1、 煤礦井下電氣防爆技術基礎盤縣煤礦安全技術培訓中心主講;郭景華煤礦井下電氣防爆通用要求 (一)防爆設備的類別 1類別 I類：用于煤礦井下的電氣設備。主要用于含有甲烷混合物的爆炸性環境。 為了正確選用防爆電氣設備，必須了解防爆電氣設備的類別。防爆電氣設備按使用環境的不同分為兩大類： II類：用于工廠的防爆電氣設備。主要用于除甲烷外的其他各種爆炸性混合物環境。 2電氣間隙和爬電距離 由于煤礦井下空氣潮濕、粉塵較多、環境溫度較高，嚴重影響電氣設備的絕緣性能。為了避免電氣設備由于絕緣強度降低而產生短路電弧、火花放電等現象，對電氣設備的爬電距離和電氣間隙作出了規定。 電氣間隙和爬電距離是既有區別又有聯系

2、的兩個不同概念。電氣間隙是指兩個裸露的導體之間的最短空氣距離，即在電氣設備中有電位差的相鄰金屬之間，通過空氣介質的最短距離。電氣間隙通常包括：帶電零件之間及帶電零件與接地零件之間的最短空氣距離;帶電零件與易碰零件之間的最短空氣距離。只有滿足電氣間隙的要求，裸露導體之間和它們對地之間才不會發生擊穿放電，才能保證電氣設備的安全運行 爬電距離是指兩個導體之間沿固體絕緣材料表面的最短距離。也就是在電氣設備中具有電位差的相鄰金屬零件之間，沿絕緣表面的最短距離。爬電距離是由電氣設備的額定電壓、絕緣材料的耐泄痕性能以及絕緣材料表面形狀變化等因素決定的。額定電壓越高，爬電距離就越大; 反之，就越小 3防爆電氣

3、設備外殼的防護等級 電氣設備應具有堅固的外殼，外殼應具有一定的防護能力，達到一定的防護等級標準。防護等級就是防外物和防水能力。防外物是防止外部固體進入設備內部和防止人體觸及設備內部的帶電或運動部分的性能，簡稱防外物 防護等級用字母IPXX來標志，XX是兩位數字。如：IP43中的IP是外殼防護等級標志，第一位數字4表示防外物4級，第二位數字3表示防水3級。數字越大表示等級越高，要求越嚴格。防外物共分7級，防水共分9級。 XX是兩位數字。如：IP43中的IP是外殼防護等級標志，第一位數字4表示防外物4級，第二位數字3表示防水3級。數字越大表示等級越高，要求越嚴格。防外物共分7級，防水共分9級。 爆

4、電氣設備使用的環境溫度，對外殼、緊固件、連鎖裝置、絕緣套管、接線盒、連接件、引入裝置及接地的要求等。 1)防爆電氣設備使用的環境溫度為-2040，環境氣壓為(0.81.1)105Pa。 2)防爆電氣設備如果采用塑料外殼，須采用不燃性或難燃性材料制成，并保證塑料表面的絕緣電阻不大于1109，以防積聚靜電，還必須承受沖擊試驗和熱穩定試驗。 3)防爆電氣設備限制使用鋁合金外殼，防止其與銹鐵摩擦產生大量熱能，避免形成危險溫度。 4)緊固件是防爆電氣設備的主要零件。常用的緊固件是由螺栓和螺母及防松用的彈簧墊組成。對于要用特殊緊固件的防爆電氣設備必須用特殊緊固件，如隔爆型電氣設備外殼各部分的連接必須用護圈

5、式緊固件，以防無關人員隨意打開外殼，使外殼失去防爆性能。使用護圈式緊固件應符合以下幾點要求： 螺栓頭或螺母要放在護圈內，并且只有使用專用工具才能打開；緊固后的螺栓頭或螺母的上平面不能超出護圈；各種規格螺栓的直徑、護圈高度、護圈直徑應符合有關規定；護圈可設開口，開口的圓心角不大于1200；護圈要與主體牢固連在一起。無論何種緊固件都應采用不銹材料制成或經防銹處理。 5)為了防止電氣設備誤操作造成事故，防爆電氣設備應設置連鎖裝置。連鎖裝置在設備帶電時，設備可拆卸部分不能拆卸。當可拆卸部分拆開時，設備不能送電，以保證安全。 6)對于固定在設備外殼隔板上用來使導線穿過隔板的絕緣套管，必須用不易吸濕的絕緣

6、材料制成，絕緣套管的使用不能改變電氣設備的防爆形式。如果絕緣套管或電氣設備需要使用膠結劑，膠結劑必須具有抗機械、熱和化學的能力。 7)為了保證電氣設備導線和電纜連結牢固，防止電氣設備運行中產生火花、電弧，引燃爆炸性混合物，對正常運行產生火花、電弧或危險溫度的電氣設備，功率大于250W或電流大于5A的I類電氣設備，其電纜和導線的連接都應使用接線盒和連接件。接線盒的形式根據使用環境及有關技術要求決定。接線盒應符合下列條件：接線盒內要留有導線彎曲半徑的空間；接線盒內裸露導體間的電氣間隙、爬電距離要符合相應防爆類型的有關規定；為防止電弧、閃絡現象，接線盒內壁應涂耐弧漆。 8)連接件是置于接線盒內，供引

7、入電纜或電線接線用的(又稱接線端子)。連接件要有足夠的機械強度和結構尺寸，要保證導線連接可靠，保證在振動和溫度變化的影響下，連接不松動，不產生火花、過熱或接觸不良等現象。對于與鋁芯電纜連接的連接件要用銅鋁過渡接頭。 9)引入裝置是防爆電氣設備外電路的電纜或電線進入設備內的過渡環節，是防爆電氣設備最薄弱的環節，因此引入裝置的密封是十分重要的。常用的密封引入裝置有三種：密封圈式引入裝置，該種引入方式應用最廣泛，包括壓盤式引入裝置和壓緊螺母式引入裝置兩種；澆封固化填料密封式電纜引入裝置；金屬密封環式引入裝置。引入裝置所用密封圈的材料要用彈性好、不易老化、不易龜裂的橡膠材料或其他類似材料制成，其硬度應

8、達到邵爾氏硬度450550。密封圈只有硬度適宜才能起到密封和防松作用，保證防爆性能。引入裝置必須具有防松和防止拔脫裝置。 例如，“ExdiI”表示是I類隔爆兼本質安全型防爆電氣設備。復合型電氣設備，還應分別在不同防爆形式的外殼上標出相應的防爆形式。防爆際志一定要制作在防爆電氣設備的最明顯處。其標志牌可鉚或焊在外殼上，也可以采用凹紋標志。防爆型電氣設備必須設置銘牌，在銘牌的右上方標出“Ex”字樣。銘牌應包括以下內容：防爆標志(形式、類別、級別、溫度組別等)，防爆合格證編號，其他要標出的特殊條件，有關防爆形式專用標準規定的附加標志，出廠日期或產品編號。銘牌可用青銅或不銹鋼制成，厚度應不小于l mm

9、。標志應清晰可見，經久不褪。 5礦用防爆電氣設備的特殊要求 由于煤礦井下環境潮濕，還有煤塊、巖石冒落的危險，并存在爆炸性混合物，因此用于煤礦井下的電氣設備應具有一些基本條件，也就是礦用電氣設備的特殊要求： 1)氣設備的外殼應具有一定的防護能力； 2)具有良好的防潮性能，以保證電氣設備良好的絕緣性能； 3)各種類型的電氣設備在滿足技術要求的前提下，應盡量減小體積、減輕重量、便于操作、維修方便，以適合井下工作環境狹小的特點； )無論何種形式的防爆電氣設備必須具有良好的防爆性能。 6.井下電氣設備的選用 按煤礦安全規程第四百四十四條的規定：選用的井下電氣設備應符合下表的要求。 二、防爆設備的類型、標

10、志及適用條件 (一)隔爆型電氣設備 1.隔爆型電氣設備的隔爆原理、防爆標志及性能 1)隔爆原理 隔爆型電氣設備的防爆原理是：將電氣設備的帶電部件放在特制的外殼內，該外殼具有將殼內電氣部件產生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離開的作用，并能承受進入殼內的爆炸性混合物被殼內電氣設備的火花、電弧引爆時所產生的爆炸壓力，而外殼不被破壞；同時能防止殼內爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆，不會引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。具有隔爆外殼的電氣設備稱為隔爆型電氣設備。隔爆型電氣設備具有良好的隔爆和耐爆性能，被廣泛用于煤礦井下等爆炸性環境的工作場所。 2)防爆標志 隔爆型電氣設備的

11、標志為“d”。標志全稱為ExdI。 其中“Ex”為防爆設備的總標志;“I”表示I類，為煤礦井下用電氣設備。 3)性能 根據隔爆型電氣設備的防爆原理，我們知道隔爆外殼應具有耐爆性和隔爆性能。所謂耐爆就是外殼能承受殼內爆炸性混合物爆炸時所產生的爆炸壓力，而本身不產生破壞和危險變形的能力。所謂隔爆性能就是外殼內爆炸性混合物爆炸時噴出的火焰，不引起殼外可燃性混合物爆炸的性能。為了實現隔爆外殼耐爆和隔爆性能，對隔爆外殼的形狀、材質、容積、結構等均有特殊的要求。 4)特點 隔爆型電氣設備有一個堅固的外殼，這種外殼除了可將其內部的火花、電弧與隔爆外殼環境中的混合爆炸物隔開以外，還有一定的機械強度。接合面結構

12、的形式有：平面形結構、圓筒形結構、平面加圓筒結構、曲路結構、圓筒螺紋結構、襯墊結構、疊片、微孔結構和金屬網結構。 (二)隔爆型電氣設備的失爆原因及預防措施 1.井下常見的失爆現象： 礦用電氣設備的隔爆外殼失去了耐爆性或隔爆性就叫失爆。一臺已經失爆的防爆電氣設備，如果其內部發生爆炸，必將因外殼炸壞而直接引起殼外的爆炸性氣體爆炸;或者是從各部縫隙中噴出的高溫氣體或火焰回引起殼外的爆炸性氣體爆炸，這是十分危險的。因此煤礦安全規程規定必須使用防爆型電氣設備的場所，已經失爆的任何防爆型電氣設備，絕對禁止使用。煤礦井下常見的失爆現象有： 1)由于隔爆接合面嚴重銹蝕，有較大的機械傷痕凹坑。連接螺釘沒有壓緊而

13、使它門的間隙超過規定值，因此失爆。 2)因矸石冒落砸傷，支架變形擠壓，搬運過程中嚴重碰撞等而使外殼嚴重變形；因隔爆外殼上的蓋板、連接嘴、接線盒的連接螺釘折斷，螺扣損壞，連接螺釘不齊全等，使其機械強度達不到規定的要求而失爆。 3)在隔爆外殼內不經批準隨便增加元件或部件，使電氣間隙和爬電距離小于規定值。造成經外殼相間弧光接地短路，使外殼燒穿而失爆。 4)連接電纜沒有使用合格的密封圈或未用密封圈，電纜橡膠護套伸入內腔壁長度不夠規定值，以及不用的電纜接線孔沒有使用合格的封堵擋板而失爆。 5)接線柱、絕緣座管燒毀，使兩個空腔連通，內部爆炸時產生過高壓力而使外殼失爆。 6)隔爆外殼因焊縫開焊、有裂紋而失爆

14、。 失爆都是由于安裝、運行、維修質量不符合標準或產品質量不合要求所引起的，圍此，必須嚴格保證質量，才能防止失爆。 2.礦用隔爆型電氣設備的失爆原因 造成隔爆外殼失爆的原因是復雜多樣的，我們從常見的主要原因來加以分析。 1)電氣設備在下井前是安全可靠的，但運行到一定程度或由于維護和定期檢修不妥，防護層脫落往往使隔爆面上出現砂泥灰塵等雜物，某些用螺釘緊固的平面對口接合面上也會出現凹坑，有可能使隔爆面間隙增大。為此要求檢修人員定期維護、除去接合面上的砂泥、灰塵等雜物。 2)井下電氣設備由于移動或搬運不當而發生磕碰，使外殼變形或產生嚴重的機械傷痕。或在使用中也很可能發生碰擊現象，嚴重時可能增加接合面間

15、隙，因此在搬運和使用中要特別小心。 3)裝配時產生嚴重的機械傷痕。這是由于裝配前隔爆面上鐵屑，焊釉等雜質沒清除干凈造成劃傷隔爆面，在轉蓋式結構的結合面上特別容易發生這種現象，因此在裝配時要事先清除接合面上的鐵屑等雜物。 4)隔爆面上產生銹蝕現象。這是由于井下潮濕的緣故，一般井下濕度大，鋼制零件容易氧化而產生銹蝕斑點，損傷光潔度，在發生瓦斯爆炸的過程中鐵銹易將灼熱的火焰帶出而引起礦井瓦斯的爆炸。為此應經常加強維護，采取冷磷化處理或涂凡士林油的辦法來防腐。 5)由于不熟悉設備的性能，在裝卸過程中沒有采用專用工具或發生誤操作。如拆卸防爆電動機端蓋時，為了省事而用器械敲打，可能將端蓋打壞或產生不明顯的

16、裂紋，可能發生傳爆的現象。 6)拆卸時零部件沒有打鋼印標記，待裝配時沒有對號而誤認為是可互換的，造成間隙過小，間隙過小對活動接合面可能造成摩擦現象，破壞隔爆面，所以每個零部件一定要打鋼印標記，裝配時對號選配。 7)螺釘緊固的隔爆面，由于螺孔深度過淺或螺釘太長，而不能很好的緊固零件。為此應檢查螺孔是否有雜質，螺扣是否完好，裝配前應進行檢查和處理。 8)由于工作人員對防爆理論知識掌握不夠，對各種規程不能正確貫徹執行，以及對設備的隔爆要求馬虎大意，均可能造成失爆。為此應加強理論知識和規程的學習，克服麻痹大意的思想，這是檢修人員和技術工作者的責任。 3.礦用隔爆型電氣設備失爆的預防措施 加強隔爆電氣設

17、備的綜合管理、維修，及時排除故障，是防止隔爆型電氣設備失爆的重要環節。忽視了這一工作，將會損壞設備的防爆性能，使之處于“失爆”狀態，就可能發生因電火花引起的瓦斯、煤塵爆炸事故，后果是不堪設想的。為此，對隔爆電氣設備必須加強管理，認真維修，作到管好、用好、保養好。 1)隔爆電氣設備的管理 (1)下井前的檢查 設備出廠，除按規程規定和質量標準的要求，做好絕緣特性試驗檢查外，下井前，還要作一般檢查，檢查內容如下： 零、部件是否齊全、完整。 隔爆外殼是否涂有防腐油漆。大、中修設備必須重新涂防腐油漆(鋁制外殼例外)。 隔爆外殼、接線箱，底座等是否變形、走樣。輕微凹凸不平不能超過完好標準。 要通電試運轉，

18、看開、停、吸合動作是否靈敏可靠，運行是否正常，有無雜音。 各種進出線咀是否封堵。要有合格的密封膠圈，鐵墊圈和檔板，放置順序是：最里為密封膠圈，中間為檔板，最外是鐵墊圈。線咀要擰緊。 隔爆面是否有銹蝕和機械傷痕，是否涂有防繡油脂。隔爆面不能有繡，最好進行磷化處理，光潔度要合乎要求。針孔、劃痕等機械傷痕不能超過規定。 隔爆間隙是否符合要求。對每臺設備的隔爆面都要逐一測量。 2)搬運中應注意的事項： 井下尤其是采掘工作面，因空間較小；起吊，搬運設備條件較差，所以設備裝車、卸車，搬運工作比較困難。甚至有的地方全靠人力運輸。因此，能否安全的把防爆電氣設備運送到使用地點，是保證其防爆性能很關鍵的一環。在搬

19、運中，要注意以下事項： 電氣設備裝車時，要輕裝輕放，不要亂扔亂摔。為避免運輸中在車內滾動磕碰，要用木板等物墊好擠好，外露接合面，如采煤機電機的端面、電動機軸頭，要用木板或專用鋁制外罩加以保護，以免損傷。低壓防爆開關等，要用閉鎖螺絲將轉蓋鎖住，避免轉蓋滑脫，內部進水進灰塵、碰壞隔爆面。 在主運輸巷道內、用電機車等設備運行時、速度不宜過快，防止掉道碰車，損壞設備。 卸車時，不能“大撤把”，要注意不要把線咀、線盒手把，儀表碰壞。臨時存放地點不能有積水，淋水。 采掘工作面范圍內的設備搬運，般采用絞車、推車等運搬設備。巷道有高矮彎直不同情況，極易刮碰設備的突出部分，如軸頭、手把、線盒、線咀托架等，而這些

20、部位恰恰是影響隔爆性能的關鍵部位。螺絲如果刮斷，有的在井下可以處理，有的則需上井處理。所以搬運時要有專人護送，隨時注意刮碰情況。在坡度大的上山、工作面搬運時，要用繩索拴住，防止自行滑落。 3)使用中的管理工作 加強防爆電氣設備在使用中的管理工作是十分重要的工作。這一工作，也要依靠群眾，認真做好。 運行中的隔爆電氣設備，周圍環境要干燥、整潔，不能堆積雜物和浮煤，保持通風良好。頂板要插嚴背實，有可靠的支架，防止矸石冒落砸壞設備，有底水的地方，要疏通水溝及時排出。底扳潮濕時，要用非燃性材質做個臺子，把設備墊起來。避不開的淋水，要搭設防水槽，避免淋水澆到電氣設備上。設備上的煤塵要及時打掃。 備用的隔爆

21、電氣設備、零部件要齊全，螺絲擰緊，大小線咀要有密封膠圈、墊圈，并用檔板堵好。外露螺絲要涂油防銹。隔爆面要涂防繡油。使之達到完好標準要求。存放地點要安全、干燥，且便于運輸。設備上要接上明顯的“備用”標志牌，備用設備的零件不許任意拆用。 因急需或倒裝需用拆下來未經上井檢修的隔爆電氣設備時，要在井下現場進行小修。更換老舊螺絲和失效的彈簧墊圈，擦凈隔爆腔內的煤塵、電弧、銅末、潮氣、修理接線柱絲扣，變形的卡爪，修理或更換燒灼的觸頭、防爆面除銹、擦拭涂油、并用歐母表測量其三相之間，相地之間的絕緣情況，看是否符合規程要求。用塞尺測量隔爆間隙是否合乎要求，合格后方可使用。不經檢修，零件不全，螺絲折斷，絕緣、防

22、爆間隙不合要求的設備不準使用。 設備使用要合理，保護要齊全。增加容量要辦理手續，要有專人掌握負荷情況。采掘生產變化很大，產量不均負荷電流忽高忽低，這個問題要加以注意。例如刮板輸送機鋪設長度要適當；采煤機的牽引速度要合理控制；電鉆打眼不要用力過猛；裝煤機、裝巖機的操作要合理。這樣，防止電氣設備因過載而燒毀，或因保護裝置失靈而引起冒火，造成重大事故。 為了及時排除設備故障，保證隔爆性能良好，井下使用單位必須在現場準備一定數量的備件和材料。如：各種線嘴線盒、接線柱、絕緣套管、卡爪、接線座、觸頭、螺絲、彈簧圈、密封膠圈、墊圈、按鈕、漆布、膠布、砂布等等。要做到數量足夠、質量合格、及時補充、專人保管。

23、雖然設備是隔爆的，備件是合格的，但如果沒有一定的專用工具和合理的操作規程，設備仍然可能“不防爆”。所以井下電工必須配備專用工具。不常用的特殊工具，如：手搖鉆、絲錐、板牙、萬能套管、萬能表、兆歐表等，也要以工作面、片為單位準備一套。要教育電工按操作規程辦事，努力提高技術水平，工作符合質量標準。 4)設備上井 拆下不用的隔爆電氣設備，要及時組織運往井上，進行檢修，積壓久了，會造成設備銹蝕、損壞，給檢修工作帶來困難，甚至使某些隔爆部位難以修復而失爆。 拆下的設備，不要以為不用就忽視對它的愛護，要保持零部件齊全，不準隨意拆套，力求達到“完好”。下運、裝車、上井，要由專人來做，不能連滾帶摔，碰壞零件。也

24、不能圖輕巧，將設備拆散上井。有些部位仍要加以保護，使其完整無缺。 (三)本質安全型電氣設備 1.本質安全型電氣設備的防爆原理、防爆級別及性能 1)防爆原理 本質安全型電氣設備的防爆原理是：通過限制電氣設備電路的各種參數，或采取保護措施來限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃周圍環境的爆炸性混合物，從而實現了電氣防爆。這種電氣設備的電路本身就具有防爆性能，也就是從“本質”上就是安全的，故稱為本質安全型(以下簡稱本安型)。采用本安電路的電氣設備稱為本質安全型電氣設備。 本質安全型電氣設備分為單一式和復合式兩種形式：單一式本安型電氣設備是指電氣設

25、備的全部電路都是由本質安全電路組成的，如便攜式儀表多為單一式。復合式本質安全型電氣設備是指電氣設備的部分電路是本質安全電路，另一部分是非本安電路，如隔爆兼本質安全型電源。 2)防爆級別 本安型電氣設備根據安全程度的不同分為ia和ib兩個等級。ia等級是指電路在正常工作和個或二個故障時，都不能點燃爆炸性氣體混合物的電氣設備；當正常工作時，安全系數為2；一個故障時，安全系數為1.5，兩個故障時，安全系數為1。ib等級是指正常工作和個故障時，不能點燃炸性氣體混合物的電氣設備；當正常工作時，安全系數為2；一個故障時，安全系數為l.5。 從安全等級劃分標準中可以看出，ia等級的本質安全型電氣設備的安全程

26、度高于ib等級。從技術要求上看，ia等級的本質安全型電氣設備比ib等級的本質安全型電氣設備要求更高更嚴。本質安全型電氣設備的標志為“i”。標志全稱為：“ExiI”。 3）性能 本質安全型電路是設計制造本質安全型電氣設備的關鍵所在。所謂本質安全電路是指在電路設計時通過合理地選擇電氣參數，使電路在規定的試驗條件下，無論是正常工作或是在規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應都不能點燃額定的爆炸性混合物的電路。上述“規定的試驗條件”是指在考慮了各種最不利因素(這包括一定的安全系數、試驗介質的濃度等)的試驗條件。“電火花”是指電路中觸點動作火花包括按鈕、開關、接觸器接點、各種控制接點等所產生的火花，以及電路短路、斷路或接地時所產生的電火花，也包括靜電和摩擦產生的火花。 。“熱效應”是指電氣元件、導線過熱形成的表面溫度及熱能量和電熱體的表面溫度及熱能量。“正常工作”是指本質安全型電氣設備在設計規定的條件下工作。“規定的故障狀態”是指除“可靠元件或組件”外，所有與本質安全性能有關的電