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1、学习要求一般掌握：对矿用电气设备的基本要求及其防爆原理、漏电的基本概念与原理、漏电、触电的预防措施、接地保护的基本概念、井下过流保护、过电压保护2.重点掌握：漏电（触电）电流分析计算、漏电保护原理、接地保护分析、短路电流的分析与计算。CH2安全用电及保护Date1中国矿业大学电气工程系CH2安全用电及保护煤矿井下三大保护：漏电保护保护接地过流保护Date2中国矿业大学电气工程系2-1矿用电气设备及其防爆原理(1)一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求井下的沼气、煤尘等易爆环境要求设备要有防爆性能。井下巷道、硐室、采面空间狭窄，要求设备体积小、重量轻。井下会发生片帮冒顶掉矸等意外砸压，要求
2、设备应有坚固的外壳，及较强的抗震能力。井下空气潮湿，有滴水、淋水等情况，要求设备防潮性能好，较高的绝缘水平。Date3中国矿业大学电气工程系5.井下散热条件差，硐室巷道温度较高，要求设备尽量选择耐热性好的铜材作导体，并采用较高的绝缘等级。6.井下电气设备启动频繁，电网电压波动大，负荷变化大，容易过载，要求电机等拖动设备有较大的启动力矩和较强的过负荷能力。7.井下供电系统及设备容易发生漏电、人身触电、短路、过负荷、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以必须采用各种预防措施和设置必要的保护装置，以防止事故的发生，一旦发生事故，保护装置会迅速切断故障部分电源，防止事故进一步扩大，确保矿井、设备、人员
3、安全。2-1矿用电气设备及其防爆原理(2)Date4中国矿业大学电气工程系二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析矿井发生瓦斯煤尘爆炸必须具备以下两个条件：瓦斯煤尘浓度在爆炸浓度范围内；存在足够温度的点火源。如明火、高热导体、电火花等。以上两个条件缺一不可。2-1矿用电气设备及其防爆原理(3)Date5中国矿业大学电气工程系二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析(1)瓦斯煤尘的爆炸，从接触点火源到发生化学反应引起爆炸要经过一段时间，该时间称为引爆延迟时间。延迟时间随点燃温度的升高而缩短，随瓦斯煤尘的浓度的降低而增大，一般不超过几秒。点燃温度和延迟时间对矿用电气设备的设计制造有重大意义。点燃温度用来确定电气设备及导电体的
4、最高允许温度；延迟时间用来设计超前切断保护的时间，用来在引起爆炸前切断点火源。Date6中国矿业大学电气工程系为防止瓦斯煤尘的爆炸，应采取以下预防措施：1）将瓦斯煤尘含量严格控制在非爆炸的范围内。可通过加强通风降低瓦斯含量，通过洒水减少悬浮的煤尘。2）控制井下各种可能引爆的热源、火源和电源，使之不能外露或低于引爆温度。3）完善井下供电系统的保护，在系统或设备可能引爆瓦斯煤尘爆炸时及时切断电源。4）建立健全有效的安全制度和操作制度，保证井下供电系统和设备的正常运行。二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析(2)Date7中国矿业大学电气工程系三、矿用电气设备的类型与防爆原理(1)矿用电气设备分为矿用一般型电气
5、设备和矿用防爆型电气设备。对矿用一般型电气设备的基本要求为：外壳有一定的防水、防外物的要求；引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距离的要求；有良好的耐潮性能，有内外接地螺栓；进线装置符合相应的防爆电气设备制造规程；接线盒的内壁盒可能产生火花的金属外壳内壁涂耐弧漆。Date8中国矿业大学电气工程系防爆型电气设备：采取了特别的防爆措施，可以在爆炸危险环境场所正常安全使用的矿用电气设备。六种常用防爆类型：增安型I2.隔爆型EXdI充油型EXoI4.本质安全型EXibI5.正压型EXpI6.特殊型EXsI三、矿用电气设备的类型与防爆原理(2)Date9中国矿业大学电气工程系矿用增安型（I）对正常运
6、行时不产生电弧、火花或危险高温的电气设备，采取加大绝缘、增大电气间隙和漏电距离等方式，进一步提高安全程度，防止内部发生短路及接地故障，并严格控制外壳的表面温度，以达到防爆的目的的设备。主要适用井下异步电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设备。三、矿用电气设备的类型与防爆原理(3)Date10中国矿业大学电气工程系矿用隔爆型（EXdI）具有隔爆外壳的矿用电气设备。隔爆外壳利用了间隙防爆原理设计制造，应有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并严格控制结合面的间隙、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燃外部爆炸性混合物。即要求隔爆外壳要有耐爆性和隔爆性能。
7、三、矿用电气设备的类型与防爆原理(4)Date11中国矿业大学电气工程系2.矿用隔爆型（EXdI）1）耐爆性：也称为爆炸稳定性，即外壳要有足够的机械强度，在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。（1）根据设备的净容积确定外壳的机械强度。（2）设计隔爆外壳时，尽量避免具有多个连通空腔的结构；外壳的纵向与横向尺寸比不宜过大；选择合适的外形（最优：长方形圆柱形正方形圆球形（避免使用）等。Date12中国矿业大学电气工程系2.矿用隔爆型（EXdI）2）隔爆性：也称不传爆性，即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通过外壳
8、与壳体的结合面向外喷出时，受到足够的冷却，使之不能将壳外的爆炸性混合物点燃引爆。隔爆性能主要靠隔爆面长度、间隙厚度和隔爆面光洁度即隔爆三要素保证。Date13中国矿业大学电气工程系3.防爆充油型（EXoI）将可能产生火花、电弧或危险高温的带电部件浸在油中，使之不与油面上爆炸性混合物相接触，电弧或火花在油中被冷却熄灭，不致引燃油面上的爆炸性混合物，达到防爆的目的。本质安全型（EXibI）在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障条件下，所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，叫做本质安全电路，所有电路均为本安电路的电气设备叫做本安型。三、矿用电气设备的类型与防爆原理Date14
9、中国矿业大学电气工程系5.防爆正压型（EXpI）将新鲜空气或惰性气体充入密封具有正压外壳的电气设备外壳内部，并保持一定的正压，以阻止设备外部的爆炸性混合物进入外壳内部，使点火源与周围的爆炸性混合物隔离，达到防爆目的。6.特殊型防爆电气设备（EXsI）结构上不属于以上类型或组合类型的电气设备，经过国家防爆检验机构通过试验并确认具有防爆能力的电气设备，称为特殊型防爆电气设备。1）网罩隔爆结构2）微孔隔爆结构三、矿用电气设备的类型与防爆原理Date15中国矿业大学电气工程系四、矿用电气设备的使用范围及选用选用矿用电气设备首先应根据煤矿安全规程第410条的规定，选用。还应贯彻经济和维护简便的原则。隔爆
10、型造价昂贵且维护不便，故在可用一般型或增安型的场所，尽量选用。控制、监测、通讯等弱点系统的电气设备，应优先考虑本安型设备。这类设备体积小，重量轻，便于携带，造价低廉，且安全程度高。Date16中国矿业大学电气工程系使用场所煤与沼气突出矿井和沼气喷出区域沼气矿井类别井底车场、总进风道或主要进风道翻罐笼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道低沼气矿井高沼气矿井高低压电机和电气设备矿用防爆型（增安型除外）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（增安型除外）照明灯具矿用防爆型（增安型除外）矿用一般型矿用增安型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型（增安型除外）Da
11、te17中国矿业大学电气工程系2-2漏电与触电漏电是电网对地发生电能泄漏的电气故障，特征是电网对地的绝缘阻抗降低，泄漏入地电流增大。触电经常被认为是电网发生漏电故障的一种形式，直接威胁工作人员的生命安全。Date18中国矿业大学电气工程系一、漏电故障漏电故障的基本概念在电力系统中，当带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经过该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，即称该带电导体（或供电系统）发生了漏电故障。流入大地的电流为漏电电流。正常情况下电网对地绝缘阻抗很大，流入大地的电流很小，这时一般不认为漏电故障。当流入大地的电流增大到几十毫安、几安培甚至几十安培时，这时可以判断电网发生了漏电故障。当
12、入地电流增大到几百安培以上时，这时已经超出了漏电故障，进入过流（短路）故障。Date19中国矿业大学电气工程系是正常的泄漏电流，还是漏电电流的判断一般根据电流的大小、电网的结构、电压等级、中性点接地方式等各种因素综合考虑，两者之间没有严格的界限。如中性点直接接地的低压供电系统，当发生一相导线直接与大地相连，这时通过接地点流入大地的电流在几百、几千安培，属于短路故障。中性点不接地的低压供电系统，如果电网对地绝缘很好，如果发生一相导线直接接地，这时电网通过接地点流入大地的电流一般只有几十安培，就属于漏电故障。1.漏电故障的基本概念Date20中国矿业大学电气工程系我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的
13、低压供电系统，漏电故障定义为：在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过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏电。人身触电属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏电故障。1.漏电故障的基本概念Date21中国矿业大学电气工程系漏电可分为集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇性集中漏电和瞬间集中漏电。从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。其中前两种为不对称漏电故障，后者为对称性漏电故障。1.漏电故障的基本概念Date22中国矿业大学电气工程系1.漏电故障的基本概念单相漏电电流回路示意图。Date
14、23中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因2.产生漏电的原因1）电缆或电气设备本身的原因（1）敷设在井下巷道的电缆由于井下环境潮湿，且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。如果偶然发生过电压冲击，也会使绝缘水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。（2）开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电；内部元件或导线绝缘老化或导线头碰壳也会造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整螺杆过低时也会因相对地放电造成漏电。Date24中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因（3）长期使用的电动机，工作时绕组发热膨胀，停机后冷却收缩，使绝缘在冷缩中形成缝
15、隙，潮气、粉尘容易进入，在发生绝缘受潮、绕组散热不好时使绝缘材料变性、老化造成漏电。电机内接头脱落导致一相导线接触外壳形成单相漏电故障。Date25中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因2）因施工安装不当引起漏电（1）电缆施工接线错误；橡套电缆接头违反施工工艺要求等；（2）电缆与设备连接时，芯线接头不牢、封堵不严、压板不紧，运行或移动过程造成接头脱落或接头松动等；（3）橡套电缆违反规定用铁丝或铜丝悬挂，时间长造成漏电；（4）开关或其他电气设备的内部接线错误，或接头松脱，导致漏电。Date26中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因3）因管理不严引起漏电（1）管理不严，电缆被埋或脱落浸泡水中而
16、引起漏电故障；（2）电气设备长期过负荷运行造成绝缘老化而发生漏电；（3）电机长期被矸石堵塞风道，造成通风不良发热使绝缘受损而漏电；（4）对已经发生受潮或水淹的电气设备未经过严格的干燥处理和对地绝缘电阻、耐压测试又投入运行，而发生漏电。Date27中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因4）因维修操作不当引起漏电（1）工人工作时劳动工具容易使电缆刮伤或碰伤，造成漏电。设备移动时电缆容易受到挤压等造成漏电；（2）冷热补的橡套电缆或浇灌的电缆接头，由于芯线连接不牢，绝缘胶浇灌不均匀等造成运行期间接头容易发热，最终造成漏电；（3）开关设备检修后，残留在设备内的线头、金属碎片、小零件、电工工具等遗留在设备内容易发生漏电；（4）修理电气设备时停送电操作错误造成漏电；（5）开关分合闸，灭弧机构故障等造成漏电Date28中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因5）因意外事故造成漏电（1）电缆因顶板脱落砸伤、矿车出轨、支柱倾倒等意外机械事故使电缆绝缘破损发生漏电；（2）井下电缆因短路造成局部对地绝缘损
