矿用电气设备演示幻灯片

矿用电气设备矿用电气设备1矿用电气设备第一节矿用电气设备的分类及要求第二节主要矿用隔爆电气设备第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理第四节井下防爆电气设备完好标准2第一节矿用电气设备的分类及要求一、矿用电气设备的分类矿用电气设备是指煤矿井下使用的电气设备的总称。按防爆性能，分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。矿用一般型电气设备的总标志为“KY”，矿用防爆型电气设备的总标志为“Ex”。矿用防爆型电气设备必须经过安全检验并取得煤矿矿用产品安全标志。3第一节矿用电气设备的分类及要求1.矿用一般型电气设备矿用一般型电气设备是指没有采取任何防爆措施，只能用于井下无瓦斯、煤尘爆炸危险场所的非防爆型电气设备。矿用一般型电气设备与一般电气设备不同，其特殊要求包括：外壳坚固、封闭，不能从外部直接触及带电部分；4第一节矿用电气设备的分类及要求防滴溅、防潮性能好；接线端子的爬电距离及空气间隙较大；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手把和门盖有联锁装置等。为便于识别，在矿用一般型电气设备外壳明显处设有清晰的永久性凸纹标志“KY”。5第一节矿用电气设备的分类及要求2.矿用防爆型电气设备矿用防爆型电气设备是指允许在爆炸性环境使用的特殊电气设备。根据《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》（GB3836.1—2010）的要求，防爆型电气设备分为3类，其中，Ⅰ类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境，即矿用防爆型电气设备；6第一节矿用电气设备的分类及要求Ⅱ类电气设备用于除煤矿甲烷气体之外的其他爆炸性气体环境；Ⅲ类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。矿用防爆型电气设备根据防爆原理、防爆型式的不同分为10种型式，如表8-1所示。7第一节矿用电气设备的分类及要求8第一节矿用电气设备的分类及要求防爆型电气设备的标志符号由防爆电气设备的总标志Ex、型式标志和类型标志组成，如矿用隔爆型防爆电气设备的标志符号为“ExdⅠ”。为便于识别，在矿用防爆电气设备外壳的明显处，均有清晰的永久性凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。9第一节矿用电气设备的分类及要求

二、煤矿常用防爆型电气设备防爆原理及措施(一)隔爆型电气设备隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，也是煤矿井下使用最多的防爆型电气设备，如高压隔爆型配电箱、隔爆型变压器、低压隔爆型馈电开关、低压隔爆型电磁启动器、隔爆型电动机和电缆接线盒等。10第一节矿用电气设备的分类及要求1.防爆原理隔爆型电气设备是将正常工作和故障状态下可能产生火花的带电部分放在一个或分别放在几个特制的隔爆外壳内。隔爆外壳具有耐爆性和隔爆性。耐爆性是指当外壳内部发生最严重的爆炸时，所产生的高温不致使外壳损伤，所形成的压力不致使外壳变形或损坏的性能。11第一节矿用电气设备的分类及要求隔爆性也称不传爆性，是指外壳各部件的接合面要符合一定的要求。当外壳内发生爆炸时，向外传出的火焰或灼热物质不会引起外壳外可燃性气体爆炸的性能。12第一节矿用电气设备的分类及要求2.防爆措施隔爆型电气设备的防爆措施，主要是通过保证设备外壳材质强度和设备机械结构强度，使设备具有耐爆性；通过限制隔爆接合面的结构参数使设备具有隔爆性。

13第一节矿用电气设备的分类及要求隔爆接合面又称隔爆面，是指隔爆外壳不同部件相对应的表面配合在一起或外壳的连接处，且火焰或爆炸产物可能会由此通道从外壳内部传到外壳外部的部位。隔爆接合面的结构参数是指隔爆接合面的间隙、宽度和表面粗糙度，其数值必须符合隔爆型电气设备的要求。其他情况相同时，隔爆接合面间隙越小，或接合面宽度越大，或表面粗糙度数值越小，隔爆性能越高。14第一节矿用电气设备的分类及要求（二）增安型电气设备增安型电气设备是对在正常运行条件下不会产生电弧和火花的电气设备上，进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的防爆型电气设备。15第一节矿用电气设备的分类及要求

1.防爆原理增安型电气设备的防爆原理：对于电动机、变压器和照明灯具等电气设备，由于其在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险温度，在设备的结构、制造工艺和技术条件等方面采取一系列措施提高其安全程度，16第一节矿用电气设备的分类及要求从而避免这些设备在运行和过载时产生火花、电弧或危险温度，以实现电气防爆。对开关、熔断器等在正常运行时会产生电弧、火花或危险温度的电气设备、部件，不能采用增安结构防爆。17第一节矿用电气设备的分类及要求与隔爆型电气设备比较，增安型电气设备不需要隔爆外壳，成本低。但其防爆安全性能不高，安全程度决定于设备的自身结构、设备的使用环境和维护情况。因此，增安型电气设备在煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的使用受到很大限制。18第一节矿用电气设备的分类及要求2.防爆措施增安型电气设备的防爆措施有：①加强外壳防护。②选择合适的电气间隙和爬电距离。③提高绝缘材料的绝缘等级。19第一节矿用电气设备的分类及要求④限制设备的温度。⑤电路和导线可靠连接。⑥将正常运行时产生火花或电弧的部件，放置在隔爆外壳中。20第一节矿用电气设备的分类及要求（三）本质安全型电气设备电气设备的全部电路为本质安全电路的电气设备称为本质安全型电气设备。本质安全电路是指在正常工作和规定的故障条件下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。21第一节矿用电气设备的分类及要求

1.防爆原理本质安全型电气设备是通过限制电路的电气参数或采取保护措施，进而限制电流所产生的热效应及火花、电弧的放电能量实现防爆的。可见本质安全电路的安全程度较高，但因其电路的能量很低（最大功率约为25W），所以应用范围受到限制。在煤矿井下，本质安全型电气设备主要用于通信、信号、监控监测以及测量仪器仪表等。22第一节矿用电气设备的分类及要求

2.本质安全型电气设备的等级与类型本质安全型电气设备根据其安全程度不同分为ia和ib两个等级。ia等级的安全程度高于ib等级，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。23第一节矿用电气设备的分类及要求本质安全型电气设备类型有单一式和复合式２种。单一式本质安全型电气设备是指其内部所有电路都是本质安全电路的设备，如携带式测量仪表等。复合式本质安全型电气设备是指一部分电路是本质安全电路，另一部分电路是非本质安全电路的设备，如隔爆兼本安型电磁启动器、通信系统等。24第一节矿用电气设备的分类及要求单一式本质安全型电气设备的防爆性能，主要取决于电路的电气参数。但对于复合式本质安全型电气设备，还必须在结构上采取措施，以防非本质安全电路的危险电量窜入本质安全电路。25第一节矿用电气设备的分类及要求3.本质安全型电气设备的有关技术要求（1）外壳防护。本质安全型电气设备外壳的防护等级应根据使用场所而定，煤矿井下本质安全型电气设备的防护等级应不低于IP54。26第一节矿用电气设备的分类及要求（2）连接外电路用的连接装置。①本质安全电路的接线端子应设置在单独的接线盒内，如与非本质安全电路的接线端子放置在同一个接线盒内，两端子之间的距离应不小于50mm，否则应采用绝缘隔板或接地金属板进行隔离。27第一节矿用电气设备的分类及要求②各个本质安全电路接线端子的裸露导体部件之间应有足够的电气间隙；连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其他导体部件之间的最小电气间隙应不小于3mm。③用于连接外部本质安全电路的插头和插座与连接非本质安全电路的插头和插座应是分开的，并且不能互换，以防插错。28第一节矿用电气设备的分类及要求（3）保护性元件。在电源输出端或含有电容、电感的电路中，为了限制电流过大或电容、电感元件储能过多使放电火花能量超过规定值而影响防爆性能，需要使用保护元件。保护元件主要有限流元件、分流元件、限压元件、隔离元件和安全栅等。29第一节矿用电气设备的分类及要求三、防爆型电气设备的要求(一)通用要求防爆电气设备的通用要求是指各种防爆电气设备都必须具有的性能。在《爆炸性环境第１部分：设备通用要求》（GB3836.1—2010）标准中，对防爆电气设备的通用要求有：防爆设备的温度、外壳、接地、连接件、紧固件、接线盒、联锁装置、绝缘套管和引入装置等。30第一节矿用电气设备的分类及要求

1.温度（1）环境温度。防爆电气设备的使用环境温度为-20～+40℃。（2）表面温度。当电气设备表面可能堆积煤尘时，表面温度不应超过150℃。因为当电气设备表面堆积的煤尘达到一定厚度，并且表面温度达到200℃时，很容易发生自燃。当电气设备不会堆积煤尘或采取密封防尘、通风等措施防止堆积煤尘时，其最高表面温度不应超过450℃。31第一节矿用电气设备的分类及要求

2.外壳材质防爆电气设备外壳如采用塑料外壳，应采用经规定试验合格的不燃或阻燃材料制成。煤矿井下手持式或支架式电钻（及其附带的插接装置）、携带式仪器仪表、灯具的外壳，可采用抗拉强度不低于120MPa，且按《煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则》（GB/T13813—2008）规定的摩擦火花试验方法考核合格的轻合金制成。32第一节矿用电气设备的分类及要求

3.连接件与紧固件连接件是置于接线盒内，用于与外部电缆或导线进行电气连接的端子、螺钉或其他零件。连接件必须保证导线连接可靠，在振动和温度的影响下，连接不松动，不产生火花、过热和接触不良等现象。33第一节矿用电气设备的分类及要求常见的紧固件包括螺栓（螺钉）、螺母和弹簧垫圈。对保证专用防爆型式或用于防止触及裸露带电零件所必需的紧固件，只允许用工具才能松开或拆除。对于要求使用特殊紧固件的防爆设备，必须用特殊紧固件。34第一节矿用电气设备的分类及要求

4.联锁装置与绝缘套管为防止误操作或带电检修造成触电或瓦斯、煤尘爆炸事故，防爆设备必须设置联锁装置。需按顺序操作的防爆电气设备，应具有机械联锁装置。为保持专用防爆型式用的联锁装置，其结构应保证非专用工具不能轻易解除其作用。35第一节矿用电气设备的分类及要求对于固定在设备外壳隔板上用于将导线穿过隔板的绝缘套管，应安装牢固，在接线和拆线中应保证所有部位均不转动。36第一节矿用电气设备的分类及要求

5.接地电气设备金属外壳接地的目的是保证在外壳意外带电时的人身安全和防止漏电产生火花。井下电气设备外壳应设置内、外接地螺栓。内接地螺栓用于将电气设备金属外壳接到接地网上；外接地螺栓用于将外壳在安装处就近接地。接地螺栓应用不锈材料制成，或进行电镀等防锈处理。37第一节矿用电气设备的分类及要求

6.接线盒与电缆引入装置电气设备与电缆的连接必须采用防爆接线盒。接线盒内应有足够的尺寸以方便电缆的连接。接线盒内裸露导体间的电气间隙、爬电距离必须符合相应防爆类型标准的规定。38第一节矿用电气设备的分类及要求电缆引入装置是指将电缆引入电气设备或接线盒内部的过渡装置，矿用电缆引入装置应具有防止电缆拔脱或扭转的夹紧装置。常用的电缆引入装置有压盘式引入装置、压紧螺母式引入装置和浇铸固化填料密封式引入装置，其结构分别如图8-1、图8-2和图8-3所示，其中压盘式引入装置、压紧螺母式引入装置中所用的密封圈材料，应弹性良好，不易老化、龟裂，硬度满足要求。39第一节矿用电气设备的分类及要求40第一节矿用电气设备的分类及要求41第一节矿用电气设备的分类及要求42第一节矿用电气设备的分类及要求（二）防护等级防爆电气设备的外壳应达到一定的防护等级标准。防护等级是指防爆电气设备的防外物能力和防水能力。防外物能力是指防止外部固体进入设备内部和防止人体触及设备内部带电或运转部位的性能；防水能力是防止外部水分进入设备内部造成有害影响的性能。43第一节矿用电气设备的分类及要求防护等级用字母IP连同两位数字表示，如IP54。IP是防护等级标志，第一位数字表示防外物等级，由0至6，共分7级；第二位数字表示防水等级，由0至8，共分9级。表示防外物和防水等级的数字越大，防护等级越高。44第一节矿用电气设备的分类及要求（三）电气间隙和爬电距离的要求电气间隙是指2个裸露导体之间的最短空间距离。爬电距离是指2个裸露导体之间沿绝缘材料表面的最短距离。45第一节矿用电气设备的分类及要求为了避免电气设备由于绝缘强度降低而产生相间弧光短路和弧光对地放电现象，井下电气设备必须满足电气间隙和爬电距离的要求。46第一节矿用电气设备的分类及要求（四）闭锁装置的要求电气设备尤其是隔爆型电气设备设置闭锁装置的目的是：防止随意操作电气设备或在电气设备不完善的情况下产生明火；防止因误操作造成人身触电和机电事故。电气设备常用的闭锁装置有电气闭锁和机械闭锁2类。47第一节矿用电气设备的分类及要求1.电气闭锁电气闭锁分为电路内部闭锁和电路外部闭锁。电路内部闭锁是利用串联在电路中的电气触点的开闭实现闭锁控制的，如漏电闭锁、风电闭锁等。48第一节矿用电气设备的分类及要求电路外部闭锁是当电气设备带电时，有危险的可拆卸部分取不下来，或可拆卸部分取下时，不能给设备送电。如BGP系列高压防爆配电装置的电气闭锁。49第一节矿用电气设备的分类及要求2.机械闭锁机械闭锁也称机械联锁，它是利用机械机构实现闭锁的装置，常用的机械闭锁装置有：开关门、盖与操作手把的闭锁；2个交流接触器之间的联锁；电磁启动器的停止按钮与隔离开关的闭锁等。50第一节矿用电气设备的分类及要求

四、矿用电气设备的选用原则井下选用电气设备，必须符合《煤矿安全规程》的规定，如表8-2所示。普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓度小于1.0％以下的地点使用，并实时监测使用环境的瓦斯浓度。井下防爆型的通信、照明、信号和控制等装置，应优先采用本质安全型。51第一节矿用电气设备的分类及要求52第一节矿用电气设备的分类及要求应当根据安装地点的危险等级、危险物质的组别和级别、电气设备的种类和使用条件选用防爆设备。所选防爆设备的组别和级别不应低于该环境中危险物质的组别和级别。当存在2种以上危险物质时，按危险程度高的物质选择。53第二节主要矿用隔爆电气设备

一、矿用高压隔爆电气设备(一)矿用隔爆型高压配电箱矿用隔爆型高压配电箱适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下，用作高压配电开关、控制保护变压器及高压电动机。目前使用的有BGP和PJG等系列。54第二节主要矿用隔爆电气设备BGP系列隔爆型高压配电箱，采用高压真空断路器，额定短路开断电流有效值可达10kA以上；采用电子综合保护装置及压敏电阻，具有漏电、过流、短路、绝缘监视、失压及操作过电压等保护功能。机芯本体使用小车机构，维修方便。55第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构BGP9L-6A隔爆型高压配电箱的结构如图8-4所示，其壳体为一长方形箱体，通过箱体中间的隔板将箱体分为前后两个空腔。56第二节主要矿用隔爆电气设备57第二节主要矿用隔爆电气设备箱体的前腔装有机芯小车，小车上装有真空断路器，隔离插销动触头，电压、电流互感器，压敏电阻（或阻容保护装置），继电保护装置。箱体中间的隔板上装有6个隔离开关静触头座，上面3个为电源端，下面3个为负荷端；58第二节主要矿用隔爆电气设备中间隔板上还装有一个穿墙式七芯接线柱，用以连接一次和二次电路。后腔上部为进线腔，3根导电杆作为贯穿母线，固定在箱体两侧的绝缘座上。后腔下部为出线腔，装有负荷出线大线嘴和供控制、监视信号连线的小线嘴。在出线端口装有零序电流互感器。59第二节主要矿用隔爆电气设备箱门为活节式压紧门，用可转动的活节螺栓上的螺母和压铁将门法兰与箱体法兰紧固，这样可减少门与箱体的紧固螺栓数量，使开、关门的速度加快。门上装有断路器分闸和合闸按钮、试验按钮、保护指示灯、电流表、电压表和有功电度表等。60第二节主要矿用隔爆电气设备箱体右侧有断路器操作手把和隔离开关操作手把。可手动分、合断路器和隔离开关。断路器还可通过门上的分、合按钮电动分、合闸。61第二节主要矿用隔爆电气设备为保证安全，配电箱设有以下安全联锁装置：（1）隔离插销在合闸位置时，箱门不能打开；箱门打开后，隔离插销不能进行合闸操作。（2）断路器在合闸位置时，隔离插销不能进行分、合闸操作。62第二节主要矿用隔爆电气设备2.电路的基本构成BGP9L-6A隔爆型高压配电箱由电源部分、过载保护电路、短路保护电路、漏电保护电路、绝缘监视保护电路和试验电路等组成。63第二节主要矿用隔爆电气设备3.保护装置的整定（1）漏电保护的整定。操作保护插件上的整定开关，一次零序电流可整定在0.5A、1.0A、2.0A、4.0A、6.0A。二次零序电压可整定在3V、5V、10V、20V、25V。动作时间可整定在0.1s、0.5s、1.0s、1.5s、2.0s。64第二节主要矿用隔爆电气设备（2）过载保护的整定。操作过载整定倍数开关，可将过载动作电流整定在电流互感器二次额定电流（5A）的0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0倍，共9个挡位。操作过载延时整定开关，可整定过载保护动作的延时时间，分4个挡位，各挡位延时时间如表8-3所示。65第二节主要矿用隔爆电气设备66第二节主要矿用隔爆电气设备（3）短路保护的整定。操作短路整定倍数开关，可将短路保护的动作电流整定在电流互感器二次额定电流（5A）的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10倍共10个挡位。短路电流在1.2倍整定值时，动作时间不大于0.1s。67第二节主要矿用隔爆电气设备（二）矿用隔爆型变压器矿用变压器是指用来向井下低压动力设备供电的主要变电设备。按结构和防爆性能的不同分为矿用一般型和矿用隔爆型2类。矿用一般型变压器的冷却介质是绝缘油，矿用隔爆型变压器的冷却介质是空气，因此矿用隔爆型变压器也称为干式变压器。68第二节主要矿用隔爆电气设备矿用隔爆型变压器具有防爆性能，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的工作面平巷，可与高、低压开关组成移动变电站，也可作为独立变压器单独使用。当作为独立变压器单独使用时，设有联锁装置和急停按钮，在紧急情况下能切断进线高压电源。在干式变压器壳体内的器身上装有温度监视元件，能实现超温报警。69第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构以KBSG系列矿用隔爆型变压器为例，其外形有2种基本结构：一种是上盖开启的箱式隔爆结构，用于800kVA及以上产品，它由铁芯、绕组、瓦楞箱体、上盖及分接变换法兰盒、连接组法兰盒、高低压侧接线盒和凸缘滚轮等组成；70第二节主要矿用隔爆电气设备另一种是两端开启的箱式隔爆结构，用于630kVA及以下的产品，它由铁芯、绕组、瓦楞箱体、高低压侧端盖及接线盒、分接变换法兰盒、连接组法兰盒、高低压侧接线盒和移动拖架及凸缘滚轮等组成。71第二节主要矿用隔爆电气设备为防止变压器过热运行，隔爆外壳采用瓦楞钢板（波纹形）结构，增加散热面积外，同时在变压器的上夹件中部装设温度继电器，当变压器上部温度超过继电器的温度动作值时，立即发出报警信号。72第二节主要矿用隔爆电气设备在高低压侧接线盒上设有电气联锁装置，一旦操作失误，在没切断电源的情况下打开接线盒时，高压配电装置立即自动跳闸，确保人身和设备安全。在没有电气联锁装置的法兰盖上，都设有“严禁带电开盖”的警告标志，以提醒操作人员必须断电后开盖。73第二节主要矿用隔爆电气设备变压器的高压额定电压有6kV和10kV，低压额定电压有1.2kV/0.693kV和0.693kV/0.4kV。在变压器的分接变换法兰盒内有供调整电压用的分接抽头，用来变换高压线圈的分接头，电压的调节范围为额定电压的±5%。74第二节主要矿用隔爆电气设备2.安全使用的要求

（1）矿用隔爆型变压器应按铭牌数据规范运行。（2）矿用隔爆型变压器应按如下程序进行停、送电操作：停电时，先停低压，后停高压；送电时，先合高压，后合低压。75第二节主要矿用隔爆电气设备（3）矿用隔爆型变压器可根据电网电压值变化进行高压电压分接变换。变换时，先切断低压负荷和高压侧电源，打开箱体上部的分接变换法兰盒盖，变换分接抽头的连接片，连接片所在位置及对应的电压值76第二节主要矿用隔爆电气设备如表8-4所示，电压的调节范围为额定电压的±5%。当电网电压波动经常超出允许范围时，为保证设备的安全运行，必须调整电网供电电压。77第二节主要矿用隔爆电气设备（4）改变变压器低压侧的接线方式时，必须首先切断电源，然后打开低压侧连接组变换法兰盒，变换低压侧联结组标号，特别注意不能将螺母、垫片等落在变压器箱体内，一旦落入必须设法取出。78第二节主要矿用隔爆电气设备（5）变压器在运行中如出现紧急情况或负荷侧发生故障来不及处理时，可按下变压器高压侧急停按钮，使高压配电装置迅速跳闸。79第二节主要矿用隔爆电气设备（6）变压器在运行中因温度过高引起温度继电器报警时，应立即切断电源，查明原因、排除故障，待变压器温度降至报警温度以下后，方可合闸送电。否则即使排除故障，合闸后仍然报警。热敏温度继电器的报警动作值为（145±8）℃。80第二节主要矿用隔爆电气设备（三）矿用隔爆型组合式移动变电站矿用隔爆型组合式移动变电站将井下中央变（配）电所或采区变（配）电所的6kV（或10kV）高压电变换为1140V或660V低压电，直接送到工作面向综合机械化采掘设备供电。矿用隔爆型组合式移动变电站的主要型号有KBSGZY型、KSGZY型、KBSGZY-T型和KSGJY型。81第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构矿用隔爆型组合式移动变电站是由高压侧配套装置、矿用隔爆型干式变压器和低压侧配套装置组合而成的移动式成套装置。KBSGZY矿用隔爆型组合式移动变电站的外部结构如图8-5所示。82第二节主要矿用隔爆电气设备83第二节主要矿用隔爆电气设备移动变电站高压侧配套装置由高压负荷开关或高压真空开关组成。高压负荷开关由能带负载操作的刀开关和隔爆外壳构成，在正常情况下，主要用于分、合空载干式变压器，特殊情况下可带负载分闸；84第二节主要矿用隔爆电气设备高压真空开关是能与移动变电站配合使用的高压真空配电箱，用于对干式变压器及以下的低压侧设备实现不频繁通、断操作并起保护作用，即当高压真空开关负荷侧出现过载、短路、欠电压等故障时，能自动分断电路。85第二节主要矿用隔爆电气设备移动变电站低压侧配套装置由低压馈电开关或低压保护箱组成。低压馈电开关用作对用电设备实现不频繁通、断操作并起保护作用，即当电路出现过载、短路、欠电压或绝缘电阻低于规定值时，能自动分断电路；低压保护箱用来分配低压侧的负载，对过载、短路、漏电、绝缘、欠电压进行检测，并反馈到高压真空开关实现保护。86第二节主要矿用隔爆电气设备2.电气保护KBSGZY矿用隔爆型组合式移动变电站具有过载、短路、欠压、漏电等保护功能。KBSGZY矿用隔爆型组合式移动变电站的电气保护原理如图8-6所示。87第二节主要矿用隔爆电气设备88第二节主要矿用隔爆电气设备高压侧的电阻RA、二极管VD和按钮SB2、SB3等组成高压电缆监视电路，其中，SB3为闭锁按钮，当开关箱盖打开或没盖严时，SB3闭合，直接短接电阻RA，使变（配）电所内的高压配电箱不能合闸；SB2为紧急跳闸按钮，当按下SB2时，使高压电缆中的监视线与地线短接，造成变（配）电所内的高压配电箱跳闸断电。89第二节主要矿用隔爆电气设备二、矿用低压隔爆开关煤矿井下应用较多的低压隔爆开关主要有馈电开关和电磁启动器两大类。馈电开关是带有自动跳闸装置的供电开关，主要用于煤矿井下变（配）电所或配电点，作为低压配电总开关或分支开关使用，目前使用较多的隔爆型真空馈电开关有KBZ、KJZ、DKZB等系列。90第二节主要矿用隔爆电气设备真空馈电开关均采用真空断路器和电子保护装置，随着单片机的应用，新型智能化开关正在取代电子保护装置而获得广泛应用。91第二节主要矿用隔爆电气设备电磁启动器主要用于控制井下鼠笼型异步电动机，并具有一定的保护功能。矿用隔爆型电磁启动器的型号较多，主要有BQD、QJZ、QBZ、DQZBH等系列，其结构和使用方法基本相同，只是控制和保护方式有所区别。92第二节主要矿用隔爆电气设备(一)KBZ-500、630/1140（Y）矿用隔爆型真空馈电开关KBZ-500、630／1140（Y）矿用隔爆型真空馈电开关，适用于煤矿井下额定电压660V/1140V、电流至630A的电网中，作为移动变电站用开关或单独作为配电总开关、分支开关使用，也可用于控制大容量不频繁启动的电动机。93第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构（1）隔爆外壳。KBZ-500、630／1140（Y）矿用隔爆型真空馈电开关采用装在橇形底座上的方形隔爆外壳。壳体上部为接线腔，接线腔内装所有主电路和控制电路的接线端子。壳体两侧各有2个大线嘴、1个小线嘴。壳体下部为主腔，内装真空断路器、控制芯板和阻容吸收装置ZR等。94第二节主要矿用隔爆电气设备开关前门为平面止口式，并与外壳右侧的电源开关QS之间有机械闭锁，保证只有关闭前门后，才能接通电源，必须切断电源方可打开前门。开门时，断开电源开关，拧进闭锁螺杆，上提左侧固定于铰链上的操作手把，即可通过转动打开前门；关门时，顺序相反。95第二节主要矿用隔爆电气设备开关前门上装有：①试验选择开关SA；②显示插件XS。③瓷盘电位器RP；96第二节主要矿用隔爆电气设备④分、合闸按钮2SB、1SB，漏电试验按钮4SB和补偿按钮3SB；⑤电流表（A）、电压表（V）、毫安表（mA）和千欧表（kΩ）。97第二节主要矿用隔爆电气设备（2）真空断路器QF。真空断路器QF安装在主腔中央偏右侧，用来接通、分断被控电路，故障时自动跳闸断电。其结构及工作原理如图8-7所示。98第二节主要矿用隔爆电气设备99第二节主要矿用隔爆电气设备真空开关管的动导电杆，由调整螺栓和触头弹簧与摆动板相连。当电磁铁未通电时，反力弹簧使真空开关管处于断开位置。当电磁铁通电时，衔铁带动摆动板转动使真空开关管闭合，同时衔铁推动拉杆使搭扣器到达半轴的上方。100第二节主要矿用隔爆电气设备电磁铁的通电时间为100～400ms，断电后搭扣器搭在半轴上，保证开关管处于闭合状态。若要使开关管断开，必须转动半轴才能脱扣，能够转动半轴的机构有3个：欠压脱扣器、分励脱扣器和手动脱扣按钮。101第二节主要矿用隔爆电气设备欠压脱扣器的线圈Q在电路正常工作时处于通电吸合状态，当发生欠压或过载时，Q失电释放，由弹簧推动铁芯向上跳起，使半轴转动脱扣。分励脱扣器的线圈F正常时不通电，发生过载或短路时通电，铁芯上行，带动半轴转动脱扣。当过载超过3倍或发生短路时，由分励脱扣器使断路器脱扣，其脱扣速度比欠压脱扣器快3倍。102第二节主要矿用隔爆电气设备在维修调整或处理电气故障时，按下壳体右侧下方的脱扣按钮，可实现手动机械脱扣。此外，断路器上还装有：

①为电子脱扣器保护插件BC提供主电路电流信号的电流电压变换器3TA。当主电路流过500A或630A电流时，3TA对应输出15V电压。

②与真空开关管同步动作的辅助触点QF1～QF5。103第二节主要矿用隔爆电气设备（3）控制芯板。安装在主腔内左侧，其正面装有：①熔断器1FU～4FU。②漏电保护插件LC。③电子脱扣器保护插件BC（实现短路、过载和欠压保护）。104第二节主要矿用隔爆电气设备④时间继电器KT、控制合闸的中间继电器HZ、控制断路器合闸电磁铁HT的闭锁继电器BS。⑤

660V、1140V改接端子等。控制芯板的反面装有：①控制变压器1TC。②三相电抗器SK。105第二节主要矿用隔爆电气设备③磁放大器2TC。④滤波电容C4、C6和扼流线圈EL。⑤漏电试验及补偿用电阻RS。106第二节主要矿用隔爆电气设备

2.电气保护KBZ-500、630／1140（Y）矿用隔爆型真空馈电开关具有欠压、过载、短路、漏电闭锁、漏电保护等保护功能和电容电流补偿功能，并可外接远方分励按钮。107第二节主要矿用隔爆电气设备（二）BQD系列矿用隔爆型真空电磁启动器BQD系列矿用隔爆型真空电磁启动器，用于电压660V或380V电路中控制和保护鼠笼型异步电动机。具有短路、过载、断相、欠电压、过电压保护和主电路漏电闭锁等保护功能。108第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构BQD系列矿用隔爆型真空电磁启动器由隔爆外壳和安有若干电气元件的主腔芯板组成。隔爆外壳为圆筒形、转盖式结构，上部有接线盒，右侧手把用来操作隔离换向开关QS，并与停止按钮和转盖之间有机械闭锁，保证在断电状态下，才能打开转盖；如打开转盖，隔离开关不能合闸送电。109第二节主要矿用隔爆电气设备主腔芯板上的主要电气元件有：①真空接触器KM，用于接通或断开主回路。②隔离换向开关QS，用来隔离电源，在停机时实现换向。③JDB综合保护器，实现短路、过载、断相和漏电闭锁保护。110第二节主要矿用隔爆电气设备④阻容吸收装置ZR，实现操作过电压保护。⑤中间继电器K、变压器T、熔断器1FU、2FU、整流桥VD1-4和就地启动、停止按钮SB

Q1、SB

T1等。111第二节主要矿用隔爆电气设备2.电路及其功能BQD系列矿用隔爆型真空电磁启动器的电气原理如图8-8所示。该类矿用隔爆型真空电磁启动器可就地控制和远方控制，并可实现顺序控制。112第二节主要矿用隔爆电气设备113第二节主要矿用隔爆电气设备接通隔离换向开关QS，变压器T有电，JDB保护器有电，并开始对负荷侧电缆和电动机进行绝缘检测。当绝缘不低于设定值时，接点K34（3、4号）闭合，为启动做好准备。按下启动按钮SBQ1，中间继电器K吸合，整流桥VD1-4有电，真空接触器KM有电吸合，电动机启动，同时切断JDB的漏电检测电路。114第二节主要矿用隔爆电气设备当真空接触器刚通电时，它的2个线圈KM的部分绕组被KM2短接，因而线圈中通过较大的电流而使接触器可靠吸合。真空接触器吸合后，KM2断开，两线圈全部串联在整流桥输出端，以较小的电流维持真空接触器的吸合。115第二节主要矿用隔爆电气设备当电路在运行中发生短路、过载和断相故障时，JDB保护器中K34断开→K断电释放→KM断电释放→电路断电。116第二节主要矿用隔爆电气设备（三）QJZ-300/1140（J）矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器QJZ-300/1140（J）矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器的额定电流为300A，额定电压为1140V，用于直接停止或远距离启动和停止额定容量为15～440kW的鼠笼型异步电动机。117第二节主要矿用隔爆电气设备如果改变控制变压器和信号变压器的接线，并拨动漏电闭锁组件的钮子开关至660V位置，该类真空电磁启动器也可以控制额定电压为660V、额定容量为9～250kW的鼠笼型异步电动机。118第二节主要矿用隔爆电气设备1.结构QJZ-300/1140（J）矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器由隔爆外壳、折页式控制元件芯板、固定式千伏级元件芯板和真空隔离换向开关组等4部分组成。119第二节主要矿用隔爆电气设备（1）隔爆外壳。隔爆外壳分为主腔和接线箱2部分。主腔的前门为平面止口式。前门上装有启动按钮1SB、复位按钮SBR、试验开关1SA和各种信号指示灯。开关打开时，前门支承在壳体左侧的铰链上。120第二节主要矿用隔爆电气设备（2）折页式控制元件芯板。打开前门，拧松右侧的锁紧螺栓，脱开挂钩，可将整个折页门绕折页轴转动而拉出壳外。其上装有本安电路变压器TC2、小控制变压器TC4、直流继电器1K～5K、熔断器1FU、2FU及整流桥VD1～VD4、电源延时组件DSZ、信号整定组件XZZ、保护组件BHZ、漏电闭锁组件LDZ、先导控制组件XDZ、电流检测组件JCZ和中间继电器2KM～4KM等。121第二节主要矿用隔爆电气设备（3）固定式千伏级元件芯板。位于折页门内侧，其上装有真空接触器KMV、控制变压器TC1、信号变压器TC3和千伏级熔断器1FUH～4FUH等。（4）真空隔离换向开关组。真空隔离换向开关组QS由真空触头组1QS和换向触头组2QS组成，位于壳内右侧，由启动器正面的操作手把控制，手把有正—断—反三个位置。122第二节主要矿用隔爆电气设备用于在电动机停止时换向，并可在接触器故障时切断负荷电流。隔离开关与停止按钮及前门之间有机械闭锁，按下停止按钮，可转动隔离开关；只有隔离开关在“断”位时，方可打开前门。123第二节主要矿用隔爆电气设备2.控制方式QJZ-300/1140（J）矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器具有远控、近控和程序控制3种方式。远控时，将控制方式开关2SA置于远控位置。124第二节主要矿用隔爆电气设备3.电气保护QJZ-300/1140（J）矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器具有短路、过载、断相、失压、过压、漏电闭锁、真空接触器漏气闭锁和防止控制回路发生短路时自启动保护等功能，并有显示各类故障和运行状态的指示灯。启动器本身带有试验开关，将其拨至相应位置，可检查各种保护工作的可靠性。125第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理

一、隔爆型电气设备的失爆现象失爆是指防爆型电气设备失去了防爆性能。防爆型电气设备失爆后，其产生的电火花或能量有可能引起周围瓦斯、煤尘的爆炸或电气火灾。针对隔爆型电气设备而言，失爆是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。井下隔爆型电气设备常见的失爆现象有5种。126第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理1.隔爆外壳的失爆现象（1）使用未经国家授权检验单位发证的单位生产的防爆部件。（2）隔爆外壳有裂纹、开焊或严重变形长度超过50mm，同时凹坑深度超过5mm。（3）隔爆外壳的非加工面有氧化层脱落（大于实际壁厚15%或深度超过0.5mm、面积大于1cm2）。127第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（4）电气闭锁不起作用，或机械闭锁装置不全、变形、损坏而不起作用。（5）隔爆室腔观察窗的透明件松动、破裂。（6）螺纹隔爆结构中，最少啮合扣数与最小拧入深度不符合表8-5规定的数值，或用手能再拧入半圈以上。（7）接线柱、绝缘套管烧毁，使两个空腔连通。128第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理129第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理2.隔爆接合面的失爆现象（1）接合面的宽度、最小有效宽度、间隙不符合表8-6规定的数值。130第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理131第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（2）操纵杆或转轴的直径d与接合面宽度L不符合表8-7规定的数值。132第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（3）转盖式或插接式隔爆接合面的宽度小于25mm，或间隙大于0.5mm。（4）接合面上产生的机械伤痕，宽度与深度大于0.5mm；其长度使剩余无伤接合面有效宽度小于规定宽度的2/3。（5）接合面或加工面上有锈迹，用棉丝或布擦过后仍留有锈蚀斑痕。133第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（6）隔爆电动机转轴与轴孔在正常工作时产生摩擦。（7）接合面上有严重锈蚀，用正常操作方法不能打开门、盖。（8）接合面的表面粗糙度：平面结构大于6.3μm，操纵杆大于3.2μm。134第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理3.用螺栓固定的隔爆接合面的失爆现象（1）缺螺栓、螺母或弹簧垫圈。（2）弹簧垫圈未压平或螺栓松动。（3）螺栓或螺孔滑扣，或螺栓折断在螺孔中。（4）紧固用螺孔周围的宽度及不透螺孔底部的厚度小于螺栓直径的1／3，或小于3mm。135第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（5）螺栓拧入螺孔深度不符合相关规定。规定为：钢紧固螺栓拧入螺孔长度应不小于螺栓直径，铸铁、铜铝件不小于螺栓直径的1.5倍。（6）同一部位的螺栓、螺母规格不一致，或螺母未上满扣。（7）隔爆接合面法兰厚度小于原设计厚度的85%。136第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理4.电缆引入装置的失爆现象（1）闲置的接线嘴没有分别用密封圈、挡板、金属挡环依次装入并压紧，缺项、不按顺序装入或没压紧，有一项不合格者即为失爆。（2）压盘式线嘴压紧后，压盘与线嘴之间没有余量或密封圈未压实、未放正，单手扳动压盘式线嘴有明显晃动。137第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（3）螺母式线嘴，在螺母与密封圈之间没有加金属挡环。（4）电缆未压紧，单手在线嘴附近能来回抽动或转动电缆。（5）挡板、金属挡环直径与线嘴直径之差大于2mm，挡板厚度小于（2±0.18）

mm；金属挡环厚度小于1mm、开口等。138第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（6）密封圈破损、老化、变形、变质、失去弹性，硬度达不到邵氏硬度45～60度的要求。（7）密封圈尺寸或配合间隙不符合要求，内径与电缆外径之差大于1mm。139第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（8）密封圈外径D与线嘴内径之差超过下列规定:①小线嘴D≤20mm，1mm。②中线嘴20＜D≤60mm，1.5mm。③大线嘴D＞60mm，2mm。140第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（9）密封圈的单孔穿进多根电缆。（10）密封圈割开套在电缆护套上，或没有完全套在电缆护套上。（11）密封圈与电缆护套、线嘴之间有包扎物。（12）一个电缆引入装置内使用多个密封圈。141第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理5.隔爆型插接装置的失爆现象（1）煤电钻插销连接器的电源侧应接插座，负荷侧应接插销，如接反为失爆。（2）电压在1140V以上的插接装置，没有电气联锁为失爆。（3）电源电压低于1140V的插接装置，缺少防止突然拔脱的联动装置为失爆。142第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（4）插销在触头断开的瞬间，外壳隔爆接合面的最大直径差W和最小有效宽度L不符合表8-8规定的数值。143第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理二、《煤矿安全规程》的有关规定（1）《煤矿安全规程》第452条规定：防爆电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。144第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（2）《煤矿安全规程》第488条规定：①电气设备的检查、维护和调整，必须由电气维修工进行。高压电气设备的修理和调整工作，应有工作票和施工措施。②高压停、送电的操作，可根据书面申请或其他可靠的联系方式，得到批准后，由专责电工执行。145第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理③采区电工，在特殊情况下，可对采区变电所内高压电气设备进行停、送电的操作，但不得擅自打开电气设备进行修理。146第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（3）《煤矿安全规程》第489条规定：井下防爆电气设备的运行、维护和修理，必须符合防爆性能的各项技术要求。防爆性能遭受破坏的电气设备，必须立即处理或更换，严禁继续使用。147第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（4）《煤矿安全规程》第490条对电气设备的检查、调整做出了规定：使用中的防爆电气设备的防爆性能检查，每月1次，每日应由分片负责电工检查1次外部。148第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理（5）《煤矿安全规程》第491条规定：①电气设备使用的绝缘油的物理、化学性能和电气耐压试验，每年应进行1次，但对操作频繁的电气设备使用的绝缘油，应每6个月进行1次耐压试验。149第三节矿用隔爆型电气设备的防爆管理②油断路器经3次切断短路故障后，其绝缘油应加试1次耐压试验，并检查有无游离碳。③不符合标准的绝缘油必须及时处理或更换。油浸电气设备的绝缘油量应定期检查，并保持规定的油量。④更换和试验矿用设备绝缘油应有记录。150一、紧固件类紧固件应齐全、完整、可靠。同一部位的紧固件（螺母、螺栓）其规格要求一致。螺栓的裸露部分一般不得超过三扣，否则，本设备为不完好。凡用螺栓连接紧固的部件，其间夹有弹性物者（如密封圈和橡套电缆）可不再加弹簧垫圈。隔爆外壳结合面的紧固件（螺栓、螺母）要上满扣，不满扣为失爆。紧固螺钉伸入螺孔长度应不小于螺纹直径的尺寸（铸铁、铜、铝件等不小于直径的1.5倍）如螺孔深度不够螺纹直径尺寸，则螺钉必须拧满螺孔，否则，均属失爆。隔爆结合面紧固件（螺栓）应加装弹簧垫圈或背帽（用弹簧垫圈时其规格应与螺栓保持一致，紧固程度应以将其压平为合格），螺栓松动，无弹簧垫圈（或背帽）和弹垫不合格均为失爆。第四节井下防爆电气设备完好标准1511、防爆上盖紧固螺栓短，不露丝为失爆（标准为露出1～3个螺距），太长不完好第四节井下防爆电气设备完好标准1522、缺少弹簧垫圈或螺栓为失爆3、螺丝所垫弹簧垫太大，属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1534、使用双弹簧垫,属于失爆5、防爆面螺栓未上紧（以弹簧垫圈压平为准）、垫圈失效或压不平,属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1546、防爆面规格螺栓不一致,属于失爆7、喇叭嘴缺螺栓,属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1558、进线未压紧,属于失爆9、喇叭嘴未拧紧，手能晃动,属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准15610、螺母式引入装置紧不到位，用一只手能使压紧螺母向紧的方向旋进超过半圈,属于失爆11、螺栓（或螺孔）滑扣，属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准157二、接线装置类不使用的进出线嘴要分别用密封圈和挡板依次装入、压紧后封堵，否则为失爆。螺旋式进出线嘴如上金属圈时应装在挡板外面，否则也属于失爆。第四节井下防爆电气设备完好标准1581、胶圈薄或无胶圈导致接线嘴与接线腔直接接触（俗称“亲嘴”，如下图喇叭嘴亲嘴），属于失爆2、把胶圈割开使用，属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1593、高压铠装电缆接线盒

高压铠装电缆接线盒没有灌绝缘胶，绝缘胶没有灌到电缆端分口以上或采用压盘式均属于失爆。第四节井下防爆电气设备完好标准1604、电缆压扁量超过规定（压叠式线嘴压紧电缆的压扁量不超过电缆直径的10%）5、挡板小挡板、金属圈外径与进线装置内径间隙大于2mm（厚度小于2mm，挡板直径在110mm及以上时厚度小于3mm,所有挡板应镀锌）第四节井下防爆电气设备完好标准1616、一处进线装置的密封圈单孔内传进多根电缆,属于失爆7、闲置进线装置内无挡板第四节井下防爆电气设备完好标准1628、利用开关控制装置出入动力线，属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1639、进线装置无金属圈,属于失爆10、密封圈上反,属于失爆合格不合格第四节井下防爆电气设备完好标准16411、喇叭嘴内钢圈，挡板生锈，属于不完好第四节井下防爆电气设备完好标准16512、接线嘴旋入深度不够6扣（旋入深度应不小于6扣，外露3扣），属于失爆正确拧入不合格拧入第四节井下防爆电气设备完好标准166三、橡套电缆的接线要求橡套电缆的护套伸入接线腔器壁内要符合5-15mm的要求，小于5mm为失爆；大于15mm为不完好。当粗电缆穿不进接线嘴时，可将伸入器壁部分的护套锉细。第四节井下防爆电气设备完好标准1671、电缆护套进入接线室5～15mm为合格第四节井下防爆电气设备完好标准1682、大于15mm为不完好第四节井下防爆电气设备完好标准1693、小于5mm为失爆第四节井下防爆电气设备完好标准1704、进出线嘴应平行压紧，两压紧螺丝

入扣差应不大于5mm，下图均为不完好第四节井下防爆电气设备完好标准1715、电缆在引入装置能轻易来回抽，属于失爆第四节井下防爆电气设备完好标准172四、电缆破口、鸡爪子、羊尾巴、明接头1、破口：①橡套电缆的护套损坏，露出芯线或露出屏蔽层者；②橡套电缆的护套损坏伤痕深度达最薄处二分之一以上，长度达20mm，或沿周长三分之一以上者。出现以上四种情况之一者（包括安全火花型电气元件）均为电缆不合格接头，均属防爆电气设备的安全隐患点。2、鸡爪子：①橡套电缆的连接不采用硫化热补或同等效能的冷补者；②橡套电缆（包括通讯、照明、信号、控制以及高低压橡套电缆）的连接不采用接线盒的接头；③铠装电缆的连接不采用接线盒或不灌注绝缘充填物和充填不严密（漏出芯线）的接头。3、羊尾巴：在供配电电缆的末端不接装防爆电气设备或防爆元件者为羊尾巴。距离电气设备接线嘴（包括五小电气元件）2米内的不合格接头或明线破口者均属羊尾巴。

4、明接头：电气设备与电缆有裸露的导体或明火操作者均为明接头。第四节井下防爆电气设备完好标准1731、鸡爪子2、羊尾巴第四节井下防爆电气设备完好标准1743、明接头电气设备与电缆有裸露的导体或明火操作者均为明接头。4、电缆破皮露芯线第四节井下防爆电气设备完好标准1755、橡套电缆护套损坏橡套电缆护套损坏伤痕深度达最薄处1/2，长度达20mm以上或沿圆长三分之一以上第四节井下防爆电气设备完好标准176五、隔爆结合面防爆隔爆电气设备是危险性较大的特种设备，一旦隔爆面产生锈迹、锈斑，使接触面接触不严，有害介质就会趁机而入，腐蚀机内零件及绕组绝缘。同时，隔爆接合面必须保持标准规定的长度、间隙及粗糙度。防爆电气一旦失爆，腔体内出现的电火花、电弧、热表面和灼热颗粒等就有可能点燃矿井瓦斯、煤尘，造成瓦斯、煤尘爆炸事故的发生，后果不堪设想。为此，在维修这类