防爆工培训教案

防爆工培训教案这次防爆培训共分为三个部分：一、井下电气设备的防爆原理；二、井下电气三大保护；三、井下防爆检查标准分析。

1-1 井下电气设备的防爆原理一、为什么要进行防爆矿井的环境中含有瓦斯和煤尘。

矿井瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），还有少量的二氧化碳（CO2）和氮气（N2），有时也有少量的乙烷（C2H2）及硫化氢（H2S）等，其中那个甲烷约占90%以上。

甲烷（CH4）是一种无色、无臭、无味的气体，比空气轻，比重为0.554。

它本身无毒，但在空气中含量增加时，氧的含量会相对地减少，当甲烷含量达到43%，就会使人窒息；如果含量增加至57%以上，人就有致命的危险。

甲烷在空气中的含量较低时，遇火可以燃烧；当含量在5%~16%之间，一遇火花（如电弧、电火花等）就可能引起比重；瓦斯浓度为8.5%左右，最易爆炸，而且爆炸压力最大，对人和矿井的威胁最大。

井下的煤尘也能发生爆炸。

当煤尘粒度在0.75~1微米之间，空气中每立方米的含量达30~3000克，并遇到高于700~800℃的点燃温度时，就发生爆炸。

煤尘爆炸比瓦斯爆炸有更大的破坏力。

由上可知，为了防止瓦斯和煤尘的爆炸，对电气设备进行防爆是必须的，而且一般从两方面来进行防爆。

一方面要限制它们在空气中的含量，加强矿井通风，减少瓦斯和煤尘的浓度（对煤尘还可用洒水的方法）；另一方面是消除火源或降低火源的温度，使之低于瓦斯和煤尘的点燃温度。

二、怎么对电气设备进行防爆在矿井中能够引起瓦斯和煤尘爆炸的火源有很多种，其中电火花及电气设备的电弧是引起瓦斯煤尘爆炸的主要原因。

电气设备的防爆措施，一般有下列三种方式：（1）采用隔爆外壳的结构，即将电气元件安装于坚固的不传爆的外壳中，使爆炸只发生在外壳内部。

一般动力设备多采用此法。

（2）应用安全火花原理，即限制热源强度，将电火花能力限制在不足以引起瓦斯煤尘爆炸的范围内。

这种方法只用于低压通讯、信号、测量仪表、遥控和自动控制系统中。

（3）用超前切断电源的方法。

对照明灯具、放炮器和电缆等，采用超前切断电源的方法来达到防爆目的。

三、防爆电气设备的类型及标志1.电气设备的防爆类型主要有以下几种：（1）矿用隔爆型（d）是指当外壳内发生瓦斯爆炸，不能使外壳破裂变形，也不能引燃壳外瓦斯或煤尘，即具有耐爆性或隔爆性的电气设备，它广泛使用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中的如防爆开关、防爆电动机等。

（2）增安型（e）在煤矿一、二级瓦斯矿？井采区进风巷道中的固定电气设备可以采用增安型（3）本质安全型（i）是指电气系统及设备在正常和故障状态下产生的火花和温度都不能引起爆炸性混合物爆炸的电气设备。

这种类型多用于通讯、信号和自动化系统中。

（4）正压型（p）是指向外壳内通入正压新鲜的空气或充入惰性气体，以阻止外部爆炸混合物进入内部的电气设备。

煤矿中基本上不采用此种类型的电气设备。

（5）充油型（o）是指将可能产生火花、电弧或危险温度的带电部分，浸在油中，使其不引起油面上爆炸混合物爆炸的电气设备。

（6）充砂型（q）（7）浇封型（m）（8）无火花型（n）（9）气密型（h）（10）特殊型（s）补充：一、ExibIEx：防爆电气设备总标志；ib：ib等级本质安全型电气设备I：I类，表示煤矿用。

二、Ex dⅡBT3Ex：防爆电气设备总标志；d：隔爆型；Ⅱ:Ⅱ类，表明是工厂用；B：属于Ⅱ类B级防爆设备，最大试验安全间隙介于0．5—0．9mm之间；T3：温度组别为T3组，设备周围环境中爆炸混合物的自燃温度在200一300℃之间，设备表面最高允许温度为200℃。

三、Exd I/ⅡBT3Ex：防爆电气设备总标志；d：隔爆型；I/ⅡBT3：适用于煤矿井下除有瓦斯外，正常情况下还有Ⅱ类B级T3组可燃气体的环境。

四、ExdibIEx：防爆电气设备总标志；dib:隔爆兼本质安全型，其中本质安全电路为ib级；I:I类，表示煤矿用。

四、隔爆型电气设备的防爆原理和要求1.对隔爆型电气设备外壳的要求隔爆外壳的耐爆性，这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，外壳不会被破坏，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。

为此，隔爆外壳应具有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。

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产生的高温气体或火焰，通过外壳各结合面的间隙喷向壳外时能够得到足够的冷却，使之不会点燃壳外爆炸性混合物。

2．如何保证隔爆型电气设备的耐爆性能隔爆外壳应具有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。

由于外壳内的最大爆炸压力不是一个定值，因而按防爆国家标准的规定．对隔爆外壳的强度作如下要求：将瓦斯含量为9．8％土o．5％的瓦斯空气混合物注入已制好的隔爆外壳内，进行三次火花引爆试验，测定每次的爆炸压力，并将其中最大的份炸压力定为参考压力；要求外壳必须能承受上述参考压力的1.5倍，但最低不小于3．5×105Pa。

在设计阶段，可参考表3—9所给的压力值进行外壳的强度计算隔爆型照明灯具的保护罩应采用钢化玻璃；有机玻璃高温时会软化，因此只适宜做观察孔的外壳。

除材质外，为保证隔爆外壳的耐爆性，在结构上还必须防止发生压力重叠。

3.隔爆间隙的防爆原理（1）熄火作用（2）冷却作用当结合面间隙小于临界间隙时，壳内的爆炸火焰经过间隙即被熄灭。

点燃爆炸性混合物的必要条件是在有限的燃烧生成物中要有足够的能量。

当法兰间隙中的火焰通道足够长时，由于间隙的冷却作用，穿过间隙的火焰得到充分的冷却，其温度降低到点燃外壳外部的爆炸性混合物所需的最低温度以下，所以不会传爆。

4.隔爆结合面的要求要求隔爆结合面具有一定的间隙、宽度和光洁度。

（1）转盖或插盖式隔爆面的宽度不小于25毫米，间隙不大于0.5毫米。

（2）静止隔爆面的间隙与接合面宽度如下表：3）活动部分（操纵杆及电机轴）隔爆接合面间隙1-5接合面宽度如下表：（隔爆结合面的防锈蚀是影响隔爆性能的主要因素之一。

因此隔爆结合面须有防锈措施，如电镀、磷化、涂204-1防锈油等，不准涂漆。

因为漆膜在高温作用下易分解，使得结合面间隙变大，并且漆膜分解产生物是易于传爆的气体，这些都会影响隔爆外壳的隔爆性能。

1-2井下电气三大保护一、保护接地所谓保护接地，就是用导体把电气设备中的所有正常不带电的外露金属部分相埋在地下的接地极连接起来。

由于有了保护接地，就可将带电设备外完的对地电压降低到安全数值，一旦人体接触这些外完。

不致发生触电危险．从而保证人身安全。

保护接地的作用，如图2—1所示。

在中性点不接地的供电系统中，人身触电电流值I h的大小，取决于电网的电压值、电网的对地电容值和绝缘电阻值(见图2一1b)。

显然，这对于没有设置漏电保护装置的高压供电系统，尤其危险。

图2一1b是装有保护接地时的情况。

这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，接地电流将通过人身电阻与接地装置电阻并联入地，再通过其它两相对地绝缘电阻和电容回到电源。

由于接地装置的分流作用，通过人身电流就大大减小。

通过人身电流与通过接地极电流有如下关系：I e'/I h'=R h/R e所以通过人身的电流为：I h'=I e'R Reh式中：R e——接地电阻，Ω;I e'——通过接地极的入地电流，A;R h——人身电阻，Ω;I h'——通过人身的电流，A.可见，接地电阻R e愈小，则通过人身的电流I h'也愈小，电流大部分内接地极入地，即I h'《I h，足以防止人身触电事故的发生。

另外，由于装设了保护接地装置，产生漏电时，漏电电流将经接地装置入地．即使漏电电路由于设备外壳离地或接触不好而产生裸露的电火花，但由于接地装置的分流作用，大大减少了电火花能量，从而减少厂瓦斯、煤尘爆炸的可能性。

因此，电气设备的金属外壳，凡绝缘损坏可能带有危险电压者，必须接地。

如电气设备的工作电压低于安全电压者(如36v)，也就无需接地了。

图2-2 井下接地网示意图1——接地母线；2——辅助接地母线；3——主接地极；4——局部接地极；5——漏电保护辅助接地极；6——电缆；7——电缆接地层；8——井下主变电所；9——采区变电所；10——配电点；11——电缆接线盒；12——连接导线；13——接地导线；14——电缆连接器；15——煤电钻综合保护装置；16——采煤机；17——带式输送机；18——移动变电站井下保护接地网如图2-2所示。

主要由主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线；接地导线和连接导线、接地支线等几部分组成。

(1)主接地极和接地母线主接地极在井下主副水仓各设一块。

采用面积不小于0.75米2，厚度不小于5毫米的钢板制成。

如果矿井水为含酸性，应采用锅炉钢板作为接地极材料。

与主接地极相连的接地母线，采用截面不小于100毫米2镀锌扁钢或截面不小于50毫米2的裸铜线。

(2)局部接地极采区变电所、配电点、固定机电硐室、高压接线盒、母线盒、单独设置的固定高压配电装置等，都必须装设局部接地极。

但为了减少在工作面设备的漏电流，工作面移动电气设备不设置局部接地极。

局部接地极用面积不小于0.6米2，厚度不小于3毫米的镀锌或镀锡钢板制成。

当使用铁管作局部接地极时，直径不得小于35毫米、长度不得小于1.5米、在管子上至少要钻20个直径不小于5毫米的透眼，便于往里灌盐水，以降低接地电阻值。

局部接地极接地引线应采用断面不小于50毫米2的镀锌铁线或25毫米2的裸铜线。

(3)辅助接地母线采区变电所、采区配电点及其他机电硐室则应设置辅助接地母线。

辅助接地母线应采用断面不小于100mm2的镀锌扁钢(或镀锌铁线)或断面不小于25 mm2的棵铜线。

接地母线和辅助接地母线均应分别和主接地极、局部接地极连接。

接地极、局部接地极连接。

连接接地极的导线应采用断面不小于50 mm2的镀锌扁钢(或镀锌铁线)或断面不小于25 mm2的裸铜线。

(4)连接导线和接地导线各个电气设备的金属外壳、铠装电缆的钢带(或钢丝)和铅包，均应通过单独的连接导线直接与接地母线或辅助接地母线连接。

连接导线和接地导线均应采用断面不小于50 mm2的镀锌扁钢(镀锌铁线)或断面不小于25 mm2的裸铜线。

对于移动式电气设备，应用橡套电缆的接地线芯进行连接，并要求每一移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过1Ω。

此外，与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，也应可靠接地。

低于或等于127v的电气设备的接地导线和连接导线，可采用断面不小于6 mm2的裸铜线。

禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。

在矿井中禁止使用无接地线芯(或无其他可供接地的护套，如铅皮、铜皮套等)的橡套电缆或塑料电缆。