防爆工培训教案.docx

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1、防爆工培训教案 这次防爆培训共分为三个部分：一、井下电气设备的防爆原理；二、井下电气三大保护； 三、井下防爆检查标准分析。1-1 井下电气设备的防爆原理一、为什么要进行防爆 矿井的环境中含有瓦斯和煤尘。矿井瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），还有少量的二氧化碳（CO2）和氮气（N2），有时也有少量的乙烷（C2H2）及硫化氢（H2S）等，其中那个甲烷约占90%以上。 甲烷（CH4）是一种无色、无臭、无味的气体，比空气轻，比重为0.554。它本身无毒，但在空气中含量增加时，氧的含量会相对地减少，当甲烷含量达到43%，就会使人窒息；如果含量增加至57%以上，人就有致命的危险。甲烷在空气中的含量较低时，遇

2、火可以燃烧；当含量在5%16%之间，一遇火花（如电弧、电火花等）就可能引起比重；瓦斯浓度为8.5%左右，最易爆炸，而且爆炸压力最大，对人和矿井的威胁最大。 井下的煤尘也能发生爆炸。当煤尘粒度在0.751微米之间，空气中每立方米的含量达303000克，并遇到高于700800的点燃温度时，就发生爆炸。煤尘爆炸比瓦斯爆炸有更大的破坏力。 由上可知，为了防止瓦斯和煤尘的爆炸，对电气设备进行防爆是必须的，而且一般从两方面来进行防爆。一方面要限制它们在空气中的含量，加强矿井通风，减少瓦斯和煤尘的浓度（对煤尘还可用洒水的方法）；另一方面是消除火源或降低火源的温度，使之低于瓦斯和煤尘的点燃温度。二、怎么对电气

3、设备进行防爆 在矿井中能够引起瓦斯和煤尘爆炸的火源有很多种，其中电火花及电气设备的电弧是引起瓦斯煤尘爆炸的主要原因。电气设备的防爆措施，一般有下列三种方式：（1） 采用隔爆外壳的结构，即将电气元件安装于坚固的不传爆的外壳中，使爆炸只发生在外壳内部。一般动力设备多采用此法。（2） 应用安全火花原理，即限制热源强度，将电火花能力限制在不足以引起瓦斯煤尘爆炸的范围内。这种方法只用于低压通讯、信号、测量仪表、遥控和自动控制系统中。（3） 用超前切断电源的方法。对照明灯具、放炮器和电缆等，采用超前切断电源的方法来达到防爆目的。三、防爆电气设备的类型及标志1.电气设备的防爆类型主要有以下几种：（1） 矿用

4、隔爆型（d）是指当外壳内发生瓦斯爆炸，不能使外壳破裂变形，也不能引燃壳外瓦斯或煤尘，即具有耐爆性或隔爆性的电气设备，它广泛使用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中的如防爆开关、防爆电动机等。（2） 增安型（e）在煤矿一、二级瓦斯矿？井采区进风巷道中的固定电气设备可以采用增安型（3） 本质安全型（i）是指电气系统及设备在正常和故障状态下产生的火花和温度都不能引起爆炸性混合物爆炸的电气设备。这种类型多用于通讯、信号和自动化系统中。（4） 正压型（p）是指向外壳内通入正压新鲜的空气或充入惰性气体，以阻止外部爆炸混合物进入内部的电气设备。煤矿中基本上不采用此种类型的电气设备。（5） 充油型（o）是指将可能产生

5、火花、电弧或危险温度的带电部分，浸在油中，使其不引起油面上爆炸混合物爆炸的电气设备。（6） 充砂型（q）（7） 浇封型（m）（8） 无火花型（n）（9） 气密型（h）（10） 特殊型（s）补充：一、ExibI Ex：防爆电气设备总标志；ib：ib等级本质安全型电气设备 I：I类，表示煤矿用。二、ExdBT3 Ex：防爆电气设备总标志； d：隔爆型； : 类，表明是工厂用； B：属于类B级防爆设备，最大试验安全间隙介于0509mm之间； T3：温度组别为T3组，设备周围环境中爆炸混合物的自燃温度在200一300之间，设备表面最高允许温度为200。 三、Exd I/BT3 Ex：防爆电气设备总标志

6、； d：隔爆型； I/BT3：适用于煤矿井下除有瓦斯外，正常情况下还有类B级T3组可燃气体的环境。 四、ExdibIEx：防爆电气设备总标志；dib:隔爆兼本质安全型，其中本质安全电路为ib级；I:I类，表示煤矿用。四、隔爆型电气设备的防爆原理和要求1.对隔爆型电气设备外壳的要求 隔爆外壳的耐爆性，这是指壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力的作用下，外壳不会被破坏，也不会发生永久变形，因而爆炸时产生的火焰和高温气体不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。为此，隔爆外壳应具有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。 隔爆外壳的隔爆性，又称不传爆性，即当爆炸性混合物在壳内爆炸时产生的高

7、温气体或火焰，通过外壳各结合面的间隙喷向壳外时能够得到足够的冷却，使之不会点燃壳外爆炸性混合物。2如何保证隔爆型电气设备的耐爆性能 隔爆外壳应具有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。由于外壳内的最大爆炸压力不是一个定值，因而按防爆国家标准的规定对隔爆外壳的强度作如下要求：将瓦斯含量为98土o5的瓦斯空气混合物注入已制好的隔爆外壳内，进行三次火花引爆试验，测定每次的爆炸压力，并将其中最大的份炸压力定为参考压力；要求外壳必须能承受上述参考压力的1.5倍，但最低不小于35105Pa。在设计阶段，可参考表39所给的压力值进行外壳的强度计算 隔爆型照明灯具的保护罩应采用钢化玻璃；有机玻璃

8、高温时会软化，因此只适宜做观察孔的外壳。除材质外，为保证隔爆外壳的耐爆性，在结构上还必须防止发生压力重叠。3.隔爆间隙的防爆原理（1）熄火作用 （2）冷却作用 当结合面间隙小于临界间隙时，壳内的爆炸火焰经过间隙即被熄灭。 点燃爆炸性混合物的必要条件是在有限的燃烧生成物中要有足够的能量。当法兰间隙中的火焰通道足够长时，由于间隙的冷却作用，穿过间隙的火焰得到充分的冷却，其温度降低到点燃外壳外部的爆炸性混合物所需的最低温度以下，所以不会传爆。4.隔爆结合面的要求 要求隔爆结合面具有一定的间隙、宽度和光洁度。（1）转盖或插盖式隔爆面的宽度不小于25毫米，间隙不大于0.5毫米。（2）静止隔爆面的间隙与接

9、合面宽度如下表：隔爆空腔净容积（升）0.50.522间 隙（毫米）0.30.40.5接合面宽度（毫米）812.525（3）活动部分（操纵杆及电机轴）隔爆接合面间隙1-5接合面宽度如下表：隔爆空腔净容积（升）0.50.5接合面宽度（毫米）12.525间隙操纵杆及孔（毫米）0.30.5电轴及孔（毫米）0.40.65隔爆结合面的防锈要求 隔爆结合面的防锈蚀是影响隔爆性能的主要因素之一。因此隔爆结合面须有防锈措施，如电镀、磷化、涂204-1防锈油等，不准涂漆。因为漆膜在高温作用下易分解，使得结合面间隙变大，并且漆膜分解产生物是易于传爆的气体，这些都会影响隔爆外壳的隔爆性能。1-2井下电气三大保护一、保

10、护接地 所谓保护接地，就是用导体把电气设备中的所有正常不带电的外露金属部分相埋在地下的接地极连接起来。由于有了保护接地，就可将带电设备外完的对地电压降低到安全数值，一旦人体接触这些外完。不致发生触电危险从而保证人身安全。 保护接地的作用，如图21所示。 在中性点不接地的供电系统中，人身触电电流值Ih 的大小，取决于电网的电压值、电网的对地电容值和绝缘电阻值(见图2一1b)。显然，这对于没有设置漏电保护装置的高压供电系统，尤其危险。图2一1b是装有保护接地时的情况。这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，接地电流将通过人身电阻与接地装置电阻并联入地，再通过其它两相对地绝缘电阻和电容回到

11、电源。由于接地装置的分流作用，通过人身电流就大大减小。通过人身电流与通过接地极电流有如下关系： / = /所以通过人身的电流为： =式中：接地电阻，; 通过接地极的入地电流，A; 人身电阻，; 通过人身的电流，A. 可见，接地电阻愈小，则通过人身的电流也愈小，电流大部分内接地极入地，即，足以防止人身触电事故的发生。 另外，由于装设了保护接地装置，产生漏电时，漏电电流将经接地装置入地即使漏电电路由于设备外壳离地或接触不好而产生裸露的电火花，但由于接地装置的分流作用，大大减少了电火花能量，从而减少厂瓦斯、煤尘爆炸的可能性。 因此，电气设备的金属外壳，凡绝缘损坏可能带有危险电压者，必须接地。如电气设

12、备的工作电压低于安全电压者(如36v)，也就无需接地了。图2-2 井下接地网示意图1接地母线； 2辅助接地母线； 3主接地极； 4局部接地极；5漏电保护辅助接地极；6电缆；7电缆接地层；8井下主变电所；9采区变电所；10配电点；11电缆接线盒；12连接导线；13接地导线； 14电缆连接器； 15煤电钻综合保护装置；16采煤机； 17带式输送机；18移动变电站 井下保护接地网如图2-2所示。主要由主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线；接地导线和连接导线、接地支线等几部分组成。(1)主接地极和接地母线 主接地极在井下主副水仓各设一块。采用面积不小于0.75米2，厚度不小于5毫米的钢板制成。

13、如果矿井水为含酸性，应采用锅炉钢板作为接地极材料。与主接地极相连的接地母线，采用截面不小于100毫米2镀锌扁钢或截面不小于50毫米2的裸铜线。(2)局部接地极 采区变电所、配电点、固定机电硐室、高压接线盒、母线盒、单独设置的固定高压配电装置等，都必须装设局部接地极。但为了减少在工作面设备的漏电流，工作面移动电气设备不设置局部接地极。 局部接地极用面积不小于0.6米2，厚度不小于3毫米的镀锌或镀锡钢板制成。当使用铁管作局部接地极时，直径不得小于35毫米、长度不得小于1.5米、在管子上至少要钻20个直径不小于5毫米的透眼，便于往里灌盐水，以降低接地电阻值。局部接地极接地引线应采用断面不小于50毫米

14、2的镀锌铁线或25毫米2的裸铜线。(3)辅助接地母线采区变电所、采区配电点及其他机电硐室则应设置辅助接地母线。辅助接地母线应采用断面不小于100mm2的镀锌扁钢(或镀锌铁线)或断面不小于25 mm2的棵铜线。接地母线和辅助接地母线均应分别和主接地极、局部接地极连接。接地极、局部接地极连接。连接接地极的导线应采用断面不小于50 mm2的镀锌扁钢(或镀锌铁线)或断面不小于25 mm2的裸铜线。(4)连接导线和接地导线各个电气设备的金属外壳、铠装电缆的钢带(或钢丝)和铅包，均应通过单独的连接导线直接与接地母线或辅助接地母线连接。连接导线和接地导线均应采用断面不小于50 mm2的镀锌扁钢(镀锌铁线)或

15、断面不小于25 mm2的裸铜线。对于移动式电气设备，应用橡套电缆的接地线芯进行连接，并要求每一移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过1。此外，与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，也应可靠接地。低于或等于127v的电气设备的接地导线和连接导线，可采用断面不小于6 mm2的裸铜线。禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。在矿井中禁止使用无接地线芯(或无其他可供接地的护套，如铅皮、铜皮套等)的橡套电缆或塑料电缆。二、漏电保护1.井下漏电保护的必要性电网漏电可能引起电火灾、瓦斯煤尘爆炸以及雷管提前引爆等重大事故，也会造成人体触电。尽管井下采区了中性点

16、绝缘系统和保护接地措施，仍不能避免上述事件的发生。中性点绝缘系统虽提高了安全性，但存在以下缺点：若电网对地绝缘电阻下降过大，当人体触电时，通过人身电缆将达到危险数值，当电网一相接地时，常常不被发觉，这将造成人身触电及瓦斯爆炸等事故。采取保护接地措施，可以进一步提高井下电网的安全型，但是当保护接地不完善、安装不符合要求，或者接地这种损坏时，保护接地可能失去保护作用。此外当人体直接接触带电导体时，保护接地也不能起到保护作用。电网的对地电容，使触电时通过人身的电流增加，也使电网一相接地时入地电流增加，这都增加了人身触电和瓦斯煤尘爆炸的危险性。所以井下低压电网在电源端必须装设漏电保护装置，当电网发生漏

17、电或人身触电事故时，能在允许时间内将总馈电开关自动切断。另外，漏电保护装置还能对电网对地电容电流进行补偿。加装漏电保护装置是保障井下安全供电行之有效的措施。2漏电继电器动作电阻值 漏电继电器动作电阻值的确定是以网路绝缘电阻为基准的。当低压电网绝缘水平下降，对人触电有危险时，漏电继电器应动作，切断电源。该绝缘电阻值即为漏电继电器动作电阻值。 在不考虑电网对地电容的情况，人身绝缘电阻可由下式求出，即：=式中 电网对地总绝缘电阻值（） 已知人身触电的极限安全电流为30毫安。所以，如果电网绝缘电阻下降到使人体触电电流达到30毫安时，漏电继电器就应动作，这时的电网总绝缘电阻值就是漏电继电器动作电阻值。

18、对于660伏电网，可以根据上式求出漏电继电器的动作电阻值： =-=-100011670各种电压下，漏电继电器动作电阻值见表5-25-2 漏电继电器动作电阻值电网电压（V）动作电阻值计算值（k）厂家取值（k）1140212266011.6113803.33.51271.441.653.电网对地电容电流的补偿在矿井，除保证必要的电网对地绝缘水平，还必须考虑用补偿电网对地电容电流的办法，来减少电容电流对人身触电的危险性。对电容电流的补偿，可在电网的人工中性电与大 图5-19 增加电感支路补偿电容电流示意图地间人为增设感性支路，其示意图如图5-19所示。图中SK为三相电感器，LK为零序电抗器，C为接地

19、电容。因为电容的电流超前电压90,电感的电流滞后于电压90，适当调整电感量，使电感电流与电容电流相抵消，可使人身触电电流下降。 由推导知，若忽略三相电抗器电抗值和接地电容C的容抗值，则完全补偿的条件为：=。但是要想达到完全补偿实际上是非常困难的，因为电网对地电容是经常变化的。同时电网对地绝缘电阻的泄漏电流也是不可能补偿的。4漏电继电器（1）JY-82型漏电继电器（见矿山电工）a.作用功能 JY82型漏电继电器有如下功能：通过欧姆表指示低压电网的绝缘电组值，监视电网的绝缘情况；当电网对地绝缘电阻值降低到危险程度，人触及一相导体时，能迅速断开电源，防止触电事故；当人触及电网或一相碰地时可以补偿电容

20、电流。b.构造特点 JY82型漏电继电器是由隔爆外壳及可拆出的芯子组成的。外壳的前盖利用止口卡在外壳上，同时和操作手柄间具有机械闭锁，这样可以保证只有切断电源才能打开盖子，打开盖子就不能接通电源。外壳前盖上有一个玻璃窗口，可用以观察欧姆表的指示数值；还有一个试验按钮，用以检查继电器工作情况。漏电继电器的左侧有两个喇叭口，上面喇叭口用来和馈电开关相连接；下面喇叭口用以接辅助接地极。c.主要原件说明 GK闭锁开关； SK三相电抗器，继电器ZJ线圈通过此三相铁芯线圈与供电线路连接，通过B0一B6线圈的感应使整流器ZL获得电源； LK零序电抗器，其电感值较大，工频感抗值XL可达105，可以保证线路对地

21、有较高的绝缘水平，并且通过它的电感电流补偿线路漏电的电容电流； C接地电容器，其值为2F，电网接地时经此电容到地，减少交流分量对直流回路的干扰，以免恶化继电器的性能； ZJ直流继电器，额定动作电流为5mA，两对常开触点为ZJl和ZJ2，ZJ2先于ZJl闭合，ZJl用于接通馈电开关跳闸线圈，ZJ2用于自保； ZD一检视灯，根据它的亮度可检视GK闭合的好坏； ZL硅整流器，提供直流回路电源； Rp平衡电阻，阻值为1000，它可调整整流器端子上的电压，并经常使整流器带有正常负荷，稳定整流器的直流输出电压，又可防止整流器受潮，并减少流经硅整流器的交流分量，防止零序电抗器线圈感抗的降低； 刻着欧姆刻度的直流毫安表，用来监视电网的绝缘水平； RY试验电阻，660V时RY=11K;380V时RY=3.5K； AY试验按钮， Df辅助接地装置，试验用； D局部接地装置，与检漏继电器中的ZJ及表相串联，并与外壳一起接地；d.工作原理（2）JL-80型漏电继电器（见矿山电工）（3）BZ80-2.5煤电钻综合保护控制装置（见矿山电工）三、过流保护