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1、第八讲 煤矿供电安全技术（第十章）一、触电与急救1触电的危险性电流对人体的伤害，分为两大类，即电击和电伤。电击是指电流通过人体内部，造成人体内部器官的损伤和破坏，主要是会引起心跳和呼吸的停止，继而造成脑死亡。电伤是指强电流通过人体的某一局部造成组织器官的烧伤或电弧对人体表面组织的烧伤。在触电死亡事故统计中多数是由电击造成的。触电的伤害程度，主要与以下几个因素有关。1）流过人体的电流流过人体的电流又称人体触电电流，它的大小对人体组织的伤害程度起着决定性的作用。表10-1列出了不同触电电流时人体的生理反应情况。由表10-1可知，流过人体的电流越大，对人体组织的破坏程度也就越大，因而也就越危险。致命
2、电流为50 mA。一般规定：工频交流的极限安全电流值为30mA。表10-1 不同触电电流时人体的生理反应情况 电流类别电流mA50Hz交流直 流0.61.5开始有感觉，手指有麻刺感没有感觉23手指有强烈麻刺感，颤抖没有感觉57手部痉挛感觉痒，刺痛、灼热810手指尖部到腕部痛的厉害，虽能摆脱导体但较困难热感觉增强2030手迅速麻痹不能摆脱导体痛的厉害，呼吸困难热感觉增强，手部肌肉收缩但不强烈3050引起强烈痉挛，心脏跳动不规则，时间长则心室颤动热感觉增强，手部肌肉收缩但不强烈5080呼吸麻痹，发生心室颤动有强烈热感觉，手部肌肉痉挛、呼吸困难90100呼吸麻痹，持续3s钟以上心脏麻痹，以至停止跳动
3、呼吸麻痹300及以上作用时间015s以上，呼吸和心脏麻痹，肌体组织遭到电流的热破坏2）人体电阻流经人体电流的大小，与人体电阻有着密切的关系。当电压一定时，人体电阻越大，流过人体的电流越小，反之亦然。由于人出汗或因电伤皮肤破损时，人体电阻显著减小，煤矿井下潮湿多尘，所以在研究触电对人体的危害时，通常人体电阻取1000欧作为计算依据。3）人体接触电压流过人体电流的大小与人体接触电压的高低有直接关系，接触电压越高，触电电流越大。极限安全电流和人体电阻的乘积，称为安全接触电压，它与工作环境有关。根据GB3805-83规定安全接触电压有效值最大不超过50V，安全额定电压等级为42、36、24、12、6V
4、。一般工矿企业安全电压采用36V。4）触电持续时间触电持续时间是指从触电瞬间开始到人体脱离电源的时间。它与触电电流一样是影响危害程度的重要因素。触电持续时间越长，对人体引起的热伤害、化学伤害和生理伤害就越严重，越易引起心室颤动。此外，随着电流在人体内持续时间的增加，人体发热出汗，表皮发热烧伤，人体电阻会逐渐减小，因而使触电电流增大。所以即使是比较小的电流，若流经人体的时间长，也会造成伤亡事故。反之，即使触电电流较大，若能在很短时间脱离，也不致造成生命危险。因此，我国规定：对人体无生命危险的触电电流与触电时间的乘积不得超过30mAs。2触电后的急救当出现触电事故时，为了有效地抢救触电者，要做到“
5、两快”、“一坚持”、“一慎重”。两快即指快速切断电源和快速进行抢救。当出事地点没有电源开关时，若是380V以下低压线路，可用木棒、绳索等就便绝缘物体拨开电源线或直接将触电者拉脱电源。触电者脱离电源后，应立即进行抢救，不能消极地等待医生到来。如果伤员有呼吸和心跳，则应使伤员在空气流通的地方静卧休息，并监视其心跳和呼吸。如果呼吸和心跳停止，此时必须立即采用人工呼吸和心脏挤压进行抢救，否则伤员会在5至20分钟后脑死亡。坚持对失去知觉的触电者持久连续地进行人工呼吸与心脏挤压，在任何情况下，这一抢救工作决不能无故中断。事实证明，触电后坚持抢救长达几个小时，仍然能够复活。1）人工呼吸法人工呼吸是用人工的方
6、法代替伤员肺的活动，供给氧气，排出二氧化碳。最常用且效果最好的方法是口对口人工呼吸法，它的操作简单，一次吹气量可达1000mL以上。具体操作步骤和方法如下：使伤员仰卧并把头侧向一边，张开伤员的嘴巴，清除口腔中的血块、异物、假牙和呕吐物等，以使呼吸道畅通，同时解开衣领，松开紧身衣服，使其胸部自然扩张； 抢救者在伤员的一侧，一手捏紧伤员的鼻孔，避免漏气，用手掌的外缘顺势压住额部；另一只手托在伤员的颈后，将颈部上抬，使其头部充分后仰（在颈下可垫以物体）；急救者以图10-4a所示方法，先吸一口气，然后紧凑伤员的嘴巴，向他大口吹气，时间约2s左右；吹气完毕后，立即离开伤员的嘴，并放松捏紧鼻孔的手，这时伤
7、员的胸部自然回缩，气体从肺内排出，如图10-4b所示，时间约3s左右。按以上步骤连续不断地操作，每分钟约12次。如果伤员张嘴有困难，可紧闭其嘴唇，将口对准其鼻孔吹气，效果也可。2）心脏挤压法心脏挤压法又叫心脏按摩法，如果触电者心跳停止，就必须进行心脏挤压，以达到推动其体内血液循环的目的。具体操作方法如下：使伤员仰卧于平整的木板或硬地上，以保证挤压效果，急救者在伤员一侧，或骑跨在伤员的腰部两侧； 急救者两手相叠，下面一只手的掌根按于伤员胸骨下三分之一处，四指伸直，中指末端恰在颈部凹陷的边缘。 急救者用上面的手加压，压时肘关节要伸直，垂直向下挤压，使胸骨下陷约30mm40mm，这样可以间接挤压心脏
8、，达到排血的目的； 挤压后突然放松(注意掌根不要离开胸壁)，依靠胸廓的弹性，使胸骨自动复位，心脏扩张，大静脉的血液就能回流的心脏。按照上述步骤连续进行操作，成人每分钟挤压60次。挤压时定位须正确，用力要适度，以免引起肋骨骨折、气胸、血胸及内脏损伤等并发症。如果伤员的心脏和呼吸都停止了，则两种方法应由两人同时进行。若现场急救只有一人时，应先做人工呼吸两次，再做心脏挤压15次，然后再做人工呼吸，如此反复进行。此时，为了提高抢救效果，吹气和挤压的速度要快些，两次吹气在5s内完成，15次挤压在10s内完成。二、一般工作人员预防触电的方法为了有效地防止一般工作人员触电事故的发生，必须采取以下安全措施：1
9、）使人体不能接触和接近带电导体将带电裸导体置于一定高度或加保护遮拦或封闭在外壳内，使人体接触不到带电体。如地面110kV架空线路经过居民区时，对地面最小距离为6.5m；井下架线式电机车的架空线，在大巷中其敷设高度距轨面不得小于2m；在井底车场，其敷设高度距轨面不得低于2.2m；电气设备外盖与手把之间，设置可靠的机械闭锁装置，以保证合上外盖前，不能送电，不切断电源，不能开启外盖；操作高压回路，必须戴绝缘手套、穿绝缘靴等，以防触电。2）人体接触较多的电气设备采用低电压人体接触机会多的电气设备造成触电的机会也多，为了保证用电安全，应采用较低的电压供电。例如：井下手持煤电钻工作电压不得超过127V，控
10、制回路和安全行灯的工作电压不得超过36V等。3）设置保护接地和接零装置保护接地是防触电的最重要、最有效的措施。当电气设备的绝缘损坏时，使正常情况下不带电的金属外壳或支架带电，如果人体触及这些带电的金属外壳或支架，便会发生触电事故。将正常时不带电，绝缘损坏时可能带电的金属外壳和支架可靠接地，可以防止这种触电事故的发生。根据电网中性点运行方式不同，保护接地与接零分为TT、IT和TN系统三种。（1）IT系统是在中性点不接地或通过阻抗接地的系统中，将电气设备的外露可导电部分直接接地。在矿井井下使用这种保护接地系统。图10-5 IT保护接地系统NUVWIMIECWCVCU没有装设保护接地，当电气设备发生
11、一相碰壳接地故障时，若人体触及带电外壳，则电流经过人体入地，再经其他两相对地绝缘电阻和对地分布电容流回电源。当线路对地绝缘电阻显著下降，或电网对地分布电容较大时，通过人体的电流将远远超过安全极限值，对人的生命构成了极大的威胁。装设保护接地装置后，当人触及碰壳接地的设备外壳时，接地电流将绝大部分通过接地极入地，流过人体的电流很小。（2）TT系统是在中性点直接接地系统中，将电气设备的外露可导电部分，通过与系统接地装置无关的独立接地体直接接地。应用于110kV以上超高压电网。（3）TN系统是将电气设备的外露可导电部分，经公共的PE线或PEN线，通过系统中性点的接地装置接地，因此将其称为保护接零系统。
12、地面380/220V电网采用TN系统。TN系统根据公共接地导线不同，又分为TN-C系统（三相四线制：U、V、W、PEN）、TN-S系统（三相五线制：U、V、W、N、PE）和TN-C-S系统三种。NUVW图10-15 TN-C和TN-S保护接零系统NPE当电气设备发生一相绝缘损坏时，则通过设备外壳造成相线对零线或保护线的金属性单相短路，使线路中的过流保护装置迅速动作，切断故障电路，减少了触电的几率。如果在电源被切断之前恰有人触及该带电外壳，则利用零线的分流作用，减少了人身触电电流，降低了接触电压，使人身触电的危险性得以减小。保护接零只能用在中性点直接接地系统中。在同一供电系统中，不允许TN方式和
13、TT方式混合使用。在保护接零系统中，电源中性点必须接地良好，其接地电阻不得超过4。为了保证零线不致断线和有足够的单相短路电流，要求零线材料应与相线相同。4）设置漏电保护装置漏电保护装置，可以不断地监测电网的绝缘状况，在绝缘电阻降到危险值或人身触电时，自动切断电源，减少人触电时间。配合使用屏蔽型电缆，可以实现超前切断电源，减小漏电时的火花和电弧。在井下高压配电箱和低压馈电开关中安装有选择性漏电保护装置，这种漏电保护装置在电网送电运行中判断是那条线路发生漏电故障。在低压馈电开关和电磁启动器中安装有漏电闭锁装置，可以在电网停电后监测漏电，一旦发现漏电，闭锁开关不允许合闸。5）井下及向井下供电的变压器
14、中性点严禁直接接地在矿井井下为了防止人体触电和引爆瓦斯、煤尘，规定井下电网的中性点严禁直接接地。中性点直接接地系统，若人体触及一相导体时，人体接触的是相电压，此时通过人体的电流为式中 通过人体的电流，A；电网的相电压，V；人体电阻，。如果电网电压为660V，人体电阻为1000，通过人体的电流为这个数值远远大于极限安全电流，因而触电后危险性极大。如果发生单相接地故障，即为单相接地短路，则在故障点产生的电弧足以引起瓦斯、煤尘的爆炸。中性点对地绝缘系统，若人体触及一相导体时，流过人体的电流经另外两相对地绝缘电阻和电网对地分布电容形成回路。当供电系统的线路总长度小于1km时，可忽略电网对地分布电容的影
15、响，此时流过人体的电流为式中 电网每相对地绝缘电阻，。当35000，其它条件与上述相同时，此时流过人体的电流为此电流值为极限安全电流值。当电网较长，线路对地分布电容不可忽略时，流过人体电流为式中 线路每相对地分布电容，F。如果C0.5F，其它参数不变，经计算此时通过人体的触电电流为154mA。由此可见，在中性点对地绝缘系统中，当电网对地分布电容较大时，人体触电的危险性仍然很大。因此，除井下电网中性点严禁直接接地外，还必须采取其它安全措施，来消除电网对地电容电流的影响三、井下保护接地系统保护接地与过流保护和漏电保护一起构成了井下的三大保护。1. 井下保护接地系统的结构井下保护接地系统由主接地极、
16、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地线等组成。如图7-19所示。主接地极装设在井底车场的水仓中。主、副水仓中应各设一个，以保证在清理水仓或检修接地极时，有一个主接地极仍起接地作用。主接地极采用面积不小于0.75m2，厚度不小于5mm的镀锌钢板制成。每年应将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出，进行详细检查。图10-14 井下保护接地系统示意图1-接地母线；2-辅助接地母线；3-主接地极；4-局部接地极；5-漏电保护用辅助接地极；6-电缆；7-电缆接地导体；8-中央变电所；9-采区变电所；10-配电点；11-电缆接线盒；12-连接导线；13-接地导线；14-采煤机组；15-输送机
17、为了保证接地系统的可靠性和降低接地电阻，在电气设备集中的地方还必须装设局部接地极。局部接地极可用面积不小于0.6m2，厚度不小于3mm的钢板，放在巷道的水沟中。在无水沟的地方，局部接地极可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的镀锌钢管，垂直打入潮湿的地中。为降低接地电阻钢管上要钻直径不小于5mm的透孔20个以上。井下需要装设局部接地极的地点有：每个装有固定设备的硐室、单独的高压配电装置、采区变电所、配电点、连接动力铠装电缆的接线盒、采煤工作面的机巷、回风巷以及掘进工作面等。连接主接地极的母线称为接地母线。其它地点的接地母线称辅助接地母线。接地极和电气设备外壳通过接地导线和连接导线接在接地母
18、线上。各种接地母线、接地导线和连接导线应采用镀锌扁钢、镀锌钢绞线或裸铜线，其截面应不小于煤矿安全规程规定的最小截面。利用铠装电缆的金属外皮和非铠装电缆的接地芯线作为系统的接地线，将井下各处的接地装置连接起来，从而构成了井下的保护接地系统。36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。设备外壳的保护接地连接线必须完整、连续，接头无松动、锈蚀，接地线无断裂或断面减小。每台电气设备必须使用独立的导线与接地母线相连接，并使用专用的接地螺钉。接地连接导线应与接地母线焊接。如果是螺钉连接，必须使用镀锌、镀锡螺钉和螺母接牢。接地
19、装置的材料必须使用铜材或钢材。井下保护接地系统的接地电阻必须每季度测量一次。根据煤矿安全规程的规定：接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值，不得超过2；每一移动式或手持式电气设备同接地网之间的电缆接地芯线的电阻值，都不得超过1。2.保护接地的监察把电气设备的金属外壳和构架用导线与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地。对电气设备实行保护接地后，当电气设备绝缘破坏使外壳带电时，人身即使接触了这个带电的外壳，因为接地装置与人体构成了并联电路，对人体起分流作用，大大地减小了通过人体的电流，这样就减少了人体触电的危险。所以，电气设备的保护接地，是预防触电事故的重要措施之一。(一)外壳(1)36V以上的
20、和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。(2)设备外壳的保护接地连接线必须完整、连续，接头无松动、锈蚀，接地线无断裂或断面减小。(3)每台电气设备必须使用独立的导线与接地母线相连接，并使用专用的接地螺钉。(4)接地连接导线应与接地母线焊接。如果是螺钉连接，必须使用镀锌、镀锡螺钉和螺母接牢；绞接时，绞接要牢固，其长度不小于100mm。(5)接地装置的材料必须使用铜材或钢材。(二)保护接地网1主接地极(1)所有电气设备的保护接地装置(包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线)和局部接地装置都应同主接地极连成一个总接地网。在钻孔中敷设的
21、电缆如果不能同主接地极相连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2。(2)主接地极应在主、副水仓中各埋一块，并由面积小于075m2、厚度不少于5mm的耐腐蚀钢板制成。(3)接地母线应采用截面积小于50mm2的铜线、截面积不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面积不小于100mm2的扁钢。2局部接地极(1)采区变电所(包括移动变电站和移动变压器)应装设局部接地极。(2)每个装有电气设备的硐室应装设局部接地极。(3)每个单独设置的高压电气设备应装设局部接地极。(4)每个低压配电点或装有3台以上电气设备的地点，应装设局部接地极。无低压配电点时，采煤工作面的运输巷道、回风巷、
22、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置一个局部接地极。(5)连接高压动力电缆的金属连接装置应装设局部接地极。(6)局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。(7)设置在巷道水沟中的局部接地极，应用面积不小于 06m2、厚度不小于3mm的钢板或具有相同有效面积的钢管制成，并平放于水沟深处。(8)设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于15m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，并垂直全部埋人底板。也可用直径不小于22mm，长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后
23、垂直埋人底板，垂直埋深不得小于075m。(9)低压机电硐室的辅助接地母线，电气设备外壳同接地母线(包括辅助接地母线)的连接，电缆接线盒两头的铠装、铅皮的连接应使用截面积不小于25mm2的铜线、截面积不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4 mrn、截面积不小于50mm2的扁钢。(10)低于或等于127V的电气设备的接地导线、连接导线应采用截面不小于6mm的裸铜线。3采掘移动设备保护接地(1)采掘工作面移动设备的金属外壳，应用橡套电缆中的接地芯线与配电点的控制设备外壳相连。(2)通过电缆接到低压配电点的局部接地极，应组成一个保护接地网，并不受其他因素的干扰。除用作监测接地回路外，不得兼作其他用
24、途。(三)保护接地的测试检查(1)接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值，不得超过2。(2)每一移动式和手持式电气设备同局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1，超过时应及时更换。(3)每年应将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出，进行详细检查。四、煤电钻综合保护装置煤电钻是煤矿井下采掘工作面的手持电动工具，为了保证操作人员和矿井的安全生产，煤电钻必须有良好的保护装置。目前，煤矿井下常用的煤电钻综合保护装置有BZZ-2.54型、BAZ-2.5型、ZZ8L-2.5型、ZB80-2.5型、KSGZ-2.50.66A型以及KSGZ1-4.01.14型等。本节仅介绍KS
25、GZ1-4.01.14型矿用隔爆型电钻变压器装置。本装置由隔爆外壳，主变压器及装有控制与保护电器的芯架三部分组成。隔爆外壳为3mm厚钢板焊接而成的圆筒形结构，后面和前门突出为球面形。前门与壳体采用提升式开门结构，前门上方有指示灯及k表的观察窗。外壳右侧设有隔离开关手柄，手柄与前门之间设有机械闭锁机构。即隔离开关合闸后，前门不能开启；前门打开后，隔离开关则不能合闸。隔离开关手柄下方设有漏电及短路试验按纽。外壳上部为接线箱，下部设有便于移动的托橇。主变压器为三相干式变压器，安装于壳体内后半部，额定容量为4.0kVA，将一次侧1140或660V电压降为127V，供煤电钻及照明用电。控制与保护部分的所有电器元件均装设在可抽出的控制芯架上，电子元器件分装在三块印刷电路板插件上，芯架推入壳体内用两只M8螺钉紧固于两侧的滑道上。