煤礦井下電網(wǎng)可能造成的危害及安全用電措施的探討

1、潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文目 錄摘 要11井下電氣設(shè)備的工作條件及類(lèi)型21.1礦井供電的特殊環(huán)境21.2觸電的危險(xiǎn)性與觸電對(duì)人體傷害21.3觸電對(duì)人體的傷害的幾個(gè)因素32井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因52.1電纜或電氣設(shè)備本身的原因52.2 因施工安裝不當(dāng)引起漏電52.3 因管理不當(dāng)引起漏電52.4 因維修操作不當(dāng)引起漏電62.5 因意外事故引起漏電63 井下電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害83.1人身觸電83.2引起沼澤氣及煤塵爆炸83.3使電雷管無(wú)準(zhǔn)備引爆83.4燒損電氣設(shè)備83.5引起短路事故93.6嚴(yán)重影響生產(chǎn)94 安全用電的一般措施104.1井下變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地104.2 預(yù)防漏電觸電的措施1

2、0致 謝12參考文獻(xiàn)13第12頁(yè)煤礦井下電網(wǎng)可能造成的危害及安全用電措施的探討摘 要煤礦供電安全，是保證生產(chǎn)的重要條件。由于井下電氣設(shè)備的工作環(huán)境特殊，所處的工作面空間狹窄，人體觸及電氣設(shè)備機(jī)會(huì)多。還有落矸和片幫，電氣設(shè)備還經(jīng)常受砸和受壓，極易發(fā)生漏電。易引起火災(zāi)和沼氣、煤塵爆炸的危險(xiǎn)；長(zhǎng)期漏電可能發(fā)展為短路故障；有時(shí)漏電流還會(huì)引起雷管超前引爆。因此，必須采取有效措施，預(yù)防這類(lèi)電氣事故的發(fā)生。該文從井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因，分析了漏電的危害，提出了安全用電的措施。關(guān)鍵詞：井下 供電安全 安全用電措施1井下電氣設(shè)備的工作條件及類(lèi)型1.1礦井供電的特殊環(huán)境1.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，礦井深度不斷增

3、加，瓦斯、地溫及礦壓等災(zāi)害因素增多，加上管理不善等因素，煤礦重大事故時(shí)有發(fā)生。重特大事故多為瓦斯、煤塵爆炸事故，我們知道造成爆炸的因素有三種：瓦斯?jié)舛?16；高溫火源650750；空氣中含氧量12，三者缺一不可。據(jù)有關(guān)資料不完全統(tǒng)計(jì)，1983年1989年所發(fā)生的96 次特大瓦斯事故中，由電火花引爆的次數(shù)占46.9。某省將1980年 2002年全省內(nèi)發(fā)生的3人以上瓦斯事故統(tǒng)計(jì)：因煤礦停電、停風(fēng)造成 事故占496。因此，杜絕電氣故障，對(duì)于防止重大事故有著十分重要的意義，本文就常見(jiàn)的幾種井下電事故作了分析并提出安全用電措施。 2.煤礦用電管理中存在的問(wèn)題：由于管理不當(dāng)，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。

4、電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時(shí)間一久將使絕緣老化而漏電；電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會(huì)使絕緣因受潮而漏電。電氣設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行造成絕緣老化損壞而漏電。電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期被煤石堵塞風(fēng)道，造成通風(fēng)不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。對(duì)已受潮或遭水淹的電氣設(shè)備，未經(jīng)嚴(yán)格的干燥處理和對(duì)地絕緣電阻耐壓試驗(yàn)，又投入運(yùn)行，極有可能發(fā)生漏電或其它電氣故障。1.2觸電的危險(xiǎn)性與觸電對(duì)人體傷害 1.觸電的危險(xiǎn)性 (1)一般情況下，觸電對(duì)人身造成的危害要么是電擊，要么則是電傷 電擊是指電流通過(guò)人體內(nèi)部，造成人體內(nèi)部組織的損傷和破壞，這是最危險(xiǎn)的觸電，大多數(shù)能致人死亡。電傷是指強(qiáng)電流瞬間通過(guò)人體的某一

5、局部或電弧對(duì)人體表面的燒傷，使外表器官遭到破壞，當(dāng)燒傷面不大時(shí)，不至于有生命危險(xiǎn)，電擊的危害高于電傷。 (2)短路與過(guò)載及其危害 供電系統(tǒng)在發(fā)生短路的時(shí)候，系統(tǒng)中的電流是正常工作電流的l倍有時(shí)甚至達(dá)到幾十倍。電氣設(shè)備在這種情況下很容易受到破壞。短路電流如果不能及時(shí)得到切除，就很有可能使電纜著火，進(jìn)而引起井下火災(zāi)。另一方面短路電流產(chǎn)生的電弧還可能點(diǎn)燃瓦斯或煤塵，因此礦井的安全也會(huì)受到嚴(yán)重威脅。在煤礦井，由于各種各樣的原因都會(huì)使電氣設(shè)備頻繁超載運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)過(guò)載后，繞組電流密度增加溫度急劇增高，碾度升高到超過(guò)電機(jī)絕緣材料所允許的限度時(shí)，電機(jī)繞組在一定的時(shí)間內(nèi)就會(huì)燒毀，繼而又會(huì)造成短路現(xiàn)象。1.3觸電

6、對(duì)人體的傷害的幾個(gè)因素 1.通過(guò)人體電流的大小一般情況下，通過(guò)人體的電流越大、人體的生理反應(yīng)越明顯、越強(qiáng)烈，生命的危險(xiǎn)性也就越大。而通過(guò)人體的電流大小則主要取決于：（l）施加于人體的電壓，電壓越高，通過(guò)人體的電流越大；（2）人體電阻的大小，人體電阻與皮膚干燥、完整、接觸電極的面積以及人體的接觸電壓有關(guān)。一般情況下，人體電阻可按10002000歐姆考慮，而潮濕條件下的人體電阻約為干燥條件下的1/2。人體電阻越小，危險(xiǎn)性越大。 2.電流通過(guò)人體的持續(xù)時(shí)間通電時(shí)間越長(zhǎng)，電擊傷害程度越嚴(yán)重。通電時(shí)間短于一個(gè)心臟周期時(shí)（人的心臟周期約為 75 毫秒），一般不至于發(fā)生有生命。危險(xiǎn)的心室纖維性顫動(dòng)；但若觸電

7、正好開(kāi)始于心臟周期的易損傷期，仍會(huì)發(fā)生心室顫動(dòng)，一旦發(fā)生心室顫動(dòng)，如無(wú)及時(shí)地?fù)尵?，?shù)秒鐘至數(shù)分鐘之內(nèi)即可導(dǎo)致不可挽回的生物性死亡。 3.電流通過(guò)人體的途徑電流通過(guò)人體不存在不危險(xiǎn)的途徑，以途徑短、而且經(jīng)過(guò)心臟的途徑的危險(xiǎn)性最大，電流流經(jīng)心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)而致死，較大電流還會(huì)使心臟立刻停止跳動(dòng)。在通電途徑中，從左手至胸部的通路為最危險(xiǎn)。 4.通過(guò)電流的種類(lèi)人體對(duì)不同頻率電流的生理敏感性是不同的，因而不同種類(lèi)的電流對(duì)人體的傷害程度也就有區(qū)別。工頻電流對(duì)人體傷害最為嚴(yán)重；直流電流對(duì)人體的傷害則較輕；高頻電流對(duì)人體的傷害程度遠(yuǎn)不及工頻交流電嚴(yán)重。 5.人體狀況電對(duì)人體的傷害程度與人體本身的狀況有密切關(guān)

8、系。人體狀況除人體電阻外，還與性別、健康狀況和年齡等因素有關(guān)。主要表現(xiàn)為兒童、婦女，患有心臟病或中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人，瘦小的人遭受電擊后的危險(xiǎn)性則會(huì)較大。 6.作用于人體的電壓觸電傷亡的直接原因在于電流在人體內(nèi)引起的生理病變。顯然，此電流的大小與作用于人體的電壓高低有關(guān)。電壓越高，電流越大，更由于人體電阻將隨著作用于人體的升高而呈非線性急劇下降，致使通過(guò)人體的電流顯著增大，使得電流對(duì)人體的傷害更加嚴(yán)重。2井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因2.1電纜或電氣設(shè)備本身的原因（1）敷設(shè)在井下巷道內(nèi)的電纜，由于井下環(huán)境潮濕，且運(yùn)行多年，其絕緣老化或潮氣 入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣阻抗偏

9、低或發(fā)生漏電。在這種供電系統(tǒng)中，還會(huì)因偶然的過(guò)電壓沖擊，使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性漏電。（2）開(kāi)關(guān)設(shè)備長(zhǎng)期使用，接線板潮濕可能造成漏電；其內(nèi)部元件（主要使控制變壓器、 接觸器、繼電器、線圈等）或?qū)Ь€，因某種原因使絕緣惡化、導(dǎo)線頭碰殼也會(huì)造成漏電；自動(dòng)饋電開(kāi)關(guān)中的過(guò)流繼電器，當(dāng)調(diào)整螺桿擰得過(guò)低時(shí)也會(huì)因相對(duì)地放電而造成漏電。2.2 因施工安裝不當(dāng)引起漏電 （1）電纜施工接線錯(cuò)誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會(huì)發(fā)生漏電；橡套電纜接頭違反施工工藝要求，如不用電纜線盒的連接和明接頭等，這些接法都破壞了橡套的絕緣，在井下潮氣的侵蝕下易發(fā)生漏電，此外，這些接法的機(jī)械強(qiáng)度都較低，容易被拉斷而造成漏

10、電。（2）電纜與設(shè)備連接時(shí)，由于芯線接頭不牢固，封堵不嚴(yán)、壓板不緊，運(yùn)行或移動(dòng)時(shí)造成接頭脫落或接頭松動(dòng)，使相線于金屬外殼直接搭接而漏電，或者是因接頭發(fā)熱過(guò)度使絕緣損壞而漏電。（3）橡套電纜懸掛方法違反規(guī)定，采用鐵絲或銅絲懸掛，時(shí)間一長(zhǎng)，就可能發(fā)生漏電。（4）開(kāi)關(guān)或其它電氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯(cuò)誤，或接線頭送脫碰殼，當(dāng)合閘通電時(shí)便發(fā)生漏電。 2.3 因管理不當(dāng)引起漏電 （1） 由于管理不當(dāng)，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時(shí)間一久將使絕緣老化而漏電；電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會(huì)使絕緣因受潮而漏電。 （2） 電氣設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行造成絕緣老化損壞而漏電

11、。 （3） 電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期被煤石堵塞風(fēng)道，造成通風(fēng)不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。 （4）對(duì)已受潮或遭水淹的電氣設(shè)備，未經(jīng)嚴(yán)格的干燥處理和對(duì)地絕緣電阻、耐壓試驗(yàn)，又投入運(yùn)行，極有可能發(fā)生漏電或其它電氣故障。 2.4 因維修操作不當(dāng)引起漏電 （1） 工人工作時(shí)勞動(dòng)工具（鍬、鎬、釬等）易將電纜割傷或碰傷，造成漏電。此外采 機(jī)械移動(dòng)時(shí)，由于司機(jī)人員照顧不到，使供電電纜受到拉、擠、壓、絞等作用，也可能造成漏電。（2） 冷、熱補(bǔ)的橡套和澆灌的電纜接頭，由于芯線連接不牢固、絕緣膠澆灌不均勻，以及硫化熱補(bǔ)或冷補(bǔ)質(zhì)量低劣，故在運(yùn)行期間芯線接頭容易發(fā)熱，使油和絕緣膠往外滲漏，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)產(chǎn)生漏電。（3） 開(kāi)關(guān)設(shè)備檢

12、修后，殘留在開(kāi)關(guān)內(nèi)的線頭、金屬碎片等未能清理干凈，或?qū)⑿×慵c電工工具等忘在開(kāi)關(guān)內(nèi)，如果這些東西碰到相線，送電后就會(huì)發(fā)生漏電。（4） 修理電氣設(shè)備時(shí)，由于停送電操作失誤、帶電操作或施工不慎，可能造成人身接觸及一相漏電。 （5） 開(kāi)關(guān)分、合閘時(shí)，由于滅弧機(jī)構(gòu)有故障，造成電弧熄滅困難、電弧接觸外殼而漏電。此外，當(dāng)發(fā)生漏電而切斷總電源后，為找漏電支路而分別強(qiáng)行送電也是造成重復(fù)漏電的原因。2.5 因意外事故引起漏電 （1） 井下電纜常因頂板失落、礦車(chē)出軌、支柱傾倒等意外機(jī)械事故所損傷而導(dǎo)致漏電。 （2） 井下電纜因短路故障造成局部對(duì)地絕緣損壞，當(dāng)處理短路故障后未經(jīng)對(duì)地絕緣電阻測(cè)而恢復(fù)送電時(shí)，就會(huì)發(fā)生漏

13、電。 （3） 大氣過(guò)電壓沿下井電纜侵入，擊穿其對(duì)地絕緣而發(fā)生漏電。圖11 深井供電系統(tǒng)3 井下電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工作人員和生產(chǎn)機(jī)械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致以下危險(xiǎn)： 3.1人身觸電當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外殼時(shí)，就 會(huì)導(dǎo)致人身觸電事故。此時(shí)如地電流的一部分將要從人體流過(guò)，其數(shù)值大到一定程度就會(huì)造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護(hù)套而暴露在空氣中的芯線時(shí)一種更加嚴(yán)重的人身觸電，此時(shí)，入地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對(duì)工作人員的危險(xiǎn)性更大。3.2引起沼澤氣及煤塵爆炸我國(guó)大部分煤礦有沼氣喝煤塵爆炸的危險(xiǎn)

14、，當(dāng)井下空氣中 沼氣活煤塵達(dá)到爆炸濃度且有能量達(dá)到 0.28mj 的點(diǎn)火源時(shí)，就會(huì)發(fā)生沼氣活煤塵爆炸。井下的點(diǎn)火源絕大部分是電火花，而漏電所產(chǎn)生的電火花則占有相當(dāng)?shù)谋壤?dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，在接地點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點(diǎn)燃沼氣和煤塵。 3.3使電雷管無(wú)準(zhǔn)備引爆在其通過(guò)的路徑上會(huì)產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定差的兩點(diǎn)相接，就可能發(fā)生電雷管無(wú)準(zhǔn)備爆炸的事故。3.4燒損電氣設(shè)備 長(zhǎng)期存在的漏電電流，尤其是兩相經(jīng)過(guò)度電阻接地的漏電電流，在通過(guò)設(shè)備絕緣損壞處時(shí)將散發(fā)出大量的熱，使絕緣進(jìn)一步損

15、壞，甚至使可燃性材料（如非阻燃性橡套電纜）著火燃燒。 3.5引起短路事故 據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有30%的單相接地故障發(fā)展為短路。從而造成更大的電氣故障。對(duì)礦井安全造成嚴(yán)重威脅。漏電故障發(fā)展為短路的原因是很簡(jiǎn)單的，長(zhǎng)期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進(jìn)一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路。 3.6嚴(yán)重影響生產(chǎn)按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴(yán)重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時(shí)，多則達(dá)幾個(gè)班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電停電事故。另一方面，停電使局扇停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，沼氣積聚，反過(guò)來(lái)又威脅了礦井的安全。4 安全用電的一般措施4.1井下變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地煤

16、礦井下變壓器中性點(diǎn)接地是引起觸電危險(xiǎn)的因素之一，也是引起井下電火災(zāi)與瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的因素之一，因此煤礦安全規(guī)程第四百四十三條中規(guī)定：嚴(yán)禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。變壓器中性點(diǎn)接地供電方式有一定的優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下的問(wèn)題。分析以下二種情況： 1.人身觸電電流太大在中性點(diǎn)接地供電系統(tǒng)中，三相對(duì)地電壓 即為相電壓人身觸電電流為相電壓與人身電阻的比值，井下空氣潮濕，人身電阻r取1000 ，380v的供電系統(tǒng)，人身觸電電流： =220ma。人身觸電安全電流為30mas，通過(guò)人身50ma電流就可能致人死亡，可見(jiàn)變壓器中性點(diǎn)直接接地供電方式人身觸電構(gòu)成威脅很大。 2.單相接地短

17、路電流太大容易引起供電設(shè)備和電纜損壞或爆炸著火事故：同時(shí)接地點(diǎn)產(chǎn)生很大電弧，容易引起瓦斯和煤塵爆炸事故。4.2 預(yù)防漏電觸電的措施 由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，發(fā)生漏電與人身觸電的幾率遠(yuǎn)比一般地面工業(yè)高，因此，必須采取有效措施，預(yù)防這類(lèi)電氣事故的發(fā)生。結(jié)合煤礦井下的具體情況，可采取以下措施： 1) 加強(qiáng)井下電氣設(shè)備的管理和維護(hù)，定期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，性能指標(biāo)達(dá)不到要求的，應(yīng)立即更換。2) 將帶電導(dǎo)體、電氣元件和電纜接頭等，都封閉在堅(jiān)固的外殼內(nèi)。在電氣設(shè)備的外殼與蓋子間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置，以保證未合上外蓋前不能接通電源，或者在接通后，便不能打開(kāi)外蓋。這一措施有效地防止了因帶電檢修而造成

18、的觸電事故。 3) 加強(qiáng)手持式電動(dòng)工具把手的絕緣。這類(lèi)把手在正常時(shí)本來(lái)是不帶電的，但當(dāng)帶電部分的絕緣損壞時(shí)，把手便有可能帶電引起觸電事故，所以必須在把手上再加一層絕緣套，已形成雙重保護(hù)。 4) 對(duì)人身接觸機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、照明設(shè)備及信號(hào)裝置的額定電壓不得超過(guò)127v，而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在 1242v 以內(nèi)。 5) 井下配電變壓器的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小漏電或觸電電流。井下若采用中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)，則發(fā)生漏電或人身觸電的情況就有所不同，此時(shí)，漏電活觸電電流入地后就直接經(jīng)過(guò)接地極回到變壓器的中性點(diǎn)。由于接地極的電阻很?。〝?shù)歐姆），

19、使得電源相電壓幾乎全部加在漏電過(guò)渡電阻或人體電阻上，危險(xiǎn)性極大。致 謝綜上所述，在我們的工作中，只有認(rèn)識(shí)和掌握了電的性能和它的規(guī)律，才能利用電能來(lái)為我們更好的服務(wù),才能為煤礦的安全做出貢獻(xiàn)，今后我國(guó)煤炭工業(yè)應(yīng)加強(qiáng)用電管理，預(yù)防事故發(fā)生，促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)是我在尊敬的指導(dǎo)教師季曉偉的悉心指導(dǎo)下完成的，在與季老師相處的這段時(shí)間里，他熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益。并且，我學(xué)到了很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還在治學(xué)、生活和做人方面也學(xué)到了很多東西，這對(duì)我以后的路將是一筆寶貴的財(cái)富，借此設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向幾個(gè)月以來(lái)一直指導(dǎo)、關(guān)心我的老師表示誠(chéng)摯