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1、煤矿电气安全讲座第三章 供电安全技术第一节 变压器的中性点运行方式在交流供电系统中，变压器的中性点运行方式有三种，即直接接地、不接地和经消弧线圈(或限流阻抗)接地。变压器的不同运行方式，对井下供电的安全有直接影响，下面就不同的运行方式的特点做简要的分析。1、变压器中性点直接接地的危害。中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单相接地时形成了单相短路。因此中性点直接接地对人身安全和矿井安全都极为不利。如图1所示是在变压器中性点直接接地的供电系统中，人触及一相带电体时的情况。当人体触及一相带电体时，跨接于人体的是相电压(人身电阻定为1000)，通过计算，当电源
2、电压为380V时通过人体电流为220mA，660V时为380mA，1140V时为660mA。此时的电流路径为：电源a相人身大地接地体电源中性点。当人体通过5mA电流时，就有触电感觉，通过3050mA电流时，就有生命危险，通过50mA以上电流时绝对有生命危险。设计漏电保护时，假定人身电阻为1000，通过人体的触电电流不超过30mA为安全电流。当电网一相接地时，由于变压器中性点直接接地，电流没有经过阻抗而直接流回到了电源，形成了单相短路。单相短路电流很大，在接地点将产生很大的电弧，有可能引起瓦斯和煤尘爆炸或人员伤亡。因此，煤矿安全规程规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地
3、的变压器或发电机直接向井下供电。2、变压器中性点不接地运行方式。如图2所示，ra、rb、rc分别是电缆三相芯线的绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。假如忽略电缆的对地电容，此时人触及一相带电体，则人身的触电电流通过路径为：电源a相人体大地b相c相绝缘b相c相芯线电源中性点。设电网每相绝缘电阻在380V时为90000，660V时为35000，而人身电阻仍为1000，通过计算，其触电电流分别为7mA和30mA。由此可知，在中性点不直接接地时，通过人体的电流是安全的。由于分布电容不应忽略，目前采用在漏电继电器中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。(3)变压器中性点采用消弧线圈接地运行方式。
4、从图3看出，变压器中性点经消弧线圈接地后，当人触及一相带电导体时，通过人体的电流将增加一个流过消弧线圈的电流分量IL，因而此时流过人体的电流是Ir、IC、IL。和IL的向量和，即IB=Ir+ IC +IL，因为消弧线圈的电阻很小，可忽略不计，所以可以把消弧线圈看成是一个纯电感线圈，IL是纯电感电流，在相位上与电容电流IC相差180，从而可以根据向量图，变成代数和形式，从而可以求得流过人体的电流：由上式可知，此时流过人体中的电容电流分量被电感电流分量抵消了一部分，因而流过人体的总电流减小，安全程度得到了提高。这种利用电感电流来抵消电容电流的作法，叫做电容电流的补偿。同理，在电网发生一相线路接地故
5、障时，也可以利用上述电感电流接地点电流中的电容电流分量，来减小漏电电流。第二节 采区供电安全一、对机电硐室的规定与要求 (1)永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室，应砌碹或用其他可靠方式支护，采区变电所应用不燃性材料支护。硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍运输。铁门上应装设便于关严的通风孔。装有铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭。从硐室出口防火铁门起5m内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。硐室内必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。井下中央变电所和主要排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出O5m。(
6、2)采掘工作面配电点的位置和空间必须能满足设备检修和巷道运输、矿车通过及其他设备安装的要求，并用不燃性材料支护。(3)变电硐室长度超过6m时，必须在硐室的两端各设1个出口。(4)硐室内各种设备与墙壁之间应留出05m以上的通道，各种设备相互之间，应留出O8m以上的通道。对不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道。(5)带油的电气设备必须设在机电设备硐室内。严禁设集油坑。(6)硐室不应有滴水。硐室的过道应保持畅通，严禁存放无关的设备和物件。带油的电气设备溢油或漏油时，必须立即处理。(7)硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止入内”字样的警示牌。硐室内必须悬挂与实际相符的供电系统图。硐室内有高压电气设
7、备时，入口处和硐室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。(8)采区变电所应设专人值班。无人值班的变电硐室必须关门加锁，并有值班人员巡回检查。(9)硐室内的设备，必须分别编号，标明用途，并有停送电的标志。二、工作面配电点的设置工作面配电点是将采区变电所送来的电能再分配给采掘工作面的电机、电钻和照明装置，如图所示。工作面配电点设在低压开关设备集中的地方，其特点是需要经常随工作面移动。所以一般不需要开设专门的硐室，大都直接设在工作面附近的运输平巷或回风巷的一侧，位置一般距工作面70100m处。对于掘进工作面的配电点，大都设在掘进巷的一侧或掘进巷道的贯通巷内，一般距工作面80lOOm处。由于采
8、掘工作面的电气设备随工作面的推进而经常移动，并且它们的负荷大、变化大、起动频繁，加之工作的自然环境又差，为了保证安全用电和正常生产，并适应电气设备经常移动和日常维修的需要，一般每一个配电点都需设置一台电源进线总开关。而且总开关必须与其他开关放置在一起，以利于停、送电操作。三、触电的危害及防治措施1触电的危害人身接触带电导体或因绝缘损坏而带电的设备外壳时，都可能造成触电事故。由于井下的特殊工作条件，发生触电的可能性较大。触电对人体组织的破坏性是很复杂的。一般对人体的伤害大致可分为电击和电伤两种情况。电击是指触电后电流通过人体，在热化学和电解作用下使呼吸器官、心脏和神经系统受到损伤和破坏。多数情况
9、下电击可以使人致死，所以是最危险的。电伤是指由于强电流瞬时通过人身某一局部，或电弧烷伤人体，造成对人体外表器官的破坏，当烷伤面积不大时，不至于有生命危险。触电对人身的危害是由许多因素决定的，但流经人身电流的大小是起决定作用的主要因素。通过人身的电流交流在1520mA以下，直流在50mA以下时，一般对人体伤害较轻。如果长期通过人体工频交流3050mA就有生命危险。超过上述电流数值，则对人的生命是绝对危险的。因此，我国规定30mAs为安全电流。流经人身电流的大小，与人身电阻有关。人身电阻越大，通过人身电流就越小；人身电阻越小，则通过人身的电流越大，也就越危险。人身电阻是一个变动幅度很大的数值，它随
10、人的皮肤(有无损伤、潮湿程度等)、触电时间、电压等因素而变动，通常我们取人身电阻为1000作为计算的依据。流经人身的电流与作用于人身电压有关。作用于人身电压越高则通过人身的电流越大，也就越危险。触电对人的伤害程度与电流作用于人身的时间有关。即使是安全电流，若流经人体的时间过久，也会造成伤亡事故。这是因为随着电流在人体内持续时间的增加，人体发热出汗人身电阻会逐渐减少，而电流随之逐渐增大的缘故。反之，即使流经人身的电流较大，若能在很短的时间内脱离接触，也不致造成生命危险。2触电的防治措施(1)井下不得带电检修、搬迁电气设备(包括电缆和电线)。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯
11、浓度在1以下时，再用同电源电压相适应的验电笔检验。检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安有放电装置的，不受此限。所有开关把手在切断电源时都应闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”牌，只有执行这项工作的人员，才有权取下此牌并送电。(2)操作井下电气设备，必须遵守下列规定：非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备。操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并必须穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。操作干伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工靴。127V手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分，应有良好绝缘。普通型携带式电气测量仪表，只准在瓦斯浓度1以下的地点使用。井下防
12、爆电气设备，在入井前应由指定的、经公司(矿务局)考试合格的电气设备防爆检查员检查其安全性能，取得合格证后，方准入井。井下防爆电气设备的运行必须符合防爆性能的技术要求，防爆性能受到破坏的电气设备，应立即处理，不得继续使用。(3)防止人身触电或接近带电导体。将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮栏。例如煤矿安全规程规定，井下电机车架空导线的悬挂高度，自轨面算起不得小于下列数值：在行人的巷道内、车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方为2m；在不行人的巷道内为19m；在井底车场内，从井底到乘车场为22m等。井下各种电气设备的导电部分和电缆接头都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置
13、机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，便不能接通电源。各变(配)电所的入口或门口都悬挂“非工作人员禁止入内”牌；无人值班的变(配)电所，必须关门加锁；井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”牌。（4)对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压。例如井下照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V；控制回路电压，不应超过36V等。3煤矿井下防止触电应注意的事项(1)非专职电气人员不得擅自摆弄、检修、操作电气设备。(2)不准自行停电、送电。(3)谨防触架空线伤人。携带较长的金属工具用具、金属管材在架空线下行
14、走，严禁扛在肩上；乘坐平巷人车或专列人车，上车、下车时必须切断该区段架空线。为了安全，仍要特别注意头顶上的架空线，不能让身体的任一部分超高，触到架空线。(4)下山行走，不能手扶电缆，电缆一旦漏电后，后果及其严重。(5)严禁在电气设备与电缆上躺坐，以防触电。第三节“三专两闭锁”掘进工作面是独头巷道，容易发生瓦斯聚集，其特点是：安装使用局部通风机供风。根据煤矿安全规程规定，瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井中，掘进工作面的局部通风机供电必须设专用变压器、专用开关、专用线路。局部通风机和工作面的电气设备必须装有风电闭锁和瓦斯电闭锁装置，以保证局部通风机停止运转或掘进巷道内瓦斯超限时，能立即自
15、动切断巷道中电气设备的电源，防止爆炸事故的发生。（一）构成与工作原理由于掘进工作面是独头巷道，容易产生瓦斯集聚，而机电设备在运转过程中会产生电火花和机械火花，当瓦斯浓度达到516，火花能量达到O28mJ以上时，就会引起瓦斯爆炸。为了防止事故的发生，采取“三专两闭锁”是有效的措施，其电气系统如图311所示。(1)“三专”是指在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，掘进工作面的局部通风机实行专用变压器、专用开关、专用线路供电，如图311所示。(2)风电闭锁是用两台磁力起动器进行联锁控制，其中一台接通风机，另一台接掘进工作面电气设备，实现先通风后送电，风机停转时，掘进工作面电源也同时被切断。风电闭锁工作原理是把QBC-80起动器中的辅助常开触点CQ2通过电缆串联接于QBC120起动器的控制回路中，只有局部通风机运转后其触点CQ2闭合，QBC120起动器的控制回路才能接通，并使接触器吸合，给掘进工作面的电气设备供电。若局部通风机停止运转，CQ2常开触点断开，从而切断QBC起动器的控制回路，达到切断掘进工作面电气设备电源的目的。(3)瓦斯电闭锁是由瓦斯探头、监控系统(监控分站)、断电仪和高压开关构成，如
