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1、煤矿电气平安与保护煤矿电气平安与保护中中 国国 矿矿 业业 大大 学学二二OO九年十一月九年十一月1主要内容主要内容 煤煤矿电矿电网的保网的保护护与与监监控控 电电气防爆技气防爆技术术 事故案例分析事故案例分析2v供电可靠性要求高供电可靠性要求高 井下人员井下人员 瓦斯瓦斯 涌水涌水 生产生产 损失沉重，教训深刻损失沉重，教训深刻 v同一电压等级的供电级数多同一电压等级的供电级数多 地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站v负荷集中负荷集中 大功率设备多大功率设备多 大功率设备多且相对集中，负荷变化对供电系统影响大大功率设备多且相对集
2、中，负荷变化对供电系统影响大v运行环境恶劣运行环境恶劣 事故频繁事故频繁 环境潮湿，粉尘多，移动型设备多，挤压碰撞多环境潮湿，粉尘多，移动型设备多，挤压碰撞多v电缆供电为主电缆供电为主 高压电缆一般有几十公里，单相接地电流大，易拉起电弧，高压电缆一般有几十公里，单相接地电流大，易拉起电弧，不易自恢复不易自恢复v新型电力电子设备逐渐增多新型电力电子设备逐渐增多 谐波含量超标谐波含量超标 自然功率因数低自然功率因数低v供电设备技术水平参差不齐供电设备技术水平参差不齐 设备多且难以统一，配合复杂，管理维护困难设备多且难以统一，配合复杂，管理维护困难矿矿 井井 供供 电电 的的 特特 点点 3 1 煤
3、煤矿电矿电网供网供电结电结构构 2 保保护护整定原整定原则则及配置及配置 3 存在存在问题问题及解决思路及解决思路 4 井下配井下配电电自自动动化化监监控系控系统统煤矿电网煤矿电网继电保护继电保护4一一 煤矿电网供电结构煤矿电网供电结构5 1 煤矿电网供电结构在正常运行方式下为辐射状煤矿电网供电结构在正常运行方式下为辐射状类似于配电网，但传输线路上并无类似于配电网，但传输线路上并无T型分支线路，同型分支线路，同时也不存在像时也不存在像10kV配网中的线路分段开关，其又具有配网中的线路分段开关，其又具有输电网的特点。输电网的特点。2 地面的各高压配电点基本上是由地面的各高压配电点基本上是由35k
4、V或或110kV变电所变电所6kV母线直接供电，而下井线路供电级数较多，母线直接供电，而下井线路供电级数较多，其中央变电所以下局部每一级之间供电距离大都很短，其中央变电所以下局部每一级之间供电距离大都很短，有的线路长度缺乏有的线路长度缺乏500m。3 煤矿电网中的所有高压开关设备都安装在变电煤矿电网中的所有高压开关设备都安装在变电所内，如高压断路器都位于选煤厂等变电所中，高压所内，如高压断路器都位于选煤厂等变电所中，高压防爆开关都位于中央变电所、各采区变电所或配电硐防爆开关都位于中央变电所、各采区变电所或配电硐室中。室中。几个特点几个特点6二二 保护整定原则及配置保护整定原则及配置3110kV
5、电网继电保护装置运行整定规程电网继电保护装置运行整定规程 （1996年年6月月1实施）实施）煤矿平安生产规程煤矿平安生产规程 （2005年年1月月1日起实行）日起实行）煤矿井下供电三大保护整定细则煤矿井下供电三大保护整定细则 煤炭工业出版社煤炭工业出版社矿井漏电保护矿井漏电保护 煤炭工业出版社煤炭工业出版社7煤矿电网电气设备保护配置表 设备对象设备对象保护配置保护配置35kV 110kV 主变保护主变保护纵联差动保护纵联差动保护二次谐波制动二次谐波制动CT断线闭锁差动保护断线闭锁差动保护差动速断保护差动速断保护后备保护后备保护高压侧后备高压侧后备 复合电压闭锁（方向）过流保护复合电压闭锁（方向
6、）过流保护低压侧后备低压侧后备限时电流速断保护限时电流速断保护(安装于低压侧安装于低压侧)零序（接地）保护零序（接地）保护间隙零序电流保护间隙零序电流保护零序电压保护零序电压保护瓦斯保护瓦斯保护本体轻瓦斯保护本体轻瓦斯保护本体重瓦斯保护本体重瓦斯保护有载调压器瓦斯保护有载调压器瓦斯保护 过负荷保护过负荷保护非电量保护非电量保护 变压本体、有载调压的油温保护；变压器的压力释放的变压本体、有载调压的油温保护；变压器的压力释放的保护；变压器带负荷后启动风冷的保护；过负荷闭锁有保护；变压器带负荷后启动风冷的保护；过负荷闭锁有载调压的保护载调压的保护8煤矿电网电气设备保护配置表（续）设备对象设备对象保护
7、配置保护配置地面配电地面配电变压器变压器电流速断保护；过负荷保护；低压侧单相接地保护（采用在低压侧中性线装设专电流速断保护；过负荷保护；低压侧单相接地保护（采用在低压侧中性线装设专用零序保护）；瓦斯保护（干式变压器除外）用零序保护）；瓦斯保护（干式变压器除外）井下动力井下动力变压器变压器电流速断保护；过负荷保护；漏电保护电流速断保护；过负荷保护；漏电保护并联补偿并联补偿电容器电容器瞬时或限时电流速断保护；过电流保护；过电压保护；低电压保护；接地保护；瞬时或限时电流速断保护；过电流保护；过电压保护；低电压保护；接地保护；单星形接线电容器组电压差动保护；单星形接线电容器组开口三角电压保护（不单星形
8、接线电容器组电压差动保护；单星形接线电容器组开口三角电压保护（不平衡电压保护）；双星形电容器中性线不平衡电流保护平衡电压保护）；双星形电容器中性线不平衡电流保护母母 联联过电流保护；电流速断保护（兼做母线充电保护）过电流保护；电流速断保护（兼做母线充电保护）高压电高压电动动 机机异步电动机异步电动机电流速断保护；过电流保护；过负荷保护；负序电流保护；单相电流速断保护；过电流保护；过负荷保护；负序电流保护；单相接地保护；低电压保护（重要电机可不设）；过电压保护。接地保护；低电压保护（重要电机可不设）；过电压保护。同步电动机同步电动机电流速断保护；过电流保护；过负荷保护；负序电流保护；单相电流速断
9、保护；过电流保护；过负荷保护；负序电流保护；单相接地保护；低电压保护（重要电机可不设）；过电压保护；失步接地保护；低电压保护（重要电机可不设）；过电压保护；失步保护；失磁保护。保护；失磁保护。6kV线路线路地面局部地面局部电流速断保护；限时电流速断保护（下井线路）；过流保护；单电流速断保护；限时电流速断保护（下井线路）；过流保护；单相接地保护；低电压保护；低频减载（有自备电厂情况）相接地保护；低电压保护；低频减载（有自备电厂情况）井下局部井下局部电流速断保护；过流保护；低电压保护；漏电保护电流速断保护；过流保护；低电压保护；漏电保护9对矿井电气保护装置的基本要求对矿井电气保护装置的基本要求1选
10、择性选择性v当供电系统发生故障时，电气保护装置应能当供电系统发生故障时，电气保护装置应能有选择地将故障段切除，即断开距离事故点有选择地将故障段切除，即断开距离事故点最近的开关设备，从而保证供电系统的其他最近的开关设备，从而保证供电系统的其他局部能正常运行。局部能正常运行。v为了保证电气保护装置的动作有选择性，上为了保证电气保护装置的动作有选择性，上级开关保护动作值应比下级开关保护的动作级开关保护动作值应比下级开关保护的动作值大值大1.1倍以上，而且要求上级开关的动作时倍以上，而且要求上级开关的动作时间比下级开关的动作时间长间比下级开关的动作时间长0.5s0.7s。10对矿井电气保护装置的基本要
11、求对矿井电气保护装置的基本要求2快速性快速性v一般要求电气保护装置能快速切除故障。但一般要求电气保护装置能快速切除故障。但有些情况下快速动作与选择性相矛盾。例如，有些情况下快速动作与选择性相矛盾。例如，选择性漏电保护，在线路出现漏电后，经一选择性漏电保护，在线路出现漏电后，经一定选择时限，再通过开关的动作，这就影响定选择时限，再通过开关的动作，这就影响了故障的快速切断。在不能同时满足以上两了故障的快速切断。在不能同时满足以上两个要求时，一般应首先满足选择性的要求。个要求时，一般应首先满足选择性的要求。v对用来监视电力系统不正常工作状态的保护对用来监视电力系统不正常工作状态的保护装置，如过负荷保
12、护，就不需快速动作，应装置，如过负荷保护，就不需快速动作，应有一定的延时。有一定的延时。11对矿井电气保护装置的基本要求对矿井电气保护装置的基本要求3灵敏性灵敏性v电气保护装置对其保护范围内的故障和不正电气保护装置对其保护范围内的故障和不正常运行状态的反响能力称为灵敏性。不同的常运行状态的反响能力称为灵敏性。不同的保护装置和被保护设备对灵敏系数的要求也保护装置和被保护设备对灵敏系数的要求也不相同。井下被保护的变压器、线路等所有不相同。井下被保护的变压器、线路等所有电气设备，其过流保护的最低灵敏系数为电气设备，其过流保护的最低灵敏系数为1.5，后备保护灵敏系数为，后备保护灵敏系数为1.2。12灵
13、敏度校验灵敏度校验 满足灵敏性的要求保护装置保护范围满足灵敏性的要求保护装置保护范围应该在事先规定好的范围内，不管短路点应该在事先规定好的范围内，不管短路点位置，短路类型如何，都能正确反响。位置，短路类型如何，都能正确反响。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，它主要决定于被保护的元件和电力衡量，它主要决定于被保护的元件和电力系统的参数和运行方式。系统的参数和运行方式。13对矿井电气保护装置的基本要求对矿井电气保护装置的基本要求4动作可靠性动作可靠性v动作可靠性是指在线路和电气设备发生故障动作可靠性是指在线路和电气设备发生故障时，保护装置应能可靠动作，不会出
14、现拒绝时，保护装置应能可靠动作，不会出现拒绝动作，也不会出现误动作。例如，鼠笼异步动作，也不会出现误动作。例如，鼠笼异步电动机正常启动电流为额定电流的电动机正常启动电流为额定电流的57倍，倍，这时假设保护装置动作，电动机就会停止运这时假设保护装置动作，电动机就会停止运转，此动作为误动作；假设电动机出现短路转，此动作为误动作；假设电动机出现短路故障，线路流过短路电流，此时装置不动作，故障，线路流过短路电流，此时装置不动作，称为拒动。这都是不可靠动作，因此必须进称为拒动。这都是不可靠动作，因此必须进行正确整定和定期校验。行正确整定和定期校验。14可靠系数可靠系数 由于理论计算和实际情况之间存在一定
15、的差异，即必须考由于理论计算和实际情况之间存在一定的差异，即必须考虑各种因素的影响，如虑各种因素的影响，如:（1）实际的短路电流大于计算值；）实际的短路电流大于计算值；（2）对瞬时动作的保护还应考虑到非周期分量使总电流增大）对瞬时动作的保护还应考虑到非周期分量使总电流增大的影响；的影响；（3）保护装置中继电器实际启动电流可能小于整定值；）保护装置中继电器实际启动电流可能小于整定值；（4）考虑必要的裕度。）考虑必要的裕度。从最不利的情况出发，即使同时出现以上几个因素的影从最不利的情况出发，即使同时出现以上几个因素的影响，也能保证在预定的保护范围以外发生故障时，保护装置响，也能保证在预定的保护范围
16、以外发生故障时，保护装置不误动作，因而必须乘以大于不误动作，因而必须乘以大于1的可靠系数。过流保护考虑的可靠系数。过流保护考虑到设备的过负荷一般取到设备的过负荷一般取1.2，井下的保护为电脑程控综合保，井下的保护为电脑程控综合保护器，速断的保护的可靠系数取护器，速断的保护的可靠系数取1.1。15高压高压线路越级跳闸原因分析线路越级跳闸原因分析 1.整定方法整定方法 2.运行方式差异运行方式差异 3.保护装置问题保护装置问题 4.线路较短线路较短16整定方法不合理整定方法不合理v线路的速断保护有如下整定方法：线路的速断保护有如下整定方法：灵敏度校验灵敏度校验：被保被保护电缆护电缆干干线线距距变压
17、变压器二次器二次侧侧出口出口 最最远远点两相短路点两相短路电电流（流（线线路的末端）路的末端）整定方法为煤炭工业部制定的整定方法为煤炭工业部制定的煤矿井下供电的三大保护细则煤矿井下供电的三大保护细则（煤（煤炭工业出版社）中第炭工业出版社）中第6条中用于条中用于1200V及以下低压电缆线路的速断保护的及以下低压电缆线路的速断保护的整定计算。整定计算。17采用该方法整定带来的影响：采用该方法整定带来的影响：18系统运行方式差异较大对整定的影响系统运行方式差异较大对整定的影响某矿系统运行方式：某矿系统运行方式：1.系统参数：系统参数：最大短路容量：最大短路容量：449.03MVA 最小短路容量：最小
18、短路容量：152.49MVA1920 由于某些下井线路未加限流电抗器，母线由于某些下井线路未加限流电抗器，母线的短路电流较大，如某条线路的母线最小三相的短路电流较大，如某条线路的母线最小三相短路电流为短路电流为3.15kA（最小两相短路电流（最小两相短路电流2.7KA），且它的下一级出线保护的电流互感），且它的下一级出线保护的电流互感器的变比为器的变比为200/5，而目前井下保护装置的可，而目前井下保护装置的可选的最大短路电流为选的最大短路电流为10倍电流互感器的额定倍电流互感器的额定电流，即电流，即2KA。保护装置对整定计算的影响：保护装置对整定计算的影响：21线路较短对保护的影响：v当线路
19、较长时，其始端和末端的短路电流差异较大，因而短当线路较长时，其始端和末端的短路电流差异较大，因而短路电流的变化趋势比较陡，保护范围较大。路电流的变化趋势比较陡，保护范围较大。v当线路较短的时候，线路的短路电流变化平缓，速断保护的当线路较短的时候，线路的短路电流变化平缓，速断保护的整定值考虑了可靠系数后，其保护范围将很小甚至等于零。整定值考虑了可靠系数后，其保护范围将很小甚至等于零。v如在井下有的电缆线路大约只有如在井下有的电缆线路大约只有500米，上下级的短路电流米，上下级的短路电流很难区分，保护范围为零，此时的瞬时速断形同虚设。在灵很难区分，保护范围为零，此时的瞬时速断形同虚设。在灵敏度不满
20、足要求的情况下，应采用同一灵敏系数法，保证最敏度不满足要求的情况下，应采用同一灵敏系数法，保证最小保护范围小保护范围。22线路较短对保护的影响：此时不可防止的发生越级跳闸此时不可防止的发生越级跳闸23 煤矿生产的工作条件是具有十分特殊性煤矿生产的工作条件是具有十分特殊性的，其电网的平安、稳定运行是煤矿企业平的，其电网的平安、稳定运行是煤矿企业平安生产的重要保障。要保障煤矿企业主设备安生产的重要保障。要保障煤矿企业主设备平安可靠运行，正确、合理的保护定值整定平安可靠运行，正确、合理的保护定值整定是必不可少的措施之一。是必不可少的措施之一。目前煤炭系统内，继电保护整定管理水目前煤炭系统内，继电保护
21、整定管理水平总体上比较低，至今没有形成统一的，被平总体上比较低，至今没有形成统一的，被系统内认可的整定计算标准，目前各单位还系统内认可的整定计算标准，目前各单位还处于手动计算，各自为营的状态。处于手动计算，各自为营的状态。24解决思路解决思路v制定更加完善的井下保护整定规程制定更加完善的井下保护整定规程v井下配电自动化系统井下配电自动化系统25井下配电自动化监控系统井下配电自动化监控系统 高压开关保护器全部采用数字化综合保高压开关保护器全部采用数字化综合保护，以提高保护的可靠性，并在地面建立调护，以提高保护的可靠性，并在地面建立调度监控系统，对井下变电所进行远程监控，度监控系统，对井下变电所进
22、行远程监控，构成全矿井下供配电系统的自动化监控系统。构成全矿井下供配电系统的自动化监控系统。实现视频、音频及系统监测监控三网合实现视频、音频及系统监测监控三网合一，全面完善煤矿井下供电系统的远程监控、一，全面完善煤矿井下供电系统的远程监控、调度指挥的功能。调度指挥的功能。2627功功 能能在地面进行井下供配电系统的电气量监测、信在地面进行井下供配电系统的电气量监测、信号量监视、开关分合操作操作；号量监视、开关分合操作操作；通过地面调度监控工作站或在井下通过遥控器通过地面调度监控工作站或在井下通过遥控器在线调整保护定值，设定保护投退；在线调整保护定值，设定保护投退；保护装置数字化，保护动作精度高
23、、速度快，保护装置数字化，保护动作精度高、速度快，可靠性高；可靠性高；事件顺序记录和故障录波功能；事件顺序记录和故障录波功能；报表打印。报表打印。提高供提高供电电系系统统保保护护可靠性，可靠性，缩缩小事故影响小事故影响范范围围，缩缩短事故影响短事故影响时间时间，为为井下井下变电变电所无人所无人值值守守创创造条件。造条件。28井下配电自动化系统的几个问题井下配电自动化系统的几个问题v底层单元设计：本安底层单元设计：本安 模块化模块化v通信方式选择：总线通信方式选择：总线+以太网以太网v井下网络结构设计：自愈型环网井下网络结构设计：自愈型环网v数据库设计数据库设计v和其它自动化系统的联系和其它自动
24、化系统的联系29网网 络络 结结 构构30煤煤 矿矿 电电 网网电电 气气 防防 爆爆 技技 术术 3132电电火灾引起瓦斯火灾引起瓦斯/煤煤尘尘爆炸的条件爆炸的条件防爆防爆电电气气设备设备的种的种类类矿矿用防爆用防爆设备设备的的应应用与分析用与分析存在存在问题问题及解决思路及解决思路煤煤 矿矿 电电 网网电电 气气 防防 爆爆 技技 术术 33电火花引起瓦斯电火花引起瓦斯/煤尘爆炸的条件煤尘爆炸的条件及其预防方法及其预防方法 v瓦斯、煤尘爆炸是井下危险性最大的事故瓦斯、煤尘爆炸是井下危险性最大的事故爆炸时，气体急剧膨胀，产生很大压力和大爆炸时，气体急剧膨胀，产生很大压力和大量的一氧化碳，对爆
25、炸地点的生产设施及人量的一氧化碳，对爆炸地点的生产设施及人的生命均有强烈的破坏性的生命均有强烈的破坏性v必须必须采取有力的采取有力的预预防措施，杜防措施，杜绝绝其其发发生生34瓦斯、煤尘爆炸的条件瓦斯、煤尘爆炸的条件 v瓦斯，通常指甲烷（瓦斯，通常指甲烷（CHCH4 4），又名沼气），又名沼气v瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸的条件在空气中的含量（在空气中的含量（浓浓度）到达度）到达5 516%16%的范的范围围8.5%8.5%的浓度最易引起爆炸的浓度最易引起爆炸9.5%9.5%的浓度爆炸压力最大的浓度爆炸压力最大遇到温度超遇到温度超过过650650750750以上的以上的电电火花或灼火花或灼热热的的导
26、导体体35v煤煤尘尘爆炸的条件爆炸的条件当煤当煤尘尘尺寸尺寸在在1 1 m m1mm1mm的范的范围围内，内，挥发挥发分分指数超指数超过过10%10%飞扬飞扬在空气中的含量在空气中的含量为为30303000g/m3000g/m3 3其中以其中以112g112gm m3 3爆炸最猛爆炸最猛700700800800的点燃温度的点燃温度36爆炸必须具备两个条件爆炸必须具备两个条件一定的气体浓度一定的气体浓度足够的火花能量足够的火花能量37瓦斯、煤尘爆炸的预防方法瓦斯、煤尘爆炸的预防方法 v将瓦斯和煤尘的含量严格操作在非爆炸的范将瓦斯和煤尘的含量严格操作在非爆炸的范围内围内q瓦斯瓦斯：主要是加主要是加
27、强强通通风风使总回风巷中的瓦斯浓度小于使总回风巷中的瓦斯浓度小于0.75%0.75%工作面的瓦斯工作面的瓦斯浓浓度到达度到达1 12%2%时时，就，就应应当停止机当停止机电设备电设备运行，撤离人运行，撤离人员员，进进行行处处理理q煤煤尘尘：可用洒水或撒岩粉的方法来迫使可用洒水或撒岩粉的方法来迫使煤尘煤尘降落，降落，使使飞扬飞扬的煤的煤尘尘减少减少使使煤煤尘尘在空气中的含量在空气中的含量在在20g/m20g/m3 3以下以下 38v对电对电气气设备设备采取采取严严格的防爆措施，使格的防爆措施，使之之不会不会引起瓦斯、煤引起瓦斯、煤尘尘v完善井下供完善井下供电电系系统统的保的保护护装置，装置，预预
28、防防电电气气设备设备及及电缆线电缆线路路产产生短路故障生短路故障v建立健全各种有效的平安制度及操作制建立健全各种有效的平安制度及操作制度，保度，保证证井下井下电电气气设备设备及系及系统统正常运行正常运行39防爆电气设备的种类防爆电气设备的种类 v防爆电气设备防爆电气设备适用于有爆炸危险场所内的电气设备适用于有爆炸危险场所内的电气设备正常运行或事故状正常运行或事故状态态下下产生的产生的能量，能量，缺乏以或无法缺乏以或无法接触接触点燃易燃气体点燃易燃气体，使之爆炸，使之爆炸v电电气气设备设备的防爆型式的防爆型式隔爆型隔爆型本本质质平安型平安型增安型增安型正正压压型型充油型充油型特殊型特殊型充砂型充
29、砂型、无火花型、无火花型、浇浇封型、气密型封型、气密型40v隔爆型隔爆型指将所有能产生火花、电弧和危险温度的零指将所有能产生火花、电弧和危险温度的零部件都放到具有足够强度的壳体之内，当壳部件都放到具有足够强度的壳体之内，当壳体内部发生爆炸时，不致引起外部爆炸性混体内部发生爆炸时，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备合物爆炸的电气设备符号为符号为“d”d”v本质平安型本质平安型指电路系统中，在正常状态和故障状态下，指电路系统中，在正常状态和故障状态下，产生的电火花和温度，都不能引起爆炸性混产生的电火花和温度，都不能引起爆炸性混合物爆炸的电气设备合物爆炸的电气设备符号为符号为“i”i”41v增安
30、型增安型在零部件上采取适当的措施，使其在正常运行在零部件上采取适当的措施，使其在正常运行时时不不产产生火花、生火花、电电弧和危弧和危险险温度的温度的电电气气设备设备符号符号为为“e”e”v正正压压型型通通过过保持内部保保持内部保护护气体的气体的压压力高于周力高于周围围爆炸性爆炸性环环境境压压力的措施来到达平安的力的措施来到达平安的电电气气设备设备符号符号为为“p”p”v充油型充油型将可能将可能产产生火花、生火花、电电弧和危弧和危险险温度的温度的带电带电零部零部件浸在油中，使其不引起油面上爆炸性混合物件浸在油中，使其不引起油面上爆炸性混合物爆炸的爆炸的电电气气设备设备符号符号为为“o”o”42v
31、充砂型充砂型在外壳内充填砂粒或其它在外壳内充填砂粒或其它规规定特性的粉末材料，定特性的粉末材料，使之在使之在规规定的使用条件下，壳内定的使用条件下，壳内产产生的生的电电弧或弧或高温不能点燃周高温不能点燃周围围爆炸性气体爆炸性气体环环境的境的电电气气设备设备 符号符号为为“q”q”v无火花型无火花型在正常运行条件下不在正常运行条件下不产产生生电电弧或火花，也不弧或火花，也不产产生能生能够够点燃周点燃周围围爆炸性混合物的高温外表或灼爆炸性混合物的高温外表或灼热热点，且一般不会点，且一般不会发发生有点燃作用的故障的生有点燃作用的故障的电电气气设备设备v浇封型浇封型将能产生点燃爆炸性混合物的电弧，火花
32、或高将能产生点燃爆炸性混合物的电弧，火花或高温的局部浇封，使它不能点燃周围的爆炸性混温的局部浇封，使它不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备合物的电气设备符号为符号为“m”m”43v气密型气密型用熔化、用熔化、挤压挤压或胶粘的方法或胶粘的方法进进行外壳的密封，行外壳的密封，这这种外壳能防止壳外气体种外壳能防止壳外气体进进入壳内的入壳内的电电气气设备设备符号符号为为“h”h”v特殊型特殊型结结构上不属于上述各构上不属于上述各类类型，而采用其它防爆措型，而采用其它防爆措施的施的电电气气设备设备符号符号为为“s”s”44防爆电气设备的类别防爆电气设备的类别v防爆电气设备因使用地点不同，根据防爆电气设备
33、因使用地点不同，根据GB38362000GB38362000分为两类分为两类I I 类类 煤矿用防爆电气设备煤矿用防爆电气设备 IIII类类 除煤矿外的其他爆炸性气体环境用防爆电气设备除煤矿外的其他爆炸性气体环境用防爆电气设备 45v电气设备中应用广泛的是隔爆型设备电气设备中应用广泛的是隔爆型设备 Exd I Exd I 隔爆型设备要求隔爆外壳要有耐爆性和隔隔爆型设备要求隔爆外壳要有耐爆性和隔爆性能，有足够的机械强度，能耐受内部爆爆性能，有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并严格操炸性混合物可能产生的最大压力，并严格操作结合面的间隙、宽度及加工光洁度，使电作结合面的间隙
34、、宽度及加工光洁度，使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。燃外部爆炸性混合物。4647小设备关系大平安小设备关系大平安我国矿井我国矿井供电设备平安现状供电设备平安现状v在我国瓦斯矿井中，有多达在我国瓦斯矿井中，有多达20余万台的供电余万台的供电设备。任何一台设备存在平安隐患，都会给设备。任何一台设备存在平安隐患，都会给矿井平安带来难以预测的后果。矿井平安带来难以预测的后果。近年来发生近年来发生的数起特别重大瓦斯爆炸事故，都因井下电的数起特别重大瓦斯爆炸事故，都因井下电气产生的火花所致。气产生的火花所致。煤矿平安技术专家对煤矿平安技术
35、专家对45户重点监测煤炭企业调查后指出，户重点监测煤炭企业调查后指出，矿井电气矿井电气平安状况差，供电系统稳定性、可靠性差。平安状况差，供电系统稳定性、可靠性差。因此，打造本质平安型井下供电电路和设备，因此，打造本质平安型井下供电电路和设备，成为实现煤矿平安的迫切要求。成为实现煤矿平安的迫切要求。48小设备关系大平安小设备关系大平安我国矿井我国矿井供电设备平安现状供电设备平安现状v国有重点煤矿矿井防爆电器在用数量统计：数量巨大国有重点煤矿矿井防爆电器在用数量统计：数量巨大项 目 矿井合计 高瓦斯矿井 煤与瓦斯突出矿井 低瓦斯矿井 各类矿井数（个）565 154 104 307 馈电开关用量（台
36、/年）67800 18480 12480 36840 电磁起动器用量（台/年）11300 30800 20800 61400 煤电钻综保用量（台/年）28250 7700 5200 15350 照明信号综合用量（台/年）16950 4620 3120 9210 49小设备关系大平安小设备关系大平安我国矿井我国矿井供电设备平安现状供电设备平安现状v目前许多煤矿在用产品平安性能不符合国家目前许多煤矿在用产品平安性能不符合国家和行业平安标准。随着矿井逐渐老化，许多和行业平安标准。随着矿井逐渐老化，许多国有重点煤矿通风线路延长，设备老化，风国有重点煤矿通风线路延长，设备老化，风机带病运行，原有的通风系
37、统、设备难以满机带病运行，原有的通风系统、设备难以满足平安生产的要求；瓦斯监测系统老化，可足平安生产的要求；瓦斯监测系统老化，可靠性差；大局部矿井提升系统设备老化，平靠性差；大局部矿井提升系统设备老化，平安仪器仪表配备缺乏，安仪器仪表配备缺乏，井下电器设备失爆等井下电器设备失爆等现象普遍存在。现象普遍存在。50v我国煤矿为确保矿山平安生产，防止因电器我国煤矿为确保矿山平安生产，防止因电器开关工作时产生的电火花引燃、引爆瓦斯，开关工作时产生的电火花引燃、引爆瓦斯，普遍使用矿用隔爆真空电磁起动器来操作井普遍使用矿用隔爆真空电磁起动器来操作井下电气设备。下电气设备。v目前，我国各个煤矿井下很少装备井
38、下电网目前，我国各个煤矿井下很少装备井下电网监控系统，不能实时监测矿井电网的运行参监控系统，不能实时监测矿井电网的运行参数，不能及时根据井下监测系统监测到的瓦数，不能及时根据井下监测系统监测到的瓦斯情况，发现事故征兆，及时调整和操作参斯情况，发现事故征兆，及时调整和操作参数，必要时切断电源，保证井下平安生产。数，必要时切断电源，保证井下平安生产。小设备关系大平安小设备关系大平安我国矿井我国矿井供电设备平安现状供电设备平安现状51我国煤矿隔爆电器产品的防护措施我国煤矿隔爆电器产品的防护措施v上盖上设上盖上设“开盖前断电开盖前断电”警示牌警示牌v接线腔电源接线端与负载接线端加挡板并加接线腔电源接线
39、端与负载接线端加挡板并加“危险危险”警示牌警示牌v主腔加机械连锁结构，只有将隔离开关和执主腔加机械连锁结构，只有将隔离开关和执行机构断开的情况下才能翻开主腔行机构断开的情况下才能翻开主腔 52关于连锁装置关于连锁装置v从实践知道，即使简单的重复操作，都有出现误操从实践知道，即使简单的重复操作，都有出现误操作的概率。在紧急处理一些意外情况时，误操作则作的概率。在紧急处理一些意外情况时，误操作则是屡见不鲜的。正因为如此，在误操作设备时会造是屡见不鲜的。正因为如此，在误操作设备时会造成事故的设备中，规程规定这些设备必须具备电气成事故的设备中，规程规定这些设备必须具备电气机械连锁结构。从结构上，保证操
40、作顺序，防止误机械连锁结构。从结构上，保证操作顺序，防止误操作。操作。v连锁装置应设计成用一般工具不能解除其连锁功能连锁装置应设计成用一般工具不能解除其连锁功能的机构。的机构。v一台设备，增加一套机构，总要增加加工工时，提一台设备，增加一套机构，总要增加加工工时，提高本钱的。然而，这种高本钱的。然而，这种“增加增加”对平安是非常必要对平安是非常必要的，设计者应该用最简单的机构到达连锁要求。的，设计者应该用最简单的机构到达连锁要求。53关于连锁装置关于连锁装置v连锁机构具备，而要实现连锁功能，还需要连锁机构具备，而要实现连锁功能，还需要设备的运行部门大力合作，按操作规程办事，设备的运行部门大力合
41、作，按操作规程办事，不能图方便无视平安。不能图方便无视平安。v在有些设备上，平安连锁装置存在一定困难，在有些设备上，平安连锁装置存在一定困难，在征得国家防爆检验机关同意后，可设警告在征得国家防爆检验机关同意后，可设警告牌，代替连锁结构。一般，警告语为牌，代替连锁结构。一般，警告语为“开盖开盖停电！停电！”v在使用警告牌的设备上，运行人员更应按章在使用警告牌的设备上，运行人员更应按章办事。带电开盖，一旦出现事故，后果不堪办事。带电开盖，一旦出现事故，后果不堪设想。运行人员一定要特别注意。设想。运行人员一定要特别注意。54煤矿平安规程的相关条款煤矿平安规程的相关条款v煤矿平安规程煤矿平安规程第第4
42、45条明确规定条明确规定“井下不井下不得带电检修、搬迁电气设备得带电检修、搬迁电气设备”，即不允许带，即不允许带电翻开电器设备隔爆外壳。电翻开电器设备隔爆外壳。v如果完全按照煤矿平安规程操作，就能有效如果完全按照煤矿平安规程操作，就能有效杜绝电火花引燃引爆瓦斯问题。杜绝电火花引燃引爆瓦斯问题。v实际情况是有些矿井，规程并不能得到有效实际情况是有些矿井，规程并不能得到有效执行。执行。55防爆电器产品在使用中的实际问题防爆电器产品在使用中的实际问题v上盖上设上盖上设“开盖前断电开盖前断电”警示牌警示牌在工人存在侥幸心理情况下在工人存在侥幸心理情况下断电存在困难情况下断电存在困难情况下为加快送电速度
43、情况下为加快送电速度情况下v主腔内加主腔内加“危险危险”警示牌警示牌如果不断上级开关则但断路器或接触器的电源侧仍然带如果不断上级开关则但断路器或接触器的电源侧仍然带电电 v主腔加机械连锁结构，只有将隔离开关和执行机构主腔加机械连锁结构，只有将隔离开关和执行机构断开的情况下才能翻开主腔断开的情况下才能翻开主腔 连锁结构的接除需要专用工具，实际上作用不大，一般连锁结构的接除需要专用工具，实际上作用不大，一般螺丝刀就能解除螺丝刀就能解除56工人带电违章作业造成的事故工人带电违章作业造成的事故v2003年年5月月13日，安徽省淮北矿业集团芦岭煤矿井日，安徽省淮北矿业集团芦岭煤矿井下二水平发生的瓦斯爆炸
44、事故，就是因为工人带电下二水平发生的瓦斯爆炸事故，就是因为工人带电翻开起动器接线腔作业，产生电火花引爆瓦斯，造翻开起动器接线腔作业，产生电火花引爆瓦斯，造成成86人死亡。人死亡。v2004年年2月月23日，鸡西成子河特大瓦斯爆炸事故，日，鸡西成子河特大瓦斯爆炸事故，同样是工人违章操作插销开关造成电火，点燃周围同样是工人违章操作插销开关造成电火，点燃周围瓦斯造成的，事故处理专家组意见是瓦斯造成的，事故处理专家组意见是不是天灾，不是天灾，而是人祸而是人祸。v2005年年2月月14日，阜新孙家湾立井发生的重大瓦斯日，阜新孙家湾立井发生的重大瓦斯爆炸事故，调查分析原因同样是工人带电翻开照明爆炸事故，调
45、查分析原因同样是工人带电翻开照明信号综合保护装置接线腔作业，产生电火花引爆瓦信号综合保护装置接线腔作业，产生电火花引爆瓦斯，造成斯，造成214人死亡。人死亡。孙孙家湾事故分析家湾事故分析报报告告57工人带电违章作业的原因工人带电违章作业的原因v侥幸心理侥幸心理v断电困难断电困难v技术原因：产品设计存在着不完善性，防爆技术原因：产品设计存在着不完善性，防爆外壳的结构具有一定的局限性，存在着极大外壳的结构具有一定的局限性，存在着极大的平安隐患。的平安隐患。58我国煤矿防爆电器产品的我国煤矿防爆电器产品的不完善性和局限性不完善性和局限性 矿用隔爆型低压防爆电器需要经常进行检矿用隔爆型低压防爆电器需要
46、经常进行检查、维修以及更换所操作的负荷。查、维修以及更换所操作的负荷。目前，我国防爆电器的防爆结构型式一直目前，我国防爆电器的防爆结构型式一直连续六七十年代原苏联的技术，即接线腔连续六七十年代原苏联的技术，即接线腔和主腔两腔隔爆型式，主腔具有机械闭锁和主腔两腔隔爆型式，主腔具有机械闭锁结构，接线腔无任何机械电气闭锁结构。结构，接线腔无任何机械电气闭锁结构。59我国煤矿防爆电器产品的不完善性和局限性v现有的防爆电器的结构型式是：主腔设有机械联锁机现有的防爆电器的结构型式是：主腔设有机械联锁机构，即只有将隔离开关和执行机构断开的情况下才能构，即只有将隔离开关和执行机构断开的情况下才能翻开，但断路器
47、或接触器的电源侧仍然带电，为了防翻开，但断路器或接触器的电源侧仍然带电，为了防止人身触电，设计时在主腔内加装一个止人身触电，设计时在主腔内加装一个“危险危险”警示警示牌，警示操作人员注意触电危险，没有从技术上彻底牌，警示操作人员注意触电危险，没有从技术上彻底解决主腔没有带电体这一根本问题。解决主腔没有带电体这一根本问题。接线腔无任何闭接线腔无任何闭接线腔无任何闭接线腔无任何闭锁机构，只有在上盖设有锁机构，只有在上盖设有锁机构，只有在上盖设有锁机构，只有在上盖设有“开盖前断电开盖前断电开盖前断电开盖前断电”警示牌，对警示牌，对警示牌，对警示牌，对操作者无任何技术限制措施操作者无任何技术限制措施操
48、作者无任何技术限制措施操作者无任何技术限制措施，操作者可按自己主观愿，操作者可按自己主观愿望任意操作，在没有停掉上级电源的情况下翻开接线望任意操作，在没有停掉上级电源的情况下翻开接线腔作业，极易造成人身触电，且当瓦斯浓度到达爆炸腔作业，极易造成人身触电，且当瓦斯浓度到达爆炸范围时，产生的电火花引起瓦斯爆炸事故，近两年来，范围时，产生的电火花引起瓦斯爆炸事故，近两年来，几起重大瓦斯爆炸事故为这不平安隐患提供了佐证。几起重大瓦斯爆炸事故为这不平安隐患提供了佐证。60原因分析原因分析 深刻分析电火花引起瓦斯爆炸及人身触电伤亡事深刻分析电火花引起瓦斯爆炸及人身触电伤亡事故的原因，主要存在三方面的问题：
49、故的原因，主要存在三方面的问题：1）我国煤矿井下工人平安意识不强，普遍存在误操）我国煤矿井下工人平安意识不强，普遍存在误操作或违章作业的现象；作或违章作业的现象；2）我国煤矿井下在用的矿用隔爆型防爆电器防爆平）我国煤矿井下在用的矿用隔爆型防爆电器防爆平安性能存在着严峻缺陷，接线腔没有机械安性能存在着严峻缺陷，接线腔没有机械-电气闭电气闭锁功能，给工人违章提供了可能；锁功能，给工人违章提供了可能；3）我国煤矿井下防爆电器设备的运行状态和电网故）我国煤矿井下防爆电器设备的运行状态和电网故障信息不能及时上传，缺乏有效的监测手段。障信息不能及时上传，缺乏有效的监测手段。61问题的提出和解决问题的提出和
50、解决违章带电作业开违章带电作业开盖低压防爆电器盖低压防爆电器产生电火花引爆产生电火花引爆瓦斯爆炸恶性事瓦斯爆炸恶性事故。故。分级闭锁专利技术分级闭锁专利技术和选择性断电技术和选择性断电技术从根本上解决从根本上解决工人违章带电工人违章带电开盖低压防爆开盖低压防爆电器问题电器问题保证只要带电开盖保证只要带电开盖就断电并闭锁就断电并闭锁62方案一：方案一：矿用隔爆型低压电器独立隔爆技术方案矿用隔爆型低压电器独立隔爆技术方案 v除主腔外，将接线腔分为电源接线腔和负载除主腔外，将接线腔分为电源接线腔和负载接线腔。每腔都满足防爆要求，也就是独立接线腔。每腔都满足防爆要求，也就是独立隔爆。隔爆。63方案二：