。 4、660V：井下低压电网的配电电压。 5、380V：地面或井下小型设备配电电压。

5. 6、220V：地面或井下新鲜风流大巷的照明电压。 6、220V：地面或井下新鲜风流大巷的照明电压。 7、127V：井下照明、信号、手持式电气设备及电话的最高限额电压。 8、36V：煤矿井下电气设备的控制电压。 9、直流250V、550V：井下直流架线电机车常用的额定电压。

6. 《煤矿安全规程》448条规定： 井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：1、高压，不超过10000V。2、低压不超过1140V。3、照明、信号、电话和手持式电气 设备的供电额定电压，不超过127V。4、远距离控制线路的额定电压，不超过36V。 采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

7. 三、矿井供电系统 由煤矿地面变电所的变压器、配电装置、供电线路将电源输送给中央变电所，采区变电所再经过变配电及供电线路送至电气设备（负荷），便组成了矿井供电系统。

9. 防爆基本知识 一、煤矿常用的电气设备 1、分类：煤矿电气设备分为两大类： （1）煤矿一般型电气设备：标志KY 有防护功能，但不防爆，仅适用于煤矿地面及低瓦斯矿井中的井底车场及总进风大巷。 （2）矿用防爆电气设备： 按GB3836.1—2000标准生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备。采掘工作面必须使用防爆电气设备。 防爆电气设备的总标志：Ex Ⅰ类:煤矿用； Ⅱ类：除煤矿以外行业

10. 《煤矿安全规程》452条规定 • 防爆电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。 • 注：使用中的防爆电气设备的防爆性能检查周期是每月一次。

11. 二、隔爆型电气设备：标志为“d” 隔爆型电气设备：在铭牌右上角上标有ExdI （1）隔爆：既耐爆又不传爆；同时具有 耐爆性和隔爆性。 （2）隔爆原理：具有特殊的“隔爆外壳”

12. a、耐爆性： 当瓦斯浓度在9.5%时，爆炸压力的理论值为0.8～0.82MPa，爆炸后的温度大致在1850℃左右，实际爆炸压力约为0.716MPa，并且随外壳的形状、容积大小、接合面间隙等因素变化。 耐爆性由外壳机械强度满足：一般采用钢板或铸铁制成，设计时，以0.8MPa和2200℃来设计，并安全系数，钢板，最小厚度3～4mm，铸铁为6mm。 b、隔爆性： 由外壳装配接合面的结构参数（如宽度、间隙、表面粗糙度）来保证的，主要起散热作用。

13. （3）失爆：隔爆型电气设备失去隔爆性或耐爆性。（3）失爆：隔爆型电气设备失去隔爆性或耐爆性。 （4）常见失爆现象：（现场易发现的） a、隔爆间隙超限。 b、盖子的紧固螺丝缺少或没有拧紧。 c、无电缆接线嘴（卡爪），缺橡胶密封圈和金属挡板。 d、外壳严重变形，有裂缝。 e、隔爆面有锈斑，有油漆。 f、密封圈不合格。 g、外壳上的机械闭锁装置失效。

14. 三、本质安全型电气设备：标志为“i” 在设备铭牌上或外壳上标有“ExiI” （1）本质安全电路是指在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。全部采用本质安全电路的设备称为本质安全型电气设备。 通风、信号和控制等装置，应优先选用本质安全型设备。 （2）防爆原理： 通过限制电路的电气参数，进而限制该电路的放电能量实现防爆的，所以，从本质上讲，它是安全的。它不需要专门的隔爆外壳或其它的防爆措施，这就大大缩小了设备的体积和重量，简化了结构。

15. 四、矿用电气设备基本防爆技术： （1）间隙隔爆技术： 安全间隙 隔爆型采用 （2）本质安全技术：控制放电能量在0.28mJ 以下 （3）超前切断电源和快速断电技术 a、屏蔽电缆和漏电继电器配合，超前切断电源。 b、快速断电技术：故障形成最小时间不小于5ms， 安全断电时间为2.5～3ms。 （4）增加安全措施（程度） （增安型）

16. 五、防爆电气设备的使用要求： （1）电气设备的选用符合《规程》444条的要求。 （2）普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓1.0%以下的地点使用，并实时监测瓦斯浓度。 （3）井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线：检修前或搬迁前应制定安全措施。 措施：切断电源→检查瓦斯→在其巷道通风流中瓦斯浓度低于1.0%时→验电→无电后放电→开关手把闭锁→悬挂“有人工作，不准送电”警示牌→检修工作完毕，方可摘牌送电，中途不得换人。 （4）井下操作电气设备遵守规定446条。 a、非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。 b、操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。 C、手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。 （5）防爆设备入井前应取得“两证一标志”。 （6）失爆设备应立即更换或处理，不得在井下继续使用。

18. 矿井电网的保护 一、保护的分类、保护范围、方法 和手段

19. 接地保护 电 流 保 护

20. 电 压 保 护 断线 保护 风电瓦斯 电闭锁

21. 二、过流保护 1、过流：过流是指电气设备发生短路、过载、断线故障时，流过电气设备和供电线路的电流超过它们的额定电流。 2、过流危害：过电流不及时得到控制，不仅烧坏电气设备，还可能引起电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。 3、过流保护的作用 当电气设备及电缆中电流超过规定额定电流时（出现短路、过载时），保护装置能在规定时间内快速切断故障处电源，防止事故扩大，避免造成灾害。

22. 4、过流保护装置 a、熔断器 b、电磁式过流继电器 c、感应式过热继电器 d、电子保护器 5、过流保护装置的整定值： a、对保护电缆干线的馈电开关：I2≥IQe＋Kx∑Ie Kx —需用系数 取 0.5～1 IQe—容量最大一台电机启动电流 b、对保护一个负载的电缆支线：I2≥IQ IQe = （1.5～1.8） Ie（绕线型电动机） IQe = 6 Ie（鼠笼型电动机） Id(2) c、校验灵敏度：—— ≥1.5 I2 Id(2)：被保护电缆干线或支线距电源变压器最远点的两相短路电流值。

23. d、如灵敏度不满足要求，可采取： ①加大电缆截面； ②减少 Id(2)：被保护电缆干线或支线距电源变化器最远点线路长度； ④增设分段保护开关。 ③换大容量变压器或变压器并联使用； e、由Id(3)max校验开关设备的分断能力。

24. （6）熔体额定电流的选择： IQe ①对保护电缆干线的熔体：IR = ————＋ ∑Ie 1.8～2.5 1.8～2.5 ：容量最大的电动机起动时保证熔体不熔化的系数。 IQe ②对保护电缆支线的熔体：；IR = ———— 1.8～2.5 ③对保护照明负荷的熔体：IR ≈ Ie 。 ④选用的熔体按两相短路电流最小允许值、最小允许电缆芯线断面、最小允许的长时负荷进行校验，合格后方可使用。 Id(2) ⑤按两相短路电流进行校验：—— ≥ 4～7 IR 如不满足，同样按上述四种办法改进。

25. 三、漏电保护 1、 漏电故障的明确定义： 在变压器中性点绝缘的低压供电系统中，发生单相接地（包括直接接地和经过渡阻抗接地）或两相三相对地的总绝缘阻抗下降至危险值的电气故障就叫做漏电故障。

26. 2、漏电原因 ：（1）电气设备因绝缘受潮或进水。 （2）电缆受到挤压、砍砸、过度弯曲、铁器划伤或针刺。 （3）导线连接接头不牢固、有毛刺、无防松措施等。 （4）电气设备超期服役或长期超负荷运行造成绝缘老化。 （5）维修电气设备时，由于停、送电操作错误。 （6）维修电气设备时，将工具和材料等导电体遗留在设备内部。 （7）操作电气设备时，由于弧光放电造成一相接地。 （8）在电气设备内部增加其他部件，使带电导体与外壳之间的电气间隙或爬电距离小于安全值时。

27. 3、漏电的危害 ① 产生电火花，能引起瓦斯、煤尘爆炸。 ② 有可能造成人身触电。 ③ 提前引爆电雷管，I漏≥50mA。 ④ 漏电长期存在，引起相间短路。

28. 4、漏电的预防措施 1、避免电缆、电气设备浸泡在水中，防止电缆受挤压、碰撞、过度弯曲、划伤、刺伤等机械损伤 2、导线连接要牢固，无毛刺，防松脱。 3、维修电气设备时要按规程操作，不将工具和材料等导体遗留在电气设备中。 4、不在电气设备中增加额外部件，若必须设置时，要符合有关规定的要求； 5、设置保护接地装置； 6、对电网对地电容电流进行补偿；

29. 5、漏电保护装置的功能 ① 连续监视电网对地的绝缘电阻； ② 补偿电网对地分布电容的电容电流； ③ 当电网绝缘水平下降到危险值或发生人身触电时，能迅速自动切断供电电源。

30. 6、对漏电保护装置的要求： ① 每天值班电工必须对低压检漏装置进行一次跳闸试验，并做记录。 ② 不准甩掉检漏装置不用。 井下低压电网各等级电压的漏电跳闸动作电 阻值如下： 660V 11K； 1140V 20K

31. 7、漏电闭锁 漏电闭锁是在开关分闸断电的情况下，负载侧网路绝缘电阻降低到规定值及以下时，检出其故障并闭锁开关使其不能合闸送电。 漏电闭锁电阻整定值可取供电系统检漏继电器动作整定值的 2~3 倍。解锁电阻值应不大于整定的漏电闭锁电阻值的 150 %。

32. 漏电保护装置是采用附加直流电源的工作原理，电网对地绝缘电阻越小，附加检测电流越大，当绝缘电阻下降到漏电保护装置的动作电阻值时，漏电保护装置动作，切断由变压器供电的全部设备电源。这种保护没有选择性，停电范围大。设置漏电闭锁装置后，可以检测并闭锁不送电线路和设备的漏电故障，减少了漏电保护的动作次数，缩小了漏电故障的停电范围。漏电保护装置是采用附加直流电源的工作原理，电网对地绝缘电阻越小，附加检测电流越大，当绝缘电阻下降到漏电保护装置的动作电阻值时，漏电保护装置动作，切断由变压器供电的全部设备电源。这种保护没有选择性，停电范围大。设置漏电闭锁装置后，可以检测并闭锁不送电线路和设备的漏电故障，减少了漏电保护的动作次数，缩小了漏电故障的停电范围。 • 《煤矿安全规程规定》：每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验； • 每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。

33. 8、事故案例 某矿输送机道，供工作面电的电缆先是放在人行道一侧，行人来回踩、压，内有内伤，检漏继电器长期甩掉不用，电缆漏电不能及时发现，最后造成电缆短路着火，酿成火灾，死亡35人，直接经济损失近40万元

34. 四、保护接地 1、保护接地的概念：把电气设备的金属外壳和构架用导线与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地。 注：保护接地是漏电保护的后备保护。 《煤矿安全规程》482条规定：电压在36V以上和由于绝缘破坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。

35. 2、保护接地的作用 ⑴、在中性点不接地的供电系统中，当电气设备内部绝缘损坏而是一相带电体碰壳，且人体接触外壳时，接地电流将通过人体电阻与接地装置电阻并联入地，再通过其他两相对地绝缘电阻和电容回到电源。由于接地电阻的分流作用，流过人体电流就大大减少。 ⑵、产生漏电故障时，由于接地装置的分流作用，大大减少了电火花能量，从而减少了瓦斯、煤尘爆炸的可能性。

36. 电气设备绝缘破坏，使外壳带电时，人身即使接触了这个带电外壳，因接地装置和人体构成并联电路，对人体起分流作用，大大减少了通过人体的电流，可减少人体触电的危险，电气设备绝缘破坏，使外壳带电时，人身即使接触了这个带电外壳，因接地装置和人体构成并联电路，对人体起分流作用，大大减少了通过人体的电流，可减少人体触电的危险， 3U相＋R人 Ud = ———— 3R人＋R相

37. 3、井下保护接地网 井下保护接地网的作用： ⑴ 某一个接地电极受到损坏失去作用时，由于接地网的整体接地作用，仍然可以保障与损坏接地极相连的电气设备保护接地的功能； ⑵ 降低了总的接地电阻（保护接地电阻越小，保护性能越好）； ⑶ 避免了不同电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险。

38. 补充说明 1、 漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。 井下保护接地的侧重点，在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低故障的严重程度。 两种保护在井下电网中相辅相成，缺一不可。

39. 2、 当漏电保护装置拒动时，漏电故障就容易发展成为短路故障，此时短路保护就成了漏电保护的后备保护。另一方面，当电气设备内部发生短路，而短路保护又失灵的情况下，炽热的短路电弧便可能将防爆外壳灼穿，使之失去防爆性能。但电弧一旦触及外壳，便并发了漏电故障，引起漏电保护装置动作，及时切断电源，这样。漏电保护又成了短路保护的后备保护。由此可见，短路保护和漏电保护在很多情况下是互为备用的，增加了井下电气保护的可靠性。

40. 《煤矿安全规程》规定 483条：接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2欧姆。移动或手持电气设备至局部接地极的电阻值不得超过1欧姆. 484条：所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。 主接地极应在主、副水仓中各埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0、75㎡、厚度不得小于5mm。

41. 《煤矿安全规程》规定 • 485条：下列地点应装设局部接地极： • （一）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。 • （二）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。 • （三）低压配电点或装有三台以上电气设备的地点。 • （四）无低压配电点的采煤工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）

42. 《煤矿安全规程》规定 • 以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。 • （五）连接高压动力电缆的金属连接装置。 • （六）局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6平方米、厚度不小于3毫米的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35毫米、长度不小于1.5米的钢管制成，管上

43. 《煤矿安全规程》规定 • 应至少钻20个直径不小于5毫米的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22毫米、长度为1米的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5毫米的透孔，2根钢管相距不得小于5米，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不的小于0.75米。 • 486条：连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50平方毫米的铜线，或截面不小于100平方毫米的镀锌铁线，或厚度不小于4毫米、截面不小于100平方毫米的扁钢。

44. 《煤矿安全规程》规定 • 电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接应采用截面不小于25平方毫米的铜线，或截面不小于50平方毫米的镀锌铁线，或厚度不小于4毫米、截面不小于50平方毫米的扁钢。 • 487条：橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼做他用。

45. 4、风电闭锁 ①意义：指掘进工作面的局部通风机停止工作时，能立即切断该巷道中的一切电源，并且在局部通风机未开动时，也不能接通该巷道中的一切电源。 ②作用：主要是防止停风或瓦斯超限的掘进工作面在送电后，由于设备绝缘不良或漏电产生的电火花，造成瓦斯燃烧或爆炸事故。

46. 5 、瓦斯电闭锁 ① 瓦斯电闭锁是指掘进工作面正常供风或停风状态下，瓦斯浓度超过了规定值或整定值而切断掘进工作面动力电源，此种瓦斯监控装置与动力电源开关之间进行联锁。 ② 作用：主要是防止正常通风产生局部瓦斯积聚时，造成事故。

47. 6、煤电钻综合保护装置 （1）意义：煤电钻电缆由于受环境潮湿、移动频繁、电缆落地磨损、物件碰撞、挤压的可能，极容易发生漏电故障，危及操作人员及井下安全，为此采取降低的工作电压（127V）及煤电钻综合保护装置。 （2）作用：煤电钻必须设有检漏、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻的综合保护装置，煤电钻综合保护装置在每班使用前必须进行一次跳闸试验。

49. 电缆的使用和管理 一、电缆的选用 （1）根据使用地点的不同选用满足要求的电缆。 （2）采区低压电缆禁止使用铝芯电缆。 （3）采掘工作面设备必须用分相屏蔽不延燃橡套电缆。

50. 二、电缆的分类及型号含义 （1）铠装电缆： Z---纸绝缘 Q---铅包 L---铝芯（不标为铜芯） P---干绝缘 D---不滴流 20---裸钢带铠装 30---裸细钢丝铠装 50---裸粗钢丝铠装 （2）橡套电缆： ①系列代号：U---矿用 ②特征代号：Y---移动 C---采掘机 M---帽灯 Z---电钻用 D---低温环境 ③结构特征代号：P ---屏蔽（半导体） J---监视 B---编制加强 PT ---屏蔽（ 金属） Q---轻型 R---绕包加强 （3）塑料电缆：MVV---塑料绝缘 塑料护套 （4）型号举例：ZQP20 ZQD50 MVV30 ZLQD30 UCPJB—0.66/1.14 UYPT---3.6/6 UYPJ---3.6/6