瓦斯、煤塵爆炸是煤炭生產(chǎn)行業(yè)中的重大災(zāi)害。世界大多數(shù)采煤國家都曾發(fā)生過一次死亡50人以上的大型瓦斯、煤塵爆炸事故,隨著煤炭開采技術(shù)和開采設(shè)備的現(xiàn)代化,美國、西歐等國瓦斯、煤塵爆炸已很少發(fā)生,世界主要采煤國家的每采煤百萬噸死亡率大幅度下降。以全國煤炭系統(tǒng)瓦斯、煤塵爆炸事故發(fā)生情況為依據(jù),分析煤礦井下帶電維修低壓隔爆電器設(shè)備產(chǎn)生電火花而引起瓦斯、煤塵爆炸的原因,提出了低壓隔爆電器設(shè)備自帶隔爆開關(guān)插銷,防止產(chǎn)生火花的便利方法。

據(jù)有關(guān)資料分析,我國煤礦引燃瓦斯爆炸的火源類別與比例是:電火花占50%,放炮火占31.8%,自然發(fā)生與明火占12.2%,摩擦火花占3.1%,吸煙占0.6%?？刂坪拖鹪词侵浦雇咚?、煤塵爆炸的基本外部條件。

一、 電火花是井下爆炸事故主要導(dǎo)火索

表1 全國煤礦電氣火花引起事故火源種類

電火花是引起煤礦井下瓦斯、煤塵爆炸的主要火源之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在全國煤礦共發(fā)生261次重大瓦斯、煤塵爆炸事故中,由于電火花引起的次數(shù)就有116次,占45%,而死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的55%。電火花引起的瓦斯、煤塵爆炸事故的火源種類見表1。由表1可見違章帶電作業(yè)產(chǎn)生電火花引起事故29次,占25%,死亡人數(shù)占25%;隔爆電氣設(shè)備產(chǎn)生電火花引起事故21次,占18%,死亡人數(shù)占23%。分析表1統(tǒng)計(jì)資料,帶電作業(yè)產(chǎn)生火花引起的瓦斯爆炸事故案例中,帶電直接檢修防爆電氣設(shè)備引起的瓦斯爆炸事故占90%。防爆電氣設(shè)備失爆產(chǎn)生電火花引起的瓦斯爆炸事故案例中,接線盒失爆或接線不符合要求產(chǎn)生火花引起的瓦斯爆炸事故占85.7%。信號(hào)、照明、電話系統(tǒng)產(chǎn)生電火花引起瓦斯爆炸案例中,由于設(shè)備接線不合要求產(chǎn)生電火花引起瓦斯爆炸事故占66.7%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國瓦斯、煤塵爆炸,約25%的事故是直接由于127V供電系統(tǒng)及使用127V電源的隔爆電氣設(shè)備產(chǎn)生電火花引起的。因此,如何控制127V供電系統(tǒng)及使用127V電源的隔爆電氣設(shè)備的電火花,對(duì)預(yù)防因電火花引起的重大瓦斯、煤塵爆炸事故有著非常重要的作用。

二、低壓隔爆電氣設(shè)備使用現(xiàn)狀

煤礦井下使用的127V隔爆電氣設(shè)備,使用較多的有照明燈具、信號(hào)裝置、煤電鉆,經(jīng)常需要維修和更換。煤礦安全規(guī)程規(guī)定:“井下不得帶電檢修,搬遷電氣設(shè)備(包括電纜和電線)”。檢修隔爆電氣設(shè)備時(shí)需切斷電源,檢修完好后再送電。有些檢修人員,為圖省事省時(shí),經(jīng)常違章帶電檢修隔爆電氣設(shè)備,造成許多事故隱患。在127V供電系統(tǒng)中,煤電鉆是使用功率最大的采掘電氣設(shè)備,其使用量大,工作時(shí)間長(zhǎng),又經(jīng)常處在瓦斯、煤塵、粉塵環(huán)境中,如果瓦斯?jié)舛取⒚簤m濃度超限,煤電鉆供電系統(tǒng)產(chǎn)生電火花,就會(huì)引起惡性爆炸事故,傷亡人數(shù)較多,造成的經(jīng)濟(jì)損失也較大。針對(duì)工作面照明條件不好,雜物太多的狀況,如何解決煤電鉆的電源接線規(guī)范和保護(hù)隔爆面,是非常緊迫和復(fù)雜的問題。

三、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)低壓隔爆電氣設(shè)備的要求

127V供電線路,在井下使用范圍廣,使用距離長(zhǎng),分支線路多,線路上連接隔爆電氣設(shè)備多,許多隔爆電氣設(shè)備使用在復(fù)雜的環(huán)境中。如使用在運(yùn)輸大巷的隔爆照明燈具,燈具下面有電機(jī)車運(yùn)行;皮帶運(yùn)輸機(jī)大巷中的隔爆照明燈具,下面有皮帶輸送機(jī)。采用127V電源的煤電鉆,擔(dān)負(fù)著炮采和掘進(jìn)的主要任務(wù),一旦損壞就會(huì)影響生產(chǎn)。針對(duì)煤礦井下工作連續(xù)性和聯(lián)絡(luò)困難等特點(diǎn),對(duì)大量使用127V電源的隔爆電氣設(shè)備提出如下要求。一是使用中安全可靠,連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)。二是安裝和維修方便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作靈活?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)人員希望使用127V電源的隔爆電氣設(shè)備在電源側(cè),有一插銷和開關(guān)合一的裝置。在隔爆電氣設(shè)備更換時(shí),使用插銷能做到快速更換設(shè)備,縮短更換時(shí)間,且因不用接線,避免設(shè)備因接線不合格產(chǎn)生電火花。在隔爆電氣設(shè)備維修時(shí)使用開關(guān)控制電源的通斷,有效地保證執(zhí)行煤礦安全規(guī)程規(guī)定,停電檢修,檢修人員自己斷開電源,設(shè)備檢修完后,自己送上電源,這樣既簡(jiǎn)化了操作程序,減輕了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約了時(shí)間,又提高了安全性,防止其他人員誤送電,在檢修時(shí)產(chǎn)生電火花。

四、供電線路常見故障與解決方法

1.常見故障

一是在礦井供電系統(tǒng)中，最常見的短路故障類型有三相短路、兩相短路和單相接地短路。二是過載故障是煤礦井下供電系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)，過載后電網(wǎng)的電流相位對(duì)稱，幅值大于整定電流，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行溫度超過其允許溫升時(shí)，就要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。三是由于礦井中大部分供電線路為電纜供電，井下空間狹小，環(huán)境惡劣，陰暗潮濕，供電電纜的受潮和機(jī)械損傷使電纜經(jīng)常發(fā)生單相漏電故障。

2.解決措施

（1）針對(duì)上述各種短路故障時(shí)的電氣特征，三相號(hào)幅值大小和系統(tǒng)電壓、電流的相位差即功率因數(shù)，就可以有效的將起動(dòng)電流與短路電流區(qū)分開來，使短路保護(hù)可靠性得到提高；其它幾種不對(duì)稱短路故障電網(wǎng)中都會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流分量，根據(jù)負(fù)序電流的大小來判斷不對(duì)稱短路故障，故采取斷相保護(hù)原理。

（2）選擇基于零序功率方向的礦井低壓電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)技術(shù)作為礦用隔爆負(fù)荷中心選擇性漏電保護(hù)。該系統(tǒng)由總饋電開關(guān)和分饋電開關(guān)聯(lián)合構(gòu)成，總開關(guān)采用附加直流電源檢測(cè)原理檢測(cè)是否發(fā)生漏電，分開關(guān)采用零序功率方向檢測(cè)原理判斷發(fā)生漏電故障的線路。附加直流電源檢測(cè)原理與零序功率方向檢測(cè)原理的結(jié)合，可以保證電網(wǎng)漏電保護(hù)動(dòng)作的瞬動(dòng)性和電網(wǎng)對(duì)稱漏電時(shí)保護(hù)動(dòng)作電阻值的穩(wěn)定性，還可以有效的避免傳統(tǒng)單一方法無法對(duì)漏電故障線路做出有效選擇的弊端，最大程度的縮小因漏電保護(hù)造成的斷電范圍，既可完成井下低壓電網(wǎng)單相漏電時(shí)的橫向選擇性和縱向選擇性保護(hù)功能。

因隔爆電氣設(shè)備更換時(shí)不用打開設(shè)備隔爆接線盒接線,保證了隔爆電氣設(shè)備電源接線質(zhì)量,保護(hù)了設(shè)備接線盒的隔爆面,避免了因設(shè)備電源接線不合格引起電火花。即使接線盒內(nèi)產(chǎn)生電火花,也因隔爆面完好,保證火花不外溢,消除了采用127V電源的隔爆電氣設(shè)備產(chǎn)生電火花引起瓦斯、煤塵爆炸事故隱患。

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