关于煤矿电气系统的设计分析

123456aa · 发表于 2020-5-23 02:20:47

摘要：随着煤炭工业的不断发展，安全、高效、可靠的矿用电系统是煤矿生产的心脏，加强和完善电气系统的设计是做好煤矿安全、可靠工作的保障之一，为避免和减少煤矿井下重大安全事故的发生具有十分重要的作用。由于煤矿井下环境的特殊性，电气故障时有发生，文章从煤矿井下电气设备引起各种电气安全、故障的原因分析入手，根据煤矿生产的环境特点，结合现场实际，阐明煤矿电气系统的设计应注意的方面。
　　关键字：矿用电气系统电气故障分析电气设计要求
　　
　　随着近年来科学技术突飞猛进，一些技术先进、自动化程度高的供用电设备不断引进和投入使用，这给矿山电气系统设计提出了很高的要求，为此，电气设备在煤矿下的使用安全要求日显突出。
　　电气系统引起的煤矿事故的原因分析。
　　I.电缆或电气设备本身的原因。
　　①敷设在井下巷道内的电缆，由于井下环境潮湿，且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起的过电压冲击，使绝缘水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。②开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电；其内部元件（主要是控制变压器、接触器、继电器、线圈等）或导线，因某种原因使绝缘恶化、导线头碰壳也会造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整螺杆拧得过低时也会因相对地放电而造成漏电。
　　矿井深度不断增加，瓦斯、地温及矿压等灾害因素增多，加上管理不善等因素，煤矿重大事故时有发生。重、供特大事故多为瓦斯、煤尘爆炸事故，我们知道造成爆炸的因素有三种：瓦斯浓度5%~16%；高温火源650~750℃；空气中含氧量≥12%，三者缺一不可。据有关资料不完全统计，近些年来的特大瓦斯事故中，由电火花引爆的次数占的比例将近半数。
　　2.目前对煤矿用电气系统的设计要求；
　　（1）设计中选用防爆设备。
　　选用防护能力较强的防爆类型电气设备，例如：增安隔爆复合型“de”、增安型“e”、“n”型等。此外，在温度组别上，选择高于应用环境气体点燃温度的组别。另外对于易爆气体和粉尘同时存在的危险场所设备选型时，一定要选用气体和粉尘双重防爆的电气设备，其防爆等级既要满足爆炸气体的特性，还要满足可燃性粉尘特性。
　　选用的电气设备不满足防爆要求的，要将此类设备安装于防爆箱内，以满足煤矿电气设备防爆使用的要求。
　　（2）避免电缆、电气设备浸泡于水，防止挤、刺而使电缆损坏；
　　（3）导线连接要牢固、无毛刺；
　　（4）不增加额外部件；
　　（5）设置保护装置；
　　根据《煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则》第6条规定。对于保护电缆干线的装置按公式：z≥IQe+KxΣle（z为过流保护装置的电流整定值，A；IQe为容量最大的电动机额定启动电流，A；Kx为需用系数，取0.5~1；Σle为其余电动机额定电流之和，A）。而实际中往往凭经验想当然不按公式计算，草率确定整定值，致使与实际产生误差，从而导致事故发生。
　　另外电气设计中包含TN-C-S接地系统，它由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在煤矿的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN-S系统。TN-C系统前面已作分析。因此TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性，同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN-C-S系统可以作为自动化煤矿的一种接地系统。
　　（6）对于电网的对地电容电流进行补偿；
　　（7）设置漏电保护装置。
　　装设漏电保护装置.将带电导体、电气元件和电缆接头等，都封闭在坚固的外壳内。在电气设备的外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁装置，以保证未合上外盖前不能接通电源，或者在接通后，便不能打开外盖。这一措施有效地防止了因带电检修而造成的触电事故。
　　井下配电变压器的中性点禁止直接接地，以减小漏电或触电电流。由于接地极的电阻很小（数欧姆），使得电源相电压几乎全部加在漏电过渡电阻或人体电阻上，危险性极大。
　　（8）避免电气设备失爆。
　　在瓦斯和煤尘爆炸事故中，由于电火花等电气设备失爆引起的瓦斯和煤尘事故占有较大比例。为了满足煤矿井下需要，国家制定了防爆电气设备标准，各种类型防爆设备的防爆措施不同，必须依据国家标准GB3836执行，保证各类防爆措施有效。
　　（9）设置环境安全监控系统。
　　环境安全监控系统主要用来监控有关气体（CH4，CO2，O2，SH2等）浓度、风速、负压、湿度、温度等数据及风门、风窗主要设备开停状态，实现甲烷超限声光报警、断电及风-电闭锁控制等。
　　瓦斯、煤尘、水灾合理配置必要的检测仪器、仪表，检修、维修工具和备件，以确保设备的正常运行。建立电气设备采购制度和标准，并附以必要的检测，确保合格的产品投入使用。运用先进的科学技术方法和建立健全高效的安全管理机制加强矿山安全生产。
　　（10）尽量使用低压电气。
　　对人身接触机会较多的电气设备，采用较低的额定电压。例如手持式电钻、照明设备及信号装置的额定电压不得超过127V，而井下各种电气控制回路的额定电压则限制在12~42V以内。
　　参考文献：
　　[1]田庆军、周晓娟，当前煤矿电气设备安全管理存在的问题和对策[J]煤炭技术，2009.02.
　　[2]工业与民用配电设计手册（第二版）[S].中国航空工业规划设计院等编水利电力出版社，2005，8.
　　[3]低压配电设计规范[S].GB50054-95.中国计划出版社.
　　[4]供配电系统设计规范[S].GB50052-95.中国计划出版社.

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