煤矿用电气基本知识
19页1、煤矿用电气的基本知识一、前言煤炭工业在国民经济中占很重要的地位,按国际 IEC 标准和我国防爆标志 GB3836.1 的规定,防爆电气设备分为二类,即 I 类:煤矿用电气设备; II 类: 除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。防爆型式是为防止点燃周围爆炸性混合物而对电气设备结构所采取特定的 安全措施, 就我国现有制定的强制性国家标准及近几年来的技术状况来说, 其防 爆型式有:隔爆型“d、增安型e”本质安全型“ ”正压外壳型b、油浸型o”充砂 型q” n”型、浇封型m”特殊型s”混合型(上述类型的复合,例 dibi)。我国 煤矿井下常用的型式以隔爆型、增安型、本质安全型、特殊型及混合型为主,因 此技术审查主要依据爆炸性气体环境用电气设备通用要求、隔爆型“ d、增安 型e”及本质安全型r标准及产品标准等。二、矿井基本环境工况(一)、我国煤矿井下的基本环境条件1) 空气成份在煤矿井下采掘过程中,空气里含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、 二氧化氮、 氨及其它碳氢化合物, 其中甲烷含量占 85%以上。当空气中的甲烷含 量达到515%时,遇上+ 650C以上的高温或具有足够能量的火花,便会
2、发生 气体爆炸的危险。在采掘过程中还会引起大量煤尘的飞扬,当煤尘粒度在0.75 1mm以内,其浓度在302000g/m3范围内时,遇上+ 700E以上的较大热源, 便可能发生爆炸的危险。 这两种爆炸是伴生的, 一般在瓦斯爆炸后引起煤尘爆炸, 而煤尘爆炸造成的破坏更为严重。因此, 煤矿安全规程对煤矿井下的空气成 份与井巷中风流速度都作了严格的规定。 对采掘设备也有相应的规定, 例在综合 机械化采掘工作面,规定采煤机、掘进机设立内喷雾降尘装置;对工作面、井下 煤仓、溜煤眼、翻罐笼、输送机、装煤机及其它转载地点都规定有外喷雾或喷水 措施。2) 环境温度 煤矿井下的气温是随着地层深度和四季季节的变化而有所区别, 就同一地点 的年平均温度比较稳定,上下温差变化不大。GB3836.1通用要求中规定电气设备环境温度在20C+ 40C时应能正常运行。煤矿安全规程规定生产 矿井采掘工作面不得超过26E,机电峒室不得超过30E。个别地点若超过规定 的温度,必须采取降温措施。 以上的规定既考虑煤矿井下矿工有较合适的工作环 境,又考虑了电气设备在运行中能基本防止高温散热差及高、 低温的热剧变、 热 老化现象导
3、致绝缘老化、工作寿命短,以确保正常运行。3) 相对湿度煤矿井下湿度大,有淋水是一大特点,相对湿度在 95 1 00左右范围内变化,当井下温度在大于+ 25C情况下,对电气设备的绝缘性能影响很大。为此,I类电气设备规定必须按国标 GB/T2423.4标准交变湿热试验方法进行测试, 以确保电气设备在恶劣环境条件下能正常运转。4) 周围空间煤矿井下作业空间狭窄, 巷道受顶板压力的作用造成煤块、 岩石冒落, 使电 气设备易遭碰、砸、压,而且煤矿生产作业经常变动,电气设备需要频繁移动。 因此,要求矿用电气设备外壳既要防爆, 又要在承受强度情况下设计得合理, 同 时要求电性能满足要求、运行可靠、操作简单、维修方便。5) 电气设备壳内的环境条件由于电气设备外壳需达到防爆要求, 因此电气设备在正常运行中壳内温度扩 散条件差, 尤其对经常频繁起动、 停止工作状态有分断大电流现象时, 其电器件 触头的电弧会引起设备内高分子绝缘材料的分解, 从而产生有害物质, 导致电子、 电器元件工作条件的恶化。 由于过负荷、 过电压等原因, 在隔爆外壳中也会出现 电弧短路故障, 电弧能量使得隔爆外壳中的压力异常升高, 甚
4、至造成外壳结构的 破坏,这是值得注意的。(二)、我国煤矿井下的基本工况条件1) 供电系统和电压等级煤矿供电系统一般为地面变电所以 10kV 或 6kV 供电到井下中央变电所、 采 区变电所直到工作面配电点, 基本属于垂直方式供电系统。 煤矿井下电气设备的 发展伴随着供电电压等级的变化而发展。采区供电电压普遍采用380V、 660V、1140V 电压等级,综采机械化工作面现已采用 3300V 电压等级,手动电动工具 (例煤电钻)及井下照明均规定采用 127V 电压等级。自 89 年起煤炭行业发展日产 7000 吨以上高产高效综合机械化采掘工作面, 我国采煤机单机功率已达到 500kW 以上,整台采煤机装机容量达 1000kW 以上, 由此而使井下采区供电电压由 1140V 电压等级向 3300V 电压等级发展。2) 电压偏差煤矿井下由于开采深度、 层次的变化, 采煤工作面距离的移动及更换, 井下 用电负荷经常变化, 因此供电电压的波动范围也较大, 这就要求矿用电气设备能 在75%110%的额定电压下正常工作,同时对电性能提出更高的要求,如:矿 用电器的动作特性和电子保护的电压稳定性等。3
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