电气设备和保护.ppt

-电气设备和保护,周四一小时培训,电气设备,选型要求,入井前检查,运行规定,电气保护,井底车场、煤巷等不同地点选择设备,检查内容，必要性,额定负荷下运行、电压等级适应、操作规定,短路、过负荷、接地、欠压等,煤矿安全规程电气设备和保护,检修规定,停送电、移动,第一部分 选型时最基本的要求是什么？一、规程规定 第四百四十四条 选用的井下电气设备，必须符合表10的要求。普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓度1.0%以下的地点使用，并实时监测使用环境的瓦斯浓度。,1、什么是设备？设备是人们在生产建设或生活上所需的机械、电器装置，可供长期使用，并在使用中基本保持原有实物形态的物质资料，是固定资产的主要组成部分。煤炭工业企业的设备属于固定资产的，依据目前法规规定、同时具备以下两个条件。1)设备单台单价在2000元及以上；2)耐用年限在1年以上。2、矿用一般型电气设备 专为煤矿井下条件生产的不防爆的一般型电气设备，这种设备与通用设备比较对介质温度、耐潮性能、外壳材质及强度、进线装置、接地端子都有适应煤矿具体条件的要求，而且能防止从外部直接触及带电部分及防止水滴垂直滴入，并对接线端子爬电距离和空气间隙有专门的规定。与一般电气设备不同，它在绝缘、爬电距离、电气间隙、防潮和防尘、井下运行条件诸方面均有特殊要求，铭牌的右上方有明显的“KY”标志。,周四一小时培训,二、相关知识,例如：外壳必须采用不然性或难燃性材料制成；防护等级，一般应不低IP54。外壳的所有紧固件的螺栓直径应不小于M6；设备表面温度应不超过85（电动机和油浸变压器除外）。操作手柄，手轮不高于60。在结构上能防止人接触的部位，可不高于150；电缆引入装置必须能防止电缆扭转、拔脱和损伤，在设备内部应有一定的空间，以保证电缆护套达到一定的长度（8mm）。3、矿用防爆电气设备EX 系指按GB 3836.1-2000标准生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备。包括：1、隔爆型(Exd)6、充砂型(Exq)2、本安型(Exia/Exib)7、无火花型(Exn)3、增安型(Exe)8、浇封型(Exm)4、正压型(Exp)9、气密型(Exh)5、充油型(Exo)10、特殊型(Exs),防爆设备的总标志为EX，电气设备的类型、类别、级别和组别连同防爆设备的总标志一起，构成防爆标志。防爆标志除应制作有防爆电气设备的明显处外，还应在铭牌右上角标“EX”防爆电气设备分两类：I类：矿井用，适用于含有甲烷混合物的爆炸环境；II类：工厂用，适用于含有甲烷外的其他各种爆炸性混合物环境。,隔爆型电气设备d 定义：能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并能阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳(I区防爆技术)。允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必须具有足够的强度；且各外壳接合面必须具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，以确保内部爆炸不会穿过隔爆接合面而导致外部环境爆炸。是间隙防爆技术，依靠间隙、啮合长度来达到降温、熄火效果。强度设计：至少为参考压力的1.5倍。接合面结构形式与要求：表面粗糙度、啮合宽度、间隙 防锈措施：电镀、磷化、涂防锈油、不准涂刷油漆。,本质安全型电气设备ia ib 全部电路均为本质安全电路的电气设备。所谓本质安全电路，是指在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态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。0/I区防爆技术。是一种以抑止点火源能量（0.28mj)为防爆手段的“安全”技术。要求设备在正常工作和故障状态下可能产生的电火花或热效应分别小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。本安技术实际上是一种低功率设计技术。Exia直至两个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在0区、1区、2区危险场所。Exia本安设备是唯一可安装在0区的防爆电气设备。Exib直至一个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在1区、2区危险场所。,基本设计技术措施(电路与结构设计方面)：限制电压；限制电流；限制能量(含储能元件：电容和电感)；合理选择元器件额定参数、载流导线截面等；电路和结构的分隔措施。本安防爆的技术和商务特征：制造工艺简单、体积小、重量轻、造价低；易于实现较高防爆级别的设计；可带电操作与维护；安全可靠性高；可有效避免人员触电伤亡事故发生；适用范围广(ia等级是唯一的0区技术)；简单设备只需满足通用要求，不需认证即可接入本安防爆系统。,本条是关于电气设备的选用和井下使用电气测量仪表的规定。不同瓦斯等级的矿井或一个矿井的不同地点，爆炸性混合气体的爆炸危险程度差异很大。根据爆炸危险场所危险程度的不同，应该使用不同防爆性能的防爆设备，才能防止因电气设备产生的电火花或电弧引起的瓦斯或煤尘事故。同时从经济效益与使用方便的角度考虑也应该根据实际情况选用不同形式的防爆设备。1、矿用一般型电气设备不是防爆设备，因此只能用于低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷和主要进风巷。矿用增安型电气设备，虽然在温升、绝缘等方面采取了一定的安全措施，但设备内部一旦出现事故时，其防爆性能完全丧失，因此，在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井和瓦斯喷出区域、瓦斯矿井的总回风巷、主要回风巷、采区回风巷、工作面和工作面进回风巷不能使用，以防其防爆性能丧失引起瓦斯和煤尘事故。,三、【规程解读】,2、使用普通型携带式电气测量仪表测量某些电气参数时，必须带电作业。在测量操作过程中要产生表笔接触火花，也可能因误操作造成短路等故障，引起瓦斯和煤尘事故。使用兆欧表测量设备绝缘时，兆欧表自身产生的电压也会因测试表笔接触不良产生电火花，引起瓦斯或煤尘事故。将瓦斯浓度定为1.0%以下是考虑瓦斯测量仪表和测量人员操作的测量误差和瓦斯浓度在时间和空间的变化，同时也防止在含有瓦斯的空气中一旦混有其他可燃气体降低瓦斯爆炸下限。,四、【矿井现状】,我矿井下大巷“信集闭”系统、井底车场一水平中变、硅整流变、南风斜井二水平中变部分设备选用矿用一般型设备。符合规程要求。我矿井下现用防爆电气设备主要有隔爆型、本安型、特殊型。问题：电气整机煤安、设备整机煤安、系统煤安没有明确的规定，执行无依据。（执行安全标志管理的煤矿矿用产品目录第一批）MA标识使用不合标准。,第二部分 防爆电气设备入井前检查,第四百五十二条 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。,二、相关知识 煤矿矿用产品安全标志：是确认煤矿矿用产品符合行业安全标准，准许生产单位出售和使用单位使用的凭证。由安全标志证书、安全标志标识两部分组成。防爆电气设备入井前的检查，是确保井下防爆电气设备的防爆性能、设备完好和保障安全运行的重要前提。产品合格证是对设备质量的承诺与保证，防爆合格证、煤矿矿用产品安全标志是对设备防爆性能的承诺与保证。只有把住三证关，才能防止存在防爆缺陷的电气设备入井。只有人井前的严格检查才能防止失爆和适用场所不对的电气设备人井。,一、规程要求,三、【规程解读】,防爆电气设备(包括矿用一般型)入井前安全性能检查的内容：(1)通过外观检查确定设备的型式与铭牌的标志是否相符；(2)是否有设备管理编号；经过检查或检修的设备必须有检查检修和验收试验的记录，并有检查、检修施工人员和验收人员的签名或盖章；(3)零部件齐全完整；(4)联锁装置齐全、功能完善；(5)电缆引人装置有合格的密封圈、垫圈和封堵用的金属垫片；(6)非携带式和移动式电气设备的金属外壳和铠装电缆的接线盒，应有外接地螺栓，并标志有接地符号；电气设备的接线盒内部有规定的内接地螺栓，并标志接地符号“”。(7)隔爆型电气设备，必须检查隔爆接合面的宽度、表面光洁度和间隙是否符合规定；对圆筒式结构还必须检查径向间隙是否符合规定。,四、【矿井现状】,我矿现设备常规检查：1、入库验收：资料、外观、铭牌、MA标志、防爆检查等。2、出库检查：编号、入井防爆检查合格证等。,1、第四百五十一条 电气设备不应超过额定值运行。井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时，必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后，方可投入运行。对电气设备额定值的理解：电气设备在正常工作时对电流、电压和功率具有一定限额。额定值是指导使用者正确使用电气设备的主要依据。从应用的角度来说，额定值有着十分重要的意义，它说明了电气设备正常工作应受到的一些限制。超过额定值工作是不妥当的，但远离额定值也是不科学的。过载：实际值超过额定值。欠载：实际值低于额定值。,第三部分 运行、操作规定,一、【规程要求】,二、【相关知识】,电气设备超过额定值运行，必然会造成电气设备过热，加剧绝缘老化，直至电气设备烧毁，引起电气火灾，供电中断，甚至引发矿井瓦斯或煤尘爆炸事故。防爆电气设备是在各参数额定值的条件下设计、制造和检验的。如变更其额定值或进行技术改造则无法保证其防爆性能。因此，防爆电气设备变更额定值使用或进行技术改造时，必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后，方可投入运行。,三、【规程解读】,四、【矿井现状】,我矿井下设备均按额定值设备运行，满足规程要求。现场也不存在私自改动电气设计、参数等现象。私自改动发生事故时，设备厂家不负责。,2、第四百四十六条 操作井下电气设备应遵守下列规定：(一)非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。(二)操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。(三)手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。,1、高压电气设备的理解：井下指额定电压为6KV或10KV的电气设备。我矿常见高压电气设备有高压开关、高压配电盘、高压电磁启动器、移变高压头等。2、电气设备主回路的理解：由一次设备构成的电路叫一次回路，也叫主回路；如断路器、隔离开关等。由二次设备构成的电路叫二次回路，也叫辅助回路或控制回路。如仪表、继电器等。,一、【规程要求】,二、【相关知识】,1、非专职人员或非值班电气人员擅自操作电气设备极易误送电、误操作、错送电、错停电，造成人身触电伤亡或瓦斯超限区域送电等故障。2、操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上，是为了防止高压电气设备主回路，发生孤光短路引起接地或漏电等故障，危及操作人员。3、手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分是极易发生触电的部位，所以，要求要有良好的绝缘，并和电缆的接地心线相连。,三、【规程解读】,四、【矿井现状】,我矿井下现操作不太规范。,3、第四百四十七条 容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。,一、【规程要求】,【解读】本条是关于裸露带电体和外露传动部分的规定。裸露的带电体加装护罩或遮栏是为了防止人身触电和短路飞孤等故障；外露的传动部分极易发生绞伤人员事故，连接装置松脱甩出伤人事故，进入外物造成机械或其他引发事故，所以必须加装护罩或护栏加以防护。,三、【规程解读】,一、【规程要求】,第四部分 电气保护规定,1、第四百五十三条 井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。非煤矿用高压油断路器用于井下时，开断电流不超过额定值的1/2。,二、【相关知识】,1、电力网的短路电流：是指在断路器的出口处三相金属性短路电流。2、断路器：是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置开断能力：断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。,按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。新式断路器按结构分有：万能式和塑壳式。按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。按动作速度分有：快速型和普通型。按极数分有：单级、二级、三级和四级等。按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。3、断路器的分断能力：是断路器能够分断而不被损害的最高（预期的）电流值。4、热稳定性：在一定时间内能承受短路电流（或规定的等值电流）的热作用而不发生热损坏的能力。,二、【相关知识】,PJG9L-6）(Y)矿用隔爆兼本质安全型高压(永磁)真空配电装置,KBG 630/500/400/1140660矿用隔爆型真空馈电开关,KBZ20-400（200）/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关,KBZ-400/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关,QBZ-200矿用隔爆型真空电磁起动器,QJZ-400/1140（660）矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器,BQD23-315真空磁力启动器,QBZ-4120/1140（660）SF煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器,QBC-25/660（380）S矿用隔爆型手提式电磁起动器,三、【规程解读】,1、短路电流不得超过断路器的开断能力原因：断路器在制造上要有足够有电气、机械强度和熄弧能力，它不但用于分断或接通负荷电路，同时，还要有分断最大三相短路电流的能力。如果电力网发生三相短路故障，短路电流大于断路器的最大分断电流，断路器将不能分断故障电流，在极短的时间内将造成供电中断或电力电缆和变压器等电气设备着火事故。因而，电力网短路电流冲击值ich不得超过其控制用的断路器最大分断电流峰值igf，即,式中 igf断路器最大分断电流峰值；ich电网短路电流冲击值，ich=2.55I；（I为电网短路电流的有效值）。2、电缆热稳定性校验的原因：短路电流流过载流导体时，要产生大量的热，使载流导体的温度升高，为使载流导体的绝缘不遭受损坏，应校验电缆的热稳定性，即SAmin式中 S电缆的截面，mm2，Amin短路热校验所允许的最小截面，mm2。,四、【矿井现状】,我矿井下高压开关、低压馈电开关所使用断路器均为真空断路器，其开断能力满足要求。,a.额定电压6kV、10kV；b.最高工作电压7.2kV（6kV）、12kV(10kV)；c.额定电流：50A、100A、200A、300A、400A，500A，630A；d.额定频率50Hz；e.额定短路开断电流12.5kA（有效值）；额定短路电流开断次数16次；,1额定电压：1140V、660（380）V。2额定电流：400A。3断路器的极限分断能力：8000A。4断路器分断时间：不大于30ms。5大于5000A的短路电流：无条件瞬动、切断故障时间小于60ms。,第四百五十四条 硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的电动机，应采用真空电磁起动器控制。,【解读】油浸式低压电气设备较易发生漏油、溢油等故障，如电气设备工作电流较大，油温升高快，油压增大，有造成设备喷油或爆炸着火的可能性。而硐室外无防火铁门，周围巷道可燃物较多，一旦发生火灾，灭火困难，火势难以控制，级矿井安全生产带来很大危险。电动机功率愈大，启动和分断时产生的电弧也愈大。一般电磁启动器不但极易烧损触头，还容易发生弧光短路事故。真空电磁启动器触头在真空管内，不但触头不用维修,还无电弧产生，所以本条要求40kW及以上电动机应采用真空电磁启动器控制。,一、【规程要求】,3、第四百五十五条 井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。,二、【相关知识】,一、【规程要求】,1、保护种类：A、电压：过电压 欠电压 B、电流：短路 过负荷 断相 C、漏电：漏电保护 漏电闭锁,短路是具有电位差的两点，通过电阻很小的异体，直接短接。在三相供电系统中二根火线短接为二相短路，三相火线短接为三相短路。在同一点三相短路电流两相短路电流大1.15倍。,为什么要投短路保护？短路电流比额定电流大几倍，几十部，甚至上百倍，在极短的时间内能造成电缆和电气设备烧毁、供电中断和着火事故。所以，要求短路保护装置必须动作迅速，必须在设造成危险之前切断故障电源。,三、【规程解读】,为什么要投过负荷保护？过负荷是掼工作电流超过了额定电流，过电流的时间也超过了规定时间。过负荷保护动作时间是反时限的，即过负荷的倍数越大，保护装置动作时间越短。,为什么要投接地保护？煤矿供电系统中除地面的低压供电系统外，中性点是不接地或经消弧电抗接地的。在这种供电系统中，一相绝缘破坏发生接地故障时，接地故障电流往往比负荷电流小的多，所以称为小电流接地系统，这种供电系统发生单相接地故障时，虽然不破坏系统电压的对称性，不影响负荷的供电运行。但电气设备绝缘对地电压增高。漏电流增加，使电气设备绝缘易于损坏，漏电流也可能引起火灾和瓦斯、煤尘爆炸事故。因此，高压供电系统中必须装设绝缘监视装置，在系统发生接地故障时，发生信号和接地保护装置。,为什么要投欠压保护？欠压保护主要有两个保护作用，一是电源电压下降到额定电压的65%时，欠压保护动作切断负荷电源，防止因为电压过低损坏电气设备。二是当电源停电时，欠压保护分断电源开关，当电力系统恢复正常时，必须人工合闸，防止电源恢复时，开关合闸，电动机自动超支或其他事故，从而保证安全。为保证井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备的安全运行，避免电气故障事故的发生，应具有短路、负荷、接地和欠压释放保护。,为什么要在馈电线上投短路、过负荷、漏电保护？井下采区变电所、移动变电站或配电点引出馈电线的供电电气设备环境条件差、温度大，又有瓦斯和煤尘，在运行中极易发生短路、过负荷、漏电等故障，如不能将故障及时排除，则会造成设备损坏、供电中断、着火和瓦斯、煤尘爆炸等故障，危害人身和矿井的安全。因此，要求井下应由采区变电所、移动变电站和配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。,为什么要在低压控制设备上投短路、过负荷、单相断线保护？为减少漏电故障的断电，缩小漏电故障的断电范围和方便及时的控制电动机，低压电动机的控制设备应具有短路、过负荷、单相断线保护外，还应有漏电闭锁及远程控制装置。电动机的短路、过负荷、单相断线保护装置要定期校验，其保护特性应符合表。,四、【矿井现状】,1、高压开关：a.短路保护 b.过载保护 C接地保护 d.绝缘监视保护 e.过压保护 f.欠压保护,2、馈电开关：短路、过载、断相、漏电、欠压、过压等保护功能；,3、磁力启动器：过载、短路保护、断相保护、漏电闭锁保护,第四百五十九条 井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：(一)经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线，必须在入井处装设防雷电装置。(二)由地面直接入井的轨道及露天架空引入(出)的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好的集中接地。(三)通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。,一、【规程要求】,二、【相关知识】,一、雷电实质与危害：雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。雷电对地面目标危害表现有三个方面，直接雷击即直击雷；雷电感应，即表现为各种静电积聚及升高；雷电波侵入，即表现为各种电磁感应现象产生。二、防雷装置的分类 1.避雷针：防止雷电直击于电气设备和建筑物，主要用于厂房、变电站的保护。2.避雷线：防止雷电直击于电气设备和建筑物，主要用于输电线路的保护。3.避雷器：由于雷电的绕击、反击等，幅值可达100-200万伏的大气过电压可能沿输电线入侵变电站，危机电气设备。,经由地面架空线路引人井下的供电线路、直接入井的轨道、管路及通信线路都是雷电电磁波行波传导的良好路径。为了防止地面雷电波及井下引起瓦斯、煤尘以及着火的灾害，必须遵守下列规定：(1)经由地面架空线路引入井下的供电线路(包括电机车架线)，必须在入井处装设避雷器，其接地电阻不得大于5；(2)由地面直接人井的轨道，露天架空引人(出)的管路，都必须在井口附近将金属体进行不少于两处的可靠接地，接地极的电阻不得大于5；两接地极的距离应大于20m；(3)通讯线路必须在人井处装设熔断器和避雷器，接地极电阻不得大于1。,三、【规程解读】,