《煤矿电工学》第二章井下供电安全技术课件.ppt
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1、煤矿电工学,第二章 井下供电安全技术,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,煤炭工业出版社,2019/5/16,2,第二章 井下安全供电技术,第一节 电火灾及其预防 第二节 矿用电气设备及其防爆 第三节 触电及其预防 第四节 井下电气设备的保护接地 第五节 井下漏电保护装置 第六节 井下过流保护装置,第二章 井下供电安全技术,第一节 电火灾及其预防,2019/5/16,4,第一节 电火灾及其预防,一、井下引起电火灾的主要原因 二、电火灾的预防措施 三、井下电火灾的扑灭,2019/5/16,5,一、井下引起电火灾的主要原因,电网过流。过流时电气设备的温度很高,特别是短路电弧温度更高,从而点燃绝缘
2、材料或瓦斯、煤尘。 漏电火花。电网漏电点会产生电火花,引燃瓦斯和煤尘。 电路接触不良。导线、元器件接触不良会增大接触电阻,当较大的负荷电流通过时,产生高温引起火灾。 电器散热不良。井下照明灯罩上覆盖的煤尘会使灯具散热不良,温度升高,导致煤尘燃烧而形成火灾。 架线电机车电弧引燃木支护棚着火。,2019/5/16,6,(1)合理选择电气设备的容量及电缆截面,防止过载。同时校验高低压开关设备及电缆的动稳定性及热稳定性。防止高低压开关断流容量不足而不能灭弧,发生弧光短路,短路电流进而引燃电缆。 (2)对输电线路和用电设备必须设过流保护和漏电保护,并按煤矿井下低压电网短路保护装置和漏电保护的整定细则进行
3、整定和校验。若开关因短路、漏电跳闸,不排除故障不许反复强行送电。 (3)为了防止已着火的电缆脱离电源或火源后继续燃烧,必须采用合格的矿用阻燃(不延燃)橡套电缆。 (4)为防止散热不良,电缆不准盘圈、成堆或压埋送电,电缆悬挂要符合煤矿安全规程要求。,二.电火灾的预防措施,2019/5/16,7,(5)为防止接触不良,加强高压电缆接线盒、尤其是铝芯电缆接线盒的检查。铝芯接头处极易氧化,产生较大接触电阻,电流通过时使接头过热以致烧毁绝缘,甚至引起芯线相间短路,造成接线盒“放炮”,熔化起火。接线盒处不得有可燃物。 (6)井下禁止使用带油的电气设备,如矿用油浸式变压器、油浸纸绝缘电缆。以防油遇火引起火灾
4、。 (7)井下照明灯应悬挂、必须有保护罩,不准将照明灯放置在易燃物上,不准用灯泡取暖。 (8)为防止架线电机车运行时产生电弧高温引燃木棚着火,架线电机车行驶的巷道,必须是锚喷、砌碹或混凝土棚支护。 (9)变配电硐室防火。硐室应备有足够的干式灭火器和沙箱、铁锹,机电硐室不得用可燃性材料支护,并应有防火密闭铁门。,二.电火灾的预防措施,2019/5/16,8,(10)严禁违章指挥、违章作业,做到十不准: 不准带电检修。 不准甩掉无压释放器、过流保护装置。 不准切除检漏电继电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电闭锁装置。 不准明火操作、明火打点、明火放炮。 不准用铜、铝、铁丝等作熔体。 停风、停电的采
5、掘工作面,未检查瓦斯不准送电。 有故障的供电线路不准强送电。 电气设备的保护装置失灵后不准送电。 失爆设备、失爆电器不准使用。 在井下不准拆卸矿灯。,二.电火灾的预防措施,2019/5/16,9,(11)采用保护接地、添加抗静电剂可以消除静电。保护接地可以防止电荷积累,物体上的静电可以通过接地引线引入大地,避免出现高电位,减小物体对地的电位差。在普通的材料中掺人抗静电剂,例如抗静电风筒、抗静电胶带、托滚等,可以减小静电电荷量。在选择这些材料时应选择具有“煤矿矿用产品安全标志证书”的产品,这些产品都具有阻燃、抗静电性能。 (12)采用火灾自动报警装置。目前应用在电气防火的产品主要有防漏电报警系统
6、、防过载报警系统、电缆温度报警系统等类型,其特点是能准确地探测到电缆线路的异常状态,通过处理将信息提供给维护人员,这样可以将电气火灾的隐患消灭在萌芽状态。,二.电火灾的预防措施,2019/5/16,10,三、井下电火灾的扑灭,电气设备着火以后往往都带电,因此不能用普通的泡沫灭火器或用水来灭火。 首先将着火的电气设备或电缆的电源切断,再用沙子和干粉灭火器来灭火。必要时,在确知已经断开电源后,方可用水、泡沫灭火器等普通灭火方法来扑灭火灾。 对大面积的火区可以采用砌筑密闭防火墙隔绝空气实现灭火,还可向火区灌浆、注入惰性气体加快灭火。,2019/5/16,11,电火灾产生的原因:过流、漏电、接触不良等
7、产生的电火花、散热不良产生的高温、架线电机车的电弧。 电火灾的预防:防止过流、漏电、接触不良、散热不良、架线电机车巷道用不燃材料支护。 电火灾的扑灭:1.采用干式灭火器和沙子灭电火灾。2.用水、砂、灭火器等直接扑灭,注意必须在断电下进行。3.构筑防火墙,使其自然熄灭;同时灌浆、注入惰性气体等加速扑灭。,本节小结,2019/5/16,12,思考题,2-1.电火灾产生的原因是什么?如何防止电火灾的产生?如何熄灭电火灾,应注意什么问题? 2-2.电气方面引起瓦斯和煤尘爆炸的原因有哪些?,第二章 井下供电安全技术,第二节 矿用电气设备及其防爆,2019/5/16,14,第二节 矿用电气设备及其防爆,一
8、、隔爆型电气设备 二、本质安全型电气设备,2019/5/16,15,矿用电气设备,矿用电气设备是指使用在煤矿井下条件的各种电气设备,根据是否防爆又分为:,矿用一般型电气设备(KY),矿用防爆型电气设备(Ex ),2019/5/16,16,矿用一般型,具有“五防”:防机械损伤、防潮、防锈、防触电、防过载等功能,但不具有防爆性能。 所以只适用于没有沼气、煤尘爆炸危险的井下。如低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等处。,2019/5/16,17,矿用防爆型,矿用防爆型设备除具有矿用一般型的功能外,还具有防爆功能。 故用于井下有爆炸危险的场所。 其种类较多,但使用最多的是矿用隔爆型设备和本质
9、安全型设备。,2019/5/16,18,一、隔爆型电气设备 标志Ex dI(点击观看) 采用隔爆外壳的电气设备,隔爆外盖 平面止口式隔爆接合面 隔爆接线盒,2019/5/16,19,1.隔爆外壳的耐爆性,隔爆外壳的耐爆性,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,外壳不会破裂,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。,2019/5/16,20,影响耐爆性的因素,沼气浓度为98左右时 外壳的净容积大 外壳的散热面积对其容积之比小 外壳的间隙小,产生的爆炸压力大,外壳的形状为长方形时 产生的爆炸压力最小,2019/5/16,21,保证耐爆性
10、的条件,必须进行强度试验,且满足下表要求:,2019/5/16,22,防止多空腔连通造成压力叠加.,在A腔发生爆炸后,压力波将以声速涌入B腔,使B腔中的爆炸性气体受到预压。A腔中爆炸生成的火焰传入B腔,在B腔发生爆炸时,其爆炸压力将按B腔内预压力的大小成正比例增加,有时可达40个大气压。这一现象就称作压力重叠。,2019/5/16,23,2.隔爆外壳的隔爆性,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所产生的高温气体或火焰,通过外壳与外盖各接合面处的间隙喷向壳外时能得到足够的冷却,使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。 这种具有隔爆性的接合面,称为隔爆接合面(点击观看),2019/5
11、/16,24,保证隔爆性的条件,隔爆接合面的最大间隙、最小长度和最大粗糙度必须满足表2-2要求。,2019/5/16,25,平面止口隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2019/5/16,26,圆筒隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2019/5/16,27,带有滚动轴承的圆筒结构,滚动轴承 隔爆接合面间隙,2019/5/16,28,二、本质安全型电气设备 Ex iI标志,采用本质安全电路的电气设备,本质安全电路是通过限制电路的电压、电流、贮存的电能,限制电火花的能量,使之达不到点燃瓦斯和煤尘的温度,由于它的电火花是安全的,又称为安全火花型电路。因此可以用于有爆炸危险的场所,但
12、电压较小、电流较小的电路。如:控制、通讯、信号等电路。,2019/5/16,29,降低电火花能量措施,在合理选择电气元件(继电器)的基础上,尽量降低供电电压。 在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流。 电感元件两端并联二极管,消耗断开电路时电感元件释放出来的磁场能量。 电容元件两端并联二极管或电阻,消耗断开电路时电容元件释放出来的电场能量。,2019/5/16,30,本质安全型电气设备特点,优点:与隔爆电气设备相比,具有结构简单、体积小、重量轻、制造、维修方便、费用低、安全可靠等特点,是一种比较理想的防爆设备,在技术性能满足要求的情况下,应优先考虑选用。 缺点:只能用于低电压、
13、小电流回路。,2019/5/16,31,隔爆兼本质安全型设备 标志EX diI,将主回路放在隔爆外壳内,辅助回路采用本质安全电路。 优点:可用于有爆炸危险的场所,即可减小设备的体积、保证安全,又不受电压、电流的限制。 缺点:需设本安电路与非本安电路的隔离电路。防止出现故障时导致非本质安全电路影响本质安全电路的安全。,2019/5/16,32,隔爆兼本质安全型设备 隔离电路,可采用光电耦合、变压器隔离;也采用由快速熔断器和晶体稳压二极管组成的安全栅,或由晶体管组成的限能器来加以隔离。,图2-4稳压二极管式安全删电路,图2-3 隔爆兼本安型信号装置电路原理图,图2-2 三极管型光电耦合器原理图,2
14、019/5/16,33,增安型电气设备(标志为“e”) EX eI 正压型电气设备(标志为“p”) EX pI 充油型电气设备(标志为“o”) EX oI 充砂型电气设备(标志为“q”) EX oI 无火型电气设备(标志为“n”) EX nI 浇封型电气设备(标志为“m”)EX mI 气密型电气设备(标志为“h”) EX hI 特殊型电气设备(标志为“s”) EX sI,其他防爆电器标志EX I.,2019/5/16,34,矿用一般型 用于无爆炸危险的井下,矿用电气设备 工作在井下的电器,矿用防爆型 用于有爆炸危险的井下,隔爆设备 有耐爆性、隔爆性 体大、笨重 可用于主回路,隔爆兼本质安全型
15、主回路为隔爆外壳 辅助回路用本安电路 用于主回路和辅助回路,本质安全型 用本质安全电路 体小、轻便 只用于低压小电流回路,本节小结,2019/5/16,35,思考题,2-3 矿用一般型和矿用隔爆型电气设备分别适用于何种场合?隔爆型电气设备的主要结构特点是什么?什么是它的隔爆性及耐爆性?对此有哪些具体要求和规定? 2-4 什么是本质安全型电气设备和本质安全电路?如何实现本质安全电路?试说明本质安全型电气设备的基本特点及其适用范围。,第二章 井下供电安全技术,第三节 触电及其预防,2019/5/16,37,第三节 触电及其预防,一、触电的危险因素 二、触电的预防 三、触电的急救,2019/5/16
16、,38,触电事故是指人体触及带电体,或人体接近高压带电体时有电流流过人体而造成的事故。按电流对人体伤害的程度,触电大致分为电击和电伤。 电击。指电流通过人体内部器官,使心脏、呼吸和神经系统受到损坏。电击多数可致人于死地,所以是最危险的。 电伤。指电流通过人身某一局部或电弧烧伤人体造成体表器官的破坏。当烧伤面积不大或程度不深时,不致有生命危险。,一、触电的危险因素,2019/5/16,39,一、触电的危险因素,触电对人体的危害程度是由多种因素决定的,但流经人体电流的大小、频率、作用时间及其途径是主要因素,电流的大小起决定作用。 与电流大小相关的有人体触电电压、人体电阻。,2019/5/16,40
17、,决定因素触电电流的大小 我国规定触电的安全极限交流值为30mA,2019/5/16,41,人身电阻包括体内电阻和皮肤电阻。 体内电阻较小,基本不受外界因素影响,故人身电阻主要是皮肤(角质层)电阻,其数值随人的皮肤状况、触电时间及触电电压的不同变动很大。 若皮肤干燥无损时,人身电阻可达10k100k,反之,人身电阻可降至0.8k1k 。,相关因素人体电阻 井下人身电阻以1k作为计算值,2019/5/16,42,根据欧姆定律和人体电阻、触电电流安全极限值,可知安全触电电压极限值约为3050V,但因人体电阻与工作条件有关,我国规定安全触电电压: 在条件较好的场所为65V,条件较差的场所为36V,特
18、别危险的场所为12V。,相关因素触电电压 井下安全触电电压为36v,2019/5/16,43,随着触电时间的增加,人体发热出汗增加,人身电阻会逐渐减小,使触电电流逐渐增大。 即使触电电流是安全电流,若持续时间过久也会造成死亡事故;反之,即使触电电流大于安全电流,若能迅速脱离电源也不致有生命危险 。,主要因素触电时间 井下安全电流与时间的乘积为30mAs,2019/5/16,44,电流通过人体内部器官,使心脏、呼吸和神经系统受到损坏。电击多数可致人于死地,所以是最危险的 。 电流通过人身某一局部或电弧烧伤人体造成体表器官的破坏。当烧伤面积不大或程度不深时,不致有生命危险 。,主要因素电流路径 电
19、流通过人体内部器官是最危险,2019/5/16,45,同样电流值下交流的危险大于直流。 工频交流的危险大于高频交流。,主要因素电流频率 工频交流是最危险的,2019/5/16,46,1.避免触电防止人触及带电体。 2.减少触电危险使人体的触电电流、触电时间、触电电压小于安全值。,二、触电的预防,2019/5/16,47,(1)将裸露导体的带电设备安装在一定高度上。如井下电机车架空线的敷设高度,在行人巷道不得低于2m,不行人巷道内不得低于1.8m,井底车场内不得低于2.2m,1.避免触电,2019/5/16,48,(2)将易接触(近)的电气设备置于封闭的外壳内并设闭锁装置,以防带电打开外壳,1.
20、避免触电,2019/5/16,49,(3)将操作时需触及的电气设备加强绝缘。如煤电钻手把上再加一层绝缘套,1.避免触电,2019/5/16,50,(1)对经常接触的电气设备采用低压供电。如煤电钻及井下照明、信号设备工作电压不得超过127V,开关的控制电路电压不得超过36V。,2.减少触电的危险,2019/5/16,51,(2)将电气设备的金属外壳接地以减小其内部绝缘损坏使外壳带电而对人造成危害 。,2.减少触电的危险,2019/5/16,52,(3)向井下供电的变压器中性点严禁直接接地。,2.减少触电的危险,2019/5/16,53,人若触及一相带电体,人身的触电电压为相电压,对于380V电网
21、,相电压Up为220V,人体电阻Rh为1k,则人身触电电流Ih为: Ih= 如果660v电网呢?,如果变压器中性点直接接地:,2019/5/16,54,(4)在井下中性点不接地电网中加设漏电保护装置,2.减少触电的危险,2019/5/16,55,触电急救要求把握两点,既动作迅速和救护得法。当发现有人触电时,不要惊慌失措,首先应尽快使触电者脱离电源。然后再根据触电者的具体情况尽快进行抢救。 点击观看录像,三、触电的急救,2019/5/16,56,(1)脱离低压触电者的电源 附近有电源开关或插销,可立即断开,以切断电源 附近无电源开关和插销,可用带绝缘柄的钳子或有干燥木柄工具或其它带有绝缘的器具把
22、电线砍断。 如果是电线落在身上或压在身下,可用干燥的木棒或木板等绝缘物把电线挑开,或用干燥的衣服、手套等拉开触电者,使其脱离电源。 如果触电者的衣服是干燥的,也可以用一只手直接去拉触电者的衣服,使其脱离电源。但抢救者不得触及带电者的皮肤等易导电部位,防止触电。,1.快速脱离电源,2019/5/16,57,(2)脱离高压触电者的电源 如果触及高压电源,应立即通知有关部门停电,或戴上绝缘手套,穿上绝缘靴,用相应耐压等级的绝缘棒或绝缘钳进行上述脱电工作。,1.快速脱离电源,2019/5/16,58,(1)脱电后立即将触电者抬到空气新鲜处躺好,最迅速地检查一下触电者是否失去知觉瞳孔有无光反射,摸摸脉搏
23、,听听心脏是否跳动,用棉絮放在鼻孔处观察有无呼吸,按一下指甲有无血液循环。 (2)根据伤害程度采用不同的救护方法。触电者还未失去知觉,可平卧继续观察;如已失去知觉,但还有呼吸,则应解开他的衣带、以利呼吸;如已停止呼吸,或呼吸不规则,但有心跳,要迅速进行人工呼吸;如已停止呼吸和心跳,或心跳不规则,还须在人工呼吸的同时进行体外心脏挤压。,2.正确实施救护,2019/5/16,59,(1)人工呼吸法 人工呼吸法是一种用人工的方法,恢复触电者的呼吸。 (a) 头部后仰 (b) 捏鼻张口 (c) 贴近吹气 (d) 放松换气 图 2-6 口对口人工呼吸,2.正确实施救护,2019/5/16,60,(2)体
24、外心脏挤压法 它是用人工的方法在胸外挤压心脏,恢复心脏跳动。,(a) 正确定位 (c) 向下挤压 (d) 迅速放松,2.正确实施救护,2019/5/16,61,1.触电的安全值:30mA 30mAS 36v 2.触电的预防: 避免触电:带电体高架、封栏并闭锁、绝缘 减少触电危险:降压、外壳接地、中性点不接地、漏电保护 3.触电的急救: 两快:“快速断电”“快速施救” 两救:“正确施救”“坚持施救”,本节小结,2019/5/16,62,思考题,2-6 井下人体电阻、极限安全电流,安全接触电压各取何值? 2-7 预防触电有哪些措施?触电急救的方法有哪些?各在何种情况下采用?,第二章 井下供电安全技
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