新第三章矿山供电设备

第三章矿山供电设备

第一节开关电弧开关设备在开断电路时，开关弧隙中的气体由绝缘状态变为导电状态时有电流通过这种现象称为放电。电弧时气体放电的一种形式。电弧，从本质上说，是一种极强烈的电游离现象，其特点是光很强和温度很高

一、电弧的产生１、热电发射：触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子。２、高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。３、碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。

４、热电游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子在中性质点发生游离的同时，还存在着使带电质点不断减少的去游离。去游离的主要形式是复合与扩散。复合是异性带电质点彼此的中和。扩散是指带电质点从弧隙逸出进入周围介质中的现象。扩散的结果将会使弧柱内的带电粒子有部分扩散倒弧柱外，从而降低了弧柱中带电粒子的浓度。二、电弧的熄灭与重燃1、电弧的熄灭交流电弧电流每周自然过零两次。在电流过零时，电弧暂时熄灭。因此熄灭交流电弧，就是让交流电弧过零后电弧不重燃。交流电弧过零时自然熄灭，过零后是否重燃，取决于电源加在弧隙上的恢复电压与弧隙介质强度的耐压能力的恢复情况。交流电弧的熄灭条件是，交流电弧过后，弧隙介质强度恢复过程永远大于弧隙电压恢复过程。2、交流电弧的重燃1.气吹灭弧:多用在高压开关设备中，它利用压缩空气吹弧，也可利用电弧高温使油或固体有机物分解出的气体吹弧。三、灭弧方法

(a)(b)

吹弧方式(a)横吹；(b)纵吹2.金属栅片灭弧3.狭缝灭弧4.绝缘油灭弧：在绝缘油中开断电路时，电弧将被其他分解成气体，形成电弧的气泡，电弧便在气泡中燃烧。5.真空灭弧6.六氟化硫灭弧一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求（7）煤矿井下的空气中含有瓦斯和煤尘，在一定的条件下可以被点燃燃烧甚至发生爆炸，所以矿用电气设备必须具有防爆性能。井下巷道、硐室、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，这就要求矿用电气设备体积小、重量轻。第二节电气设备防爆原理井下常会发生冒顶片帮事故，使电气设备(特别是电缆)易受掉矸石的砸压，这就要求矿用电气设备不仅应有坚固的外壳，而且内部元件还应有较强的抗震能力。井下空气潮湿，相对湿度在90～95％以上，有时可达100％，而且机电硐室和巷道常有滴水或淋水，电气设备容易受潮，故对矿用电气设备的防潮性能和绝缘水平有更高的要求。井下散热条件差，有些机电硐室和巷道的温度较高，电气设备容易过热损坏，这就要求矿用电气设备应尽量用耐热性能好的铜材作导电体，并采用较高的绝缘等级。井下电气设备起动频繁，尤其是采掘工作面的电动机，一般为全压直接起动，电网电压波动范围大，负荷变化大，容易过载，所以矿用电动机等拖动设备应有较大的起动力矩和较强的过负荷能力。由于环境恶劣，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，以防止各种电气事故的发生。一旦发生电气事故，保护装置应迅速切断故障部分的电源，防止事故的扩大和恶化，这样才能确保人员、矿井和设备的安全。二、矿用电气设备的类型及防爆原理采取一定措施或改进后，能在矿井井下正常使用的电气设备叫矿用电气设备。矿用一般型电气设备矿用防爆型电气设备1.矿用一般型电气设备的基本要求是：(1)外壳有一定的防水、防外物的要求。(2)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。(3)有良好的耐潮性能。(4)进线装置应符合GBl336—77《防爆电气设备制造检验规程》的要求。(5)应有内、外接地螺栓。，(6)接线盒的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁应均匀地涂上一层耐弧漆。2.矿用隔爆型电气设备考虑防爆性能而采取了一定的特别措施后，能在具有爆炸危险环境场所正常、安全使用的矿用电气设备，叫矿用防爆型电气设备。它与矿用一般型电气设备相比较，关键是增加了防爆性能，因而能在井下任何有沼气、煤尘爆炸危险的场所使用。防爆电气设备按防爆结构的不同可以分为10种类型。矿用防爆型电气设备一般又6种，见表3－11．矿用增安型电气设备(EXeI)对于正常运行时不产生电弧、火花或危险高温的电气设备或部件，采取适当措施(包括加强绝缘、增大电气间隙和漏电距离)，以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，以达防爆的目的，这种类型的设备就叫做矿用增安型电气设备。目前，这种防爆结构主要适用于井下异步电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设备。2．矿用隔爆型电气设备(EXdI)具有隔爆外壳的矿用电气设备。隔爆外壳是利用间隙防爆原理设计制造的，它应具有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并严格控制接合面的间隙、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。这就是说隔爆外壳必须具有耐爆和隔爆性能。耐爆性亦称爆炸稳定性，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。试验证明，当爆炸性混合物爆炸时，外壳内产生的最大压力为0.73MPa，设备外壳净容积不同，所产生的最大压力也不同，一般都较此值为小。外壳净容积是多大，其外壳均要求能承受0．8MPa的压力。

设计隔爆营外壳时，研应尽量避任免具有多酱个连通空毯腔的结构蔽，这种结台构由于爆拢炸有先后塌之分而极进易产生压鄙力叠加现誓象，使外枣壳不能承丙受而损坏粱。隔爆性亦称不衰传爆性价，即当寸爆炸性拖混合物求在外壳接内爆炸惜所产生理的高温剩气体与欢火焰，爷通过外令盖与壳戒体的接蔑合面喷足向壳外顿时，受弄到足够烛的冷却剧，使之趋不能将蒙壳外爆芳炸性混辆合物点蚕燃。隔爆外抬壳的隔尺爆性能仁主要靠瞒隔爆面具长度、烤间隙厚残度和隔鲁爆面光帝洁度等衡参数来围保证，湾这三个貌参数通赴常称为隔爆三荒要素。3．油射浸型电纲气设备元(EX煮oI堂)将可能鼠产生火存花，电道弧或危互险高温杜的带电系部件浸茫在油中右，使之列不与油略面上爆尊炸性混犬食物相锄接触，斩电弧或间电火花泡在油中仪被熄灭澡冷却，久不能点惹燃油面趣上的爆态炸性混绍合物，脂以达防阶爆的目斤的。采大用这种菜方法的距电气设秃备称作模防爆充轻油型电刘气设备停。4．本招质安全柳型电气氧设备(纯EXi装bI皇)在规定羊的试验秃条件下页，正常刺工作或袋规定的习故障条躬件下，钢所产生晕的电火跪花和热屈效应，炉均不能核点燃规景定的爆王炸性混欣合物的穗电路，视叫作本凶质安全凑电路，呼全部电想路为本衰质安全驴电路的勿电气设滔备，叫虽本质安导全型电秘气设备剧。5正压软型电气存设备(歪EXp读I)将新鲜鬼空气或药惰性气屈体送入虽(或充州入)密刮封的电烂气设备香外壳内子部，并宏保持一剃定的正望压，以柏阻止电倦气设备棵外部爆衡炸性混赖合物侵位入外壳宁内部，真使点火浊源与周分围的爆胶炸性混赔合物相稻隔离，沃以达防坛爆的目师的。6．防里爆特殊炸型电气抹设备(聪EXs雕I)凡是在剃结构上宿不属于砌上述各榜基本防旁爆类型通及各类迷型组合谈的电气只设备，尽经国家摆防爆检图验机构至通过试琴验并确库认其具陶有防爆咸能力的合电气设限备叫防厨爆特殊正型电气涂设备。三、矿用社电气设备选的使用范携围第三节家高压开关购电器重点内楚容：高芬压开关薄电器、贡高压开刷关柜一般认距为额定烦电压在论3KV破以上的罪电器设蹦备为高益压设备稼，将能声接通、略断开或胜转换高击压电路狂的电器房诚通称为伴“高压手开关电裂器”常用的颤高压开乔关电器挨有熔断落器、隔息离开关突、负荷勇开关和拔断路器匠。一.城熔断器它串联瞒在电路赞中，当范电路中黄通过过旦负荷电竖流或短古路电流盖时，利横用其在恰熔体中贤产生的帽热量使异熔体熔爬断，切匠断电路沙，以达团到保护赶电气设伯备和电番网的重鸟要任务挑，同时罚，还可偿以限制僻事故的驱进一步扭发展，歼确保用萄户安全营供电。熔体熔介断时会获出现电踢弧必须培采取一城定的措末施进行肾熄弧，波直到电船弧熄灭乔后，电救路才算智完全开包断。高压熔断融器熔断器的蚁种类按结构眼和动作箩原理划让分限流式群和跌落奖式两种1.限流剥式熔断器有显著喇的限流大效应，尾在短路夺电流还歪未到达业最大值庭前，电骡流即被尊截断开断短路范电流能力理大，故又剧称作高分跟断能力熔冷断器目前最杯常用的岂是石英柳砂限流把式熔断圆器熔体采用职螺旋状绕烤制，其长想度远远超赔过熔管长丸度开断小故蚁障电流时握，常利用婚冶金效应铲使熔体熔负断这种熔断确器由熔丝当、磁管、福石英砂和糊其它附件炼组成。注意：(1)首正常情技况下应睬将指示汇器朝下白放置，慌以便观乳察，必郑要时亦把可将其抛水平或限倾斜安俊装。(2)更熔断器叮的上限坛容量不劣应大于慌最大短沾路电流素值，下钞限容量模不应小思于短路评电流值醒。(3)耀保护高摩压电动药机的熔改丝的安虑—秒特蛇性曲线岗，应高别于高压网电动机讲起动时较的同名悟特性曲贫线2.R级W4跌醋落式熔墙断器这种熔断横器利用熔脸丝熔断时吩产生的高准温电弧使眼熔丝管内唯产生大量弱气体，引莲起馆内压欠力升高，丽气体以高雅速向外喷轻出产生强惯烈的去游巴离作用，砌使电流过撕零时将电习弧熄灭。活动关牛节因熔枪丝熔断堪而释放奴，使熔宰丝管跌百落，形兔成了明形显可见有的断口俩。二．快隔离开关1.隔烟离开关语的作用隔离开裁关主要碎用于隔终离电源罗，以便务电气设飘备与供华电线路紧在检修彩或故障艳处理时握为工作驴人员提卧供明显笑、可见捕的电源英断口。另外，可泽在双路线常供电线路金中进行倒嫌闸操作，德即利用隔斯离开关将谈供电设备厌从一组母烟线倒换倒钩另一组母撕线上。2.隔付离开关袍的型号馒（P7倚5）3.隔离幕开关的分瓦类按极数可分为举单极隔阿离开关皂和三极仆隔离开残关按装设书地点可分为户颠内隔离开杠关和户外殿隔离开关按触头动劫作可分为究刀式隔盈离开关提、旋转为式隔离痒开关和佣插入式牵隔离开浊关按操作结酱构的不同可分为沙手动隔含离开关神、电动傍隔离开补关和气植动隔离松开关。1）户桂内隔离富开关2）户外淋隔离开关图3－7腿户内隔离孤开关的外回形结构这是一种债轻型、三稿极隔离开洁关，额定斥电压10词kv，额恒定电流6认00A选用隔开离开关印时，应塘根据额似定电压条、电流榴及安装蔬环境等枕条件进恋行考虑歪，并应撤作短路矛时的动、驼热稳定村校验。三、负如荷开关负荷开关吧是一种可镰以带符号验分断电路驻的开关电国器。1.负织荷开关尚的作用苏和型号负荷开殃关具有厕简单灭馋弧装置蚀，但断先流容量拖小，故拾不能切酱断短路朋电流，粒仅适用喉于小容邻量负荷职电流的刻手动控柴制。（1）末能通断捉一定的凑负荷电币流和过泥负荷电绣流，不括能切断架短路电叶流故障疗。（2）是必须与嫁高压熔冤断器串偏联，借毅助于熔庭断器切省除短路扛电流。（3）国与隔离亡开关一努样，具举有明显贿的断开容间隙，铜也具有欣隔离电患源，保待证安全逃检修的交功能。根据使用贵地点的不逃同，负荷绘开关有户垄内负荷开案关和户外培负荷开关骡之分。2.户内怜负荷开关这种负荷加开关在闭逗合时，引振弧动触头欠先接通，父主触头（棍刀开关）额后闭合；阻开关断开吗时，主触砖头先断开静，引弧刀渐后断开。民这样可使知电弧在引风弧动触头鹿上产生喝槐熄灭，以狐保护主触然头不别电歇弧烧伤。高压断足路器的毁作用控制作用根据电讲网运行范需要，驾用高压衫断路器鹊把一部尝分电力凉设备或你线路投伤入或退诸出运行恐。保护作用赛。四、断路哪器它既可不切换正服常负载孕电流，耗又可切蚀换短路羞故障电戚流，即注同时承雪担着控溜制和保薄护的双日重任务撞。大部钻分断路渐器都能绿进行快私速重合止闸操作奇，即在告临时性逐故障排辞除后，侵能使被河切断的抱电路恢赞复正常段运行。(一）断初路器的型耽号及主要爆技术参数1.型就号2.主要电技术参数（1）费额定电矿压（2）额始定电流（3）律额定开训断电流（4）违额定断驶流容量（5）婆热稳定幅电流（6）至动稳定艺电流（7）断则路器的分午、合闸时援间1)多照油断路扁器这是一购种用油高兼作灭孔弧、绝染缘介质婆的断路骡器，特缸点是箱催内充油级较多.按灭弧介颗质划分，使有多油、膨少油、六博氟化硫(吹SF6)鸽和真空等蝇断路器（二）治断路器刷的种类开关触口头在绝关缘油中深闭合和镇断开齿。油兼诊有灭弧纱和绝缘虽功能，敢油量多侧，有易薄燃易爆英危险。鹿体积大树，维护乏麻烦。2)少手油断路欣器少油断辅路器充狱油较少汇，油只谱作熄弧舅介质用袭，载流饥部分的对绝缘是幻玉靠空气手和瓷瓶东实现的诞。因其激用油量华少且油纳箱结构统坚固，蛋故具有醋使用安奋全、安柔装简单盟的特点固。3）真空嫌断路器真空断路腔器以真空作估为灭弧和赠绝缘介质真空的绝粮缘强度比冰变压器油胸及三大气蝇压下的S雕F6或空气等勺绝缘强度导高得多。真空灭喘弧室的猾绝缘性竿能好，色触头开誓距小，抛要求操扑动机构敲提供的铅能量也渡小；电乔弧电压尺低，电笑弧能量辫小，开震断时触嘱头表面粮烧损轻营微真空断伯路器的观机械寿注命和电粥气寿命裤都很高真空灭魄弧室4)颂SF6断路器SF6断路器矿应用S伏F6气体作握为绝缘通介质和欠灭弧介包质。使帖用低压灿力的S遗F6气体作晌为绝缘文介质，布在进行枕分闸操见作时，茧利用高欧压力的疫SF6气体吹拂可电弧使之捡熄灭。SF6气体的召性能具有优野良的绝沾缘性能无色、络无味、睡无毒、复非燃烧刷性、亦等不助燃疯的非金捎属化合钩物极易与电动子结合形妈成负离子分子中舅不含碳化学性质桂非常稳定具有非染常优良粱的灭弧夸特性五、高压完开关电器凤的选择（一）投环境条阿件根据开嗓关电器务工作的恋环境选术择合适倚的型号（二）哲按正常嘴工作参殿数选择季开关电炭器1．根据紧额定电压舱选择按电网额瓣定电压选积择电气设最备的额定枕电压UN≥UNW2．根据浅额定电流港选择电气设备脂的额定电基流IN应不小盘于通过它迷的最大长日时负荷电已流Ica（或计产算电流Ica）颤，即IN≥Ica若已知握电气设稠备的最敏高允许详工作温喝度，当尺环境最山高温度卫高于4胜0℃，贷但不超司过60能℃时，吹额定电填流也可朴按下式甜修正：3、按短冻路条件校化验电气设哑备1）开泄关电器缝断流能怜力的校士验2．动稳痒定性校验高压开关徒柜是以高隐压开关为俱主，按一波定的接线绘方案，针裕对使用场短合、控制倦对象及主输要电气元在件的特点队，将有关冲的一、二庙次设备组豪合起来，烘装于封闭础式或敞开旨式金属柜旋内的一种裕高压成套盆配电装置巾。组成：母芹线、高压公开关、电蜂流及电压刺互感器、瓦计量仪表根和保护装罪置、信号盏及操动机为构等。根渡据结构不识同，高压瓣开关柜分匀普通型、庸矿用一般径型和隔爆虽型等。第四节腾高压橡开关柜这是适驳用于一培般环境桌的一种班高压开踩关柜，帖各种型津式高压低开关柜样的结构淡，见有闷关产品驾样本。分普通驾型和手伏车式，省型号含罢义P8规51.主沟要特点（1）牵一个开从关柜有猾一个确凶定的主票回路方咱案合一饥个辅助泊回路。（2）腹有功能窜完善的畏“五防谊”措施防止误分注、合断路对器防止带负曲荷分、合织隔离开关防止带电蠢挂接地线防止带接吨地线合隔液离开关防止人弃员误入堪带电隔送间（3）资具有接向地的金浇属外壳（4）具评有抑制内候部故障的宫功能一、普毕通型高压丙开关柜2.KY观N-10朽型金属铠克装封闭移佛开式高压咏开关柜二．矿爸用一般拦型高压固开关柜1）结构要求满足《煤馆矿用电器决设备制造貌规程》的就相关要求炉；（1）爷全封闭马外壳，冻具有防列机械损创伤，防锐潮构造随。（2）砌能在温感度35扛度、相绿对湿度啊97%伪的空乳气中有惑良好的主绝缘，粉绝缘材到料具有窜耐油性粮和耐弧搞性。（3）引资入电缆接缸线端子有象一定的漏相电距离和争气隙。（4）高衰压油断路辞器的使用驶额定电流寺容量应为虽实际最大惕值的一半悉。（5）咐应有防露误操作泰的机械否联锁装乞置。（6）电俱缆引出线拍应有接线撤盒，或用螺插销连接尺电缆。目前我妙国露天处煤矿及妇无瓦斯腾、煤尘恒突出的摊矿井井确底车场正、进风吩大巷或飞井下中堡央变电扔所常用锅的有G倘KW－爪1型、乌GK决FC－运1型、胆GFW五－1型绑高压开胁关柜等北，G砖KFC惜－1型隆为手车雪式开关峰柜。手爷车上装帖有机械访连锁装威置，以止保证：（1）当偿手车在柜冲外时，若押断路器合制闸，则手协车不能推位入柜内。（2）当而手车推入喇柜内并将躁断路器合聋闸后，隔霞离开关合粒不上。（3）版当断路办器运行以时，隔奇离开关互分不开府，同时阶手车亦策被锁住正。三．隔汗爆型高栽压真空存配电装绝置矿用隔爆抚型高压配愿电箱适用酬于有瓦斯约和煤尘爆徐炸危险的离矿井井下舞中央变电废所、采区咳变电所和汁其他场所瞎向变压器胶、高压电腐动机和高狐压分支线骗路供电。型号及技低术数据见纵90第四节隙低压配贫电开关井下使用窗的低压配勺电开关包为括隔爆自筐动馈电开筋关和隔爆崖手动起动哲器两大类猜。前者容量泳较大，主躲要用来作志低压总开毕关和分路断总开关，抢后者容量中较小，主运要用于小场负荷线路樱、照明变听压器的控蓝制保护。下配电开关约当然也可罢用来控制亡保护相应去容量的鼠雪笼式电动梨机。下面能简要介绍由常用的几赏种低压配捎电开关。一、D剂W80御-10帝0F系孤列隔爆巧自动馈夸电开关型号及改技术数薪据D:自动担空气“断络”路器W:“护万”能抖式8:隔银爆0:设计帖序号100窑:额定墓电流(狭A)F:带分拥励脱扣器技术数卖据见表椒l—9甩。二、B械KD1饺-40文0Z/连660填Z(F参)型矿叫用隔爆尼真空馈政电开关适用于煤速矿井下，录在交流5屑0HZ、孔电压66孕0V或3裕80V、程额定电流蚁400A简以下的线循路中作为相配电总开元关或分路斯总开关。BKD每1-4私00Z邪/66驾0Z(泉F)：BKD创：真空动防爆馈炉电开关1：设计跨序号400：忆额定工作菜电流Z：真空尸型660针：额定园工作电标压Z(F)辈:用途光代号，Z蝴:总开关扬F:膛分路开关主要技术奇数据表P421－1跌0三、B技LZ系绢列矿用炒隔爆真序空馈电挪开关用途：作底为200扶---1圈250V针隔爆型移策动变电站鼠中的低压某侧，也可握作为供电佳总开关和诊分路开关革。当电网饮中出现过瘦载、断路贴、欠压和支漏电故障均时跳闸。BLZ派1-6总30E刊型号及筑主要技点术指标BL：矿吵用隔爆型Z:真话空馈电开碍关1：设歇计序号630碌：额定劳工作电纠流E(D)株:与移动南变电站配慨用（独立索适用）四、QS坝81系列殃隔爆手动欧开关低压隔赛爆手动盼开关（据又称手养动起动墓器）主嚷要用于务瓦斯煤巾尘爆炸企危险的闲矿井，涛用于控童制不需祸要频繁穷启动和叔停止交样流38流0V、率660进V的三薯相鼠笼姻异步电郊动机。普如：井度下小水租泵、局摆部通风馅机、照挂明及信芝号装置努等。型并号及技来术数据府P46五、隔房诚爆插销奔开关用于井下伤照明设备挖和电钻，担有接触式异开关和带横熔断器的犁插销组成蹦。一、电轻力变压木器1．低损罢耗电力变价压器2．矿用据动力变压承器3．矿养用隔爆御干式变膨压器与油浸拨变压器钓相比，侦干式变节压器具倒有下述朋明显优古点：①素没有火胡灾和爆胡炸危险度；②不因存在变看压器油隙的老化撑问题，积因而维伙护检修负工作量群大为减裤少；⑧佛附属部赠件简单贼，没有毒贮油柜扎、安全吃气道和龟油门等毕部件及洽密封问功题，且等体积小屑、重量摄轻。第五节矩电力变拍压器和移亮动变电站1)K绵SG型狂矿用隔位爆干式热照明变鲁压器2)K喂sGB承型矿用胳隔爆干迟式电力疫变压器3)KB秀SG型矿知用隔爆干号式电力变补压器4)K逆BSG当--T暑型矿用醋隔爆干桌式电力袖变压器二、移炉动变电谢站用于把上从煤矿跑井下采重区变电藏所引来普的6k狗V高压遣，变为宝120超0v或肾690责v电压滨，向采威煤工作性面电气罚设备供翁电。移基动变电贤站具有葛隔爆结放构，适市用于有推沼气、视煤尘爆轧炸危险敌的矿井充。其型届号含义忽为：K议——矿铺用隔爆镇；S—挂—三相秤；G—芬—干式碧；Z—简—组合录；Y—界—移动设。组成结构移动变电备站由隔爆诵高压负荷忍