礦用電氣設(shè)備

1、第八講 煤礦常用防爆電氣設(shè)備礦用電氣設(shè)備分為防爆型和非防爆型兩類，礦用防爆型電氣設(shè)備屬于第類防爆電氣設(shè)備（工廠用屬于類）。礦用防爆電氣設(shè)備的外殼上和設(shè)備銘牌上都有“Ex”標(biāo)志。凡沒有“Ex”標(biāo)志的均為非防爆型，礦用一般型就是非防爆型，它的標(biāo)志為“KY”一、礦用防爆電氣設(shè)備防爆原理與類型（第五章 第一節(jié)）當(dāng)瓦斯?jié)舛仍?%16%范圍內(nèi)，又遇到火源（明火、電火花、金屬碰撞火花）或650以上的高溫?zé)嵩淳蜁l(fā)生爆炸；瓦斯?jié)舛仍?.2%8.5%時(shí)最易引爆；瓦斯?jié)舛仍?.5%時(shí)爆炸壓力最大。當(dāng)煤塵粒度在1m1mm范圍內(nèi)，揮發(fā)指數(shù)超過10%，懸浮在空氣中的含量30 gm33000gm3時(shí)，又遇到700850的

2、高溫?zé)嵩匆矔l(fā)生爆炸。1.礦用隔爆型電氣設(shè)備將電氣設(shè)備置于隔爆外殼內(nèi)，當(dāng)外部瓦斯進(jìn)入外殼，開關(guān)操作產(chǎn)生的火花就會點(diǎn)燃瓦斯，發(fā)生瓦斯爆炸；但是外殼既不破裂或變形，也不會引燃?xì)ね獾耐咚够蛎簤m，即外殼必須有耐爆和隔爆性能。耐爆性：外殼用鋼板或鑄鋼制成，機(jī)械強(qiáng)度很高，當(dāng)殼內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，外殼不會破裂或變形，高溫氣體不會立即沖出外殼引爆外部瓦斯。隔爆性：外殼各部件之間的隔爆結(jié)合面要有足夠大的寬度、平整光潔的表面，兩個(gè)結(jié)合面結(jié)合形成的隔爆間隙要足夠小。當(dāng)殼內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，火焰通過隔爆間隙向外傳播的過程中，速度不會太快，所經(jīng)過路徑較長，能夠受到足夠冷卻，使其溫度降低到瓦斯點(diǎn)燃溫度（650）以下，不會點(diǎn)燃外部

3、瓦斯。對隔爆結(jié)合面的最大間隙或直徑差W和最小有效長度及螺栓通孔至外殼內(nèi)緣的最小長度的要求見表5-2。表5-2 礦用電氣設(shè)備隔爆外殼隔爆結(jié)合面結(jié)構(gòu)參數(shù) mm結(jié)合面型式隔爆面寬度隔爆面內(nèi)側(cè)與螺栓的距離 允許最大間隙 外殼容積L平面、止口或圓筒結(jié)構(gòu)6.012.525.040.06.08.09.015.00.300.400.500.400.500.60帶有滾動軸承的圓筒結(jié)構(gòu)6.012.525.040.00.400.500.600.400.500.600.80礦用隔爆型電氣設(shè)備的常見失爆現(xiàn)象有：（1）緊固螺栓缺失、長度不足或過長、滑絲，彈簧墊和平墊缺失、直徑過大、彈簧墊失去彈性；（2）隔爆面劃傷、磕碰、

4、銹蝕面積或深度超標(biāo)，隔爆間隙超標(biāo)；（3）電纜密封圈缺失、密封圈內(nèi)徑與電纜直徑差超標(biāo)、密封圈外徑與喇叭口內(nèi)徑不符、缺壓圈、缺密封堵頭，電纜外護(hù)套伸進(jìn)接線盒長度不夠等。隔爆型電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志是Exd。是工廠用。2.礦用本質(zhì)安全型電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路簡稱本安型電路。是指電路系統(tǒng)或設(shè)備在正?；蛟谝?guī)定的故障狀態(tài)下，產(chǎn)生的火花和火花效應(yīng)均不能點(diǎn)燃瓦斯和煤塵。實(shí)驗(yàn)證明，點(diǎn)燃瓦斯所需要的最小能量為0.28mJ。如果恰當(dāng)選擇電路參數(shù)或采取一定的保護(hù)措施，把火花能量限制在0.28mJ以下，它就不會引起瓦斯爆炸。電火花分為電阻性、電容性和電感性三種。電路開關(guān)在開、合過程或電路中發(fā)生短路、開路時(shí)，均能產(chǎn)生電火花，

5、其能量大小取決于電源電壓和回路阻抗。對純電阻電路，火花的能量取決于電壓和電流；對電感電路主要取決于電流和電感；對電容電路主要取決于電壓和電容。電火花能量是決定點(diǎn)燃瓦斯的主要參數(shù)，在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型電路時(shí)，必須限制火花能量。其方法主要有： 合理選擇電氣元件，盡量降低電源電壓； 增大電路中的電阻或利用導(dǎo)線電阻來限制電路中的故障電流； 采取消能措施，消耗或衰減電感元件或電容元件中的能量?？梢?，本質(zhì)安全型電路只能是低電壓小電流電路。它只適于礦井通訊、信號、測量和控制等電路。本質(zhì)安全型設(shè)備可不要隔爆外殼，具有體積小、質(zhì)量輕、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。礦用本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志是Exia或Exib，礦用本安型

6、又分a和b兩個(gè)等級，a等級的安全程度高于b等級。3.礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電氣設(shè)備礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電氣設(shè)備是隔爆型與本安型的組合，它的非本安電路部分置于隔爆外殼中，對外輸出的部分電路是本安電路。隔爆兼本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志是Exdia或Exdib二、礦用電氣設(shè)備的使用場所在井下選擇電氣設(shè)備的類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定選擇。各類礦用電氣設(shè)備的使用場所見表5-4。表5-4各種類型礦用電氣設(shè)備的使用場所 使用場所類 別煤( 巖) 與瓦斯(二氧化碳) 突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域瓦 斯 礦 井井低車場、總進(jìn)風(fēng)巷或主要進(jìn)風(fēng)巷翻車機(jī)硐 室采 區(qū)進(jìn)風(fēng)巷總回風(fēng)巷、主要回風(fēng)巷、采區(qū)回風(fēng)巷、工作面和工

7、作面進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷低瓦斯礦 井* 高瓦斯礦井1高低壓電機(jī)和電氣設(shè)備* 礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用一般型礦用一般型礦 用防爆型礦 用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）2照明燈具* 礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用一般型礦用防爆型礦 用防爆型礦 用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）3通信、自動化裝置和儀表、儀器礦用防爆型（礦用增安型除外）礦用一般型礦用防爆型礦 用防爆型礦 用防爆型礦用防爆型（礦用增安型除外）注：* 使用架線電機(jī)車運(yùn)輸?shù)南锏乐屑把卦撓锏赖臋C(jī)電設(shè)備硐室內(nèi)可以采用礦用一般型電氣設(shè)備（包括照明燈具、通信、自動化裝備和儀表、儀器）；* 煤（巖）與瓦斯突出礦井的井底車場的主泵房內(nèi)，可使用

8、礦用增安型電動機(jī)；* 允許使用經(jīng)安全檢測鑒定，并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的礦燈。一、礦用防爆高壓配電箱（第五章 第二節(jié)）礦用隔爆型高壓配電箱適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下，作為配電開關(guān)或控制保護(hù)變壓器及高壓電動機(jī)。目前使用的有BGP等系列。其型號含義為：B隔爆，G高壓，P配電裝置。1結(jié)構(gòu)圖5-2為BGP9L-6A型配電裝置的外形圖。其殼體為一長方形箱體，通過箱體中間的隔板將箱體分為前后兩個(gè)空腔。 圖5-2 礦用隔爆型高壓配電箱結(jié)構(gòu)圖箱體的前腔裝有機(jī)芯小車，小車上裝有真空斷路器，隔離插銷動觸頭，電壓、電流互感器，壓敏電阻（或阻容保護(hù)）、繼電保護(hù)裝置。箱體中間的隔板上裝有六個(gè)隔離開關(guān)靜觸頭座

9、，上面三個(gè)為電源端，下面三個(gè)為負(fù)荷端；中間隔板上還裝有一個(gè)穿墻式七芯接線柱；用以連接一次和二次電路。后腔上部為進(jìn)線腔，三根導(dǎo)電桿作為貫穿母線，固定在箱體兩側(cè)的絕緣座上。后腔下部為出線腔，裝有負(fù)荷出線喇叭口和供控制、監(jiān)視信號連線的小喇叭口。在出線端口裝有零序電流互感器。箱門為活節(jié)式壓緊門，用可轉(zhuǎn)動的活節(jié)螺栓上的螺母和壓鐵將門法蘭與箱體法蘭緊固，這樣可減少門與箱體的緊固螺栓數(shù)量，使開、關(guān)門的速度加快。門上有斷路器分閘和合閘按鈕、試驗(yàn)按鈕、保護(hù)指示燈、電流表、電壓表和有功電度表等。箱體右側(cè)有斷路器操作手柄和隔離開關(guān)操作手柄，可手動分、合斷路器和隔離開關(guān)。斷路器還可通過門上的分、合閘按鈕電動分、合閘。

10、為保證安全，配電箱設(shè)有以下安全聯(lián)鎖裝置： 隔離插銷在合閘位置時(shí)，箱門不能打開；門打開后，隔離插銷不能進(jìn)行合閘操作。 斷路器在合閘位置時(shí)，隔離插銷不能進(jìn)行分、合閘操作。2工作原理圖5-3為BGP9L-6A型配電箱的電氣原理圖。6kV電壓由電源引至配電裝置的母線室，經(jīng)上隔離開關(guān)1QS、真空斷路器QF、電流互感器的兩個(gè)二次繞組TA1、TA2、下隔離開關(guān)2QS、零序電流互感器TAN輸出至負(fù)荷側(cè)。在真空斷路器的負(fù)荷側(cè)，接有過電壓保護(hù)用的壓敏電阻RV1RV3或阻容吸收裝置，可將因真空斷路器分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的過電壓，限制在2.6倍相電壓峰值以下。圖5-3 BGP9L-6A型配電箱原理接線圖3保護(hù)裝置的整定1）漏電

11、保護(hù)的整定操作保護(hù)插件上的整定開關(guān)，一次零序電流可整定在0.5、1.0、2.0、4.0、6.0A。二次零序電壓可整定在3、5、10、20、25V。動作時(shí)間可整定在0.1、0.5、1.0、1.5、2.0s。2）過載保護(hù)的整定操作過載整定倍數(shù)開關(guān)，可將過載動作電流整定在電流互感器二次額定電流（5A）的0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0倍，共9個(gè)檔次。操作過載延時(shí)整定開關(guān)，可整定過載保護(hù)動作的延時(shí)時(shí)間，分4個(gè)檔次，各檔次延時(shí)時(shí)間見表5-5。表5-5 過載延時(shí)整定表過載保護(hù)整定值的倍數(shù)時(shí) 間 整 定 位 置12341.051.240s60s60s2min2min3m

12、in3min6min1.520s40s30s60s1min1min30s1min30s2min30s211s20s14s30s30s50s50s70s68s8s8s8s3）短路保護(hù)的整定操作短路保護(hù)整定倍數(shù)開關(guān)，可將短路保護(hù)的動作電流整定在電流互感器二次額定電流（5A）的1、2、3、4、5、6、8、9、10倍共10個(gè)檔次。短路電流在1.2倍整定值時(shí)，動作時(shí)間不大于0.1s。二、礦用隔爆型饋電開關(guān)（第五章 第三節(jié)）礦用隔爆型低壓自動饋電開關(guān)廣泛應(yīng)用于井下變電所或配電點(diǎn)，作為配電開關(guān)使用，用來控制和保護(hù)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。如KBZ(DKZB)、BKD、BZKD等系列，采用真空斷路器，其控制和保護(hù)性能較為

13、完善。下面介紹BKD-6301140(660)智能型礦用隔爆型真空饋電開關(guān)。1.用途與結(jié)構(gòu)BKD-630/1140(660) 智能型礦用隔爆型真空饋電開關(guān)，其額定電流為630A，額定電壓為1140V和660V，適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井井下，作為移動變電站低壓側(cè)開關(guān)，或單獨(dú)作為配電系統(tǒng)總開關(guān)或分路配電開關(guān)使用。饋電開關(guān)的隔爆外殼呈方形，分為上下兩個(gè)空腔，即接線腔和主腔。接線腔在主腔的上方，其內(nèi)裝有全部主回路和控制回路的進(jìn)出線端子。接線腔兩側(cè)各有兩個(gè)主回路電纜喇叭口和各有一個(gè)控制回路電纜喇叭口。主腔在接線腔下方，其內(nèi)裝有全部電氣元件。饋電開關(guān)具有過載、短路、過電壓、欠電壓、漏電和漏電閉鎖保

14、護(hù)；具有斷路器故障檢測、保護(hù)功能自檢測試、系統(tǒng)自檢、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能；具有電源、通訊狀態(tài)、運(yùn)行、過載預(yù)警、故障等指示燈和液晶屏信號指示。2.工作原理饋電開關(guān)的電氣原理接線如圖5-4所示。下面介紹其工作原理。圖5-4 BKD-630/1140(660) 智能型隔爆真空饋電開關(guān)原理接線圖3參數(shù)的查看與設(shè)置1）參數(shù)的查看“上/復(fù)位、下/復(fù)位”按鈕為翻頁按鈕，兩按鈕功能相同，只是查看的順序相反。當(dāng)反復(fù)按壓上/復(fù)位按鈕時(shí)，可在液晶屏上依次看到“電壓等級、額定電流、短路倍數(shù)、本機(jī)地址、波特率、總開關(guān)/分開關(guān)”6個(gè)參數(shù)。2）參數(shù)的設(shè)置在系統(tǒng)待命狀態(tài)下，可以對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改。當(dāng)要修改某個(gè)參數(shù)時(shí)（如改變過載、短

15、路保護(hù)整定值），先按“上/復(fù)位”或“下/復(fù)位”按鈕查找到該項(xiàng)參數(shù)，再按“設(shè)置”按鈕，參數(shù)的數(shù)據(jù)變?yōu)榉窗罪@示。此時(shí)按動“上/復(fù)位”或“下/復(fù)位”按鈕即可對參數(shù)值進(jìn)行修改。修改完畢后再按“設(shè)置”按鈕，則又回到查看狀態(tài)，再按“上/復(fù)位”或“下/復(fù)位”按鈕回到系統(tǒng)待命狀態(tài)。本機(jī)地址設(shè)置完后，必須重新上電才有效。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置情況見表5-6。表5-6 饋電開關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定序 號參數(shù)設(shè)定范圍出廠設(shè)定值1電壓等級（0-660V1-1140V）12額定電流（0A630A）6303短路倍數(shù)（3倍10倍）74本機(jī)地址（0126）25波特率（0-2.4kbps1-4.8kbps2-9.6kbps3-19.2kbps

16、）16總開關(guān)/分開關(guān)（1-總開關(guān)0-分開關(guān)）0三、礦用防爆電磁啟動器（第五章 第四節(jié)）隔爆型電磁啟動器是一種組合電器。主要由隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器、繼電保護(hù)裝置、按鈕等元件組成，用來控制和保護(hù)電動機(jī)。礦用隔爆型電磁啟動器型號較多，這里介紹QJZ-400/1140(660) 智能型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電磁啟動器。1. 結(jié)構(gòu)與用途QJZ-400/1140(660) 智能型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電磁啟動器，其額定電流為400A，額定電壓為1140V和660V，適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井井下，用來控制大容量的采掘運(yùn)機(jī)械設(shè)備。啟動器由座在撬形底上的方形隔爆外殼和芯架小車組成。隔爆外殼分接線空腔和主

17、腔，兩個(gè)獨(dú)立的隔爆部分。啟動器前門為快開門結(jié)構(gòu)，門上裝有啟動、停止/測試、上翻/復(fù)位、下翻/復(fù)位、設(shè)置五個(gè)按鈕。還裝有一個(gè)液晶顯示觀察孔，用于了解啟動器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障種類及參數(shù)設(shè)置等。隔離開關(guān)手柄裝在隔爆外殼的右側(cè)，具有正停止反三個(gè)位置，可在電動機(jī)停止時(shí)隔離電源和換向。隔離開關(guān)與接觸器之間，通過隔離開關(guān)的輔助常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)。但在緊急情況下，如接觸器主觸點(diǎn)粘連時(shí)，允許隔離開關(guān)分?jǐn)嘭?fù)荷電路。隔離開關(guān)與前門設(shè)有機(jī)械閉鎖，保證只有隔離開關(guān)在停的位置時(shí)，前門方可打開；前門打開后，不能操作隔離開關(guān)。啟動器的主腔內(nèi)裝有芯架小車，電氣元件均安裝在芯架小車上，啟動器前

18、門打開后，芯架小車可沿導(dǎo)軌拉出，以方便安裝和檢修。芯架小車與箱體采用接插件實(shí)現(xiàn)電氣連接。啟動器具有單臺近控、單臺遠(yuǎn)控、多臺近控、多臺遠(yuǎn)控等控制方式，多臺控制方式為程序聯(lián)鎖控制；具有過載、短路、斷相、漏電閉鎖、過電壓、欠電壓、三相電流不平衡保護(hù)；具有保護(hù)功能自檢測試、系統(tǒng)自檢、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能；具有電源、通訊狀態(tài)、運(yùn)行、過載預(yù)警、故障等指示燈和液晶屏信號指示。2.工作原理啟動器的電氣原理接線如圖5-6所示。圖5-6 QJZ-400/1140(660) 智能型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電磁啟動器原理接線圖3參數(shù)的查看與設(shè)置1）參數(shù)的查看“上/復(fù)位、下/復(fù)位”按鈕為翻頁按鈕，。當(dāng)反復(fù)按壓“上/復(fù)位”按鈕時(shí)，

19、可在液晶屏上依次看到“電壓等級、額定電流、短路倍數(shù)、本機(jī)地址、波特率、是否近控、是否單臺”7個(gè)參數(shù)。按壓“下/復(fù)位”按鈕時(shí)，查看順序與上述相反。2）參數(shù)的設(shè)置在系統(tǒng)待命狀態(tài)下，可以對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改，參數(shù)修改的方法與前述智能型饋電開關(guān)相同。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置情況見表5-8。表5-8 啟動器的參數(shù)設(shè)定序 號參數(shù)設(shè)定范圍出廠設(shè)定值1電壓等級（0-660V1-1140V）12額定電流（0A430A）3003短路倍數(shù)（7倍10倍）84本機(jī)地址（031）25波特率（0-2.4kbps1-4.8kbps2-9.6kbps3-19.2kbps）16是否近控（0-否1-是）17是否單臺（0-否1-是）1四、礦用變壓

20、器和移動變電站（第五章 第五、六節(jié)）1KBSG型礦用隔爆干式動力變壓器KBSG型礦用隔爆干式動力變壓器，用于有爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下，它將6kV電壓降為1.2kV或0.693kV，向動力設(shè)備供電。其外形近似長方形，箱體兩側(cè)為瓦楞形波紋散熱器，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱好。變壓器兩端設(shè)有兩個(gè)獨(dú)力的高、低壓隔爆接線腔，腔內(nèi)有高、低壓套管，供電纜接線用。接線腔還可通過隔爆法蘭面與高、低壓開關(guān)連接。為減小變壓器的空載損耗，鐵心材料采用優(yōu)質(zhì)低損耗的冷軋硅鋼片，斜接縫結(jié)構(gòu)。變壓器采用耐熱性能高的H級絕緣，線圈由聚酰亞胺復(fù)合漆包銅線繞制，在變壓器繞組中嵌埋有溫度繼電器，防止繞組過熱。變壓器高壓繞組設(shè)有-4%和-8%的調(diào)壓分接抽頭，可在斷開高壓電源后，通過改變箱體上部分接盒中連接片的位置，調(diào)