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1、电 气 防 爆,2019/9/21,2,1 基本概念与通用要求,前言,煤矿安全规程规定,第444条：选用的井下电气设备，应符合表10的要求。普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓度1.0%以下的地点使用，并实时监测使用环境的瓦斯浓度。 第452条：防爆电气设备入井前,应检查其“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格后，方准入井。,2019/9/21,3,2019/9/21,4,井下电气设备防爆原因,瓦斯爆炸 条件：瓦斯浓度5%16%；氧浓度12%；点火源。 煤尘爆炸 条件：煤尘有爆炸性（爆炸指数15%）；粉尘浓度；点火源。 瓦斯燃烧 条件：瓦斯浓度
2、；氧浓度；点火源。 矿井火灾 条件：可燃物；空气供给；点火源。 电气火花均可引起上述灾害的发生。,2019/9/21,5,爆炸性环境用电气设备类型表,防爆电气设备的国家标准是GB3836 矿用一般型的国家标准GB12173,2019/9/21,6,1.1.1 防爆电气类别 类:煤矿井下电气设备 主要用于含甲烷混合物的爆炸性环境 类:工厂的防爆电气设备 主要用于除甲烷外的其他各种爆炸性混合物环境,1.1 基本概念,2019/9/21,7,1.1.2 电气间隙与爬电距离 电气间隙:两个裸露的导体之间的最短距离，即电气设备中有电位差的金属导体之间通过空气的最短距离。 包括:(1)带电零部件之间以及带
3、电零件与接地零 件之间的最短电气距离； (2)带电零件与易碰零件之间的最短空气距离。 爬电距离:两个导体之间沿其固定绝缘材料表面的最短距离，即电气设备中有电位差的相邻金属零件之间,沿绝缘表面的最短距离。 决定因素:电气设备的额定电压,绝缘材料的耐泄性能以及绝缘材料表面形状等。,2019/9/21,8,电气间隙与爬电距离表,注：表中a、b、c、d是绝缘材料按相对泄痕指数的分级,2019/9/21,9,1.1.3 防护等级 防护等级：电气设备外壳防外物和防水能力 防外物:防止外部固体进入设备内部和防止人体触及设备内的带电或运动部分的性能。 防 水:防止外部水份进入设备内部,对设备产生有害影响的防护
4、性能。 防护等级通常用字母IP连同两位数来标志 例:IP43 4-防外物4级 3-防水3 IP外壳防护等级标志,2019/9/21,10,2019/9/21,11,(1)防爆电气设备使用环境温度、气压； (2)如采用塑料外壳,须不燃性或难燃性材料(绝缘电阻,冲击,热稳定)； (3)限制使用铝合金外壳； (4)紧固件零件要求； (5)联锁装置；,1.1.2 通用要求,通用要求主要包括：环境温度、外壳、紧固件、联锁装置、绝缘套管、接线盒、连接件、引入装置及接地要求等。,2019/9/21,12,(6)固定的设备外壳隔板上用来使导线穿过隔板的绝缘套管必须用不易吸湿的绝缘材料制成等； (7)导线和电缆
5、连结紧固，防止产生火花； (8)连接件是置于接线盒内,供引入电缆或电线接线用； (9)引入装置(电线或电缆进入设备内部的过渡装置)； (10)良好接地； (11)防爆标志。类型、类别、级别和组别 标志EX 复合式先标主体后标其他型式,2019/9/21,13,2.1 防爆原理 概念：将电气设备的带电部件放在特制的外壳内,该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔开的作用,并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆所产生的爆炸压力,而外壳不被破坏；同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传播,不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。 标志:d,2 隔爆型电气设备
6、,2019/9/21,14,作用:隔爆性、耐爆性 广泛应用煤矿井下爆炸性环境 隔爆性:外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰,不引起壳外可燃性混合物爆炸的性能。 耐爆性:外壳能承受壳内爆炸性混合物爆炸时所产生的爆炸压力,而本身不产生破坏和危险变形能力。,2019/9/21,15,2.2 防爆措施 隔爆型电气设备主要在煤矿井下具有爆炸性混合物的场所使用，其使用环境场地狭窄，搬运困难，并有岩石、煤块冒落、撞击的危险，其外壳不仅要具有耐爆性，还应具有足够机械强度，才能保证设备外壳在发生内部爆炸或受到外物撞击时，外壳不发生严重变形或损坏。 为此,用于煤矿井下采掘工作面的隔爆电气设备的隔爆外壳必须采用钢板或
7、铸铁制成。也有特例。 隔爆外壳的几何形状多样，以采用长方体为宜。 隔爆外壳的容积与爆炸压力无关，尽量减小外壳容积。 两个或两个以上空腔，相互连通；避免多空腔结构。 “隔爆接合面”、 “隔爆接合面间隙” 法兰间隙如何实现隔爆？最大安全间隙的影响因素？,2019/9/21,16,2.3 技术要求,隔爆型电气设备的技术要求如下： 隔爆接合面结构参数应符合表2.7的要求。 在平面对平面的隔爆结构中，当法兰长度确定后，法兰厚度的设计选择要保证在爆炸压力的作用下，法兰的变形程度不能影响隔爆间隙的大小。 在加工法兰时，对法兰的隔爆面有严格的技术要求。对于圆筒面对圆筒面的隔爆结构，在设计和制造时，要保证其同心
8、度，避免发生单边间隙过大或过小的现象。 为了确保隔爆面间隙宽度，隔爆面的防腐蚀措施也是十分重要的。 对于隔爆接合面所用的紧固件也必须有防锈和防松的措施。只有外壳零件紧固后，才能构成一个完整的隔爆外壳，起到隔爆作用。,2019/9/21,17,隔爆型电气设备主要包括壳体与盖，但还有一些附属其壳上的部件，主要有电缆及导线的引入装置、接线盒、透明件、衬垫等。 接线盒 透明件 衬垫 通气与排液装置,2019/9/21,18,3.1 防爆原理 原理：通过限制电气设备电路的各种参数,或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能,使其正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混
9、合物,从而实现了电气防爆。 特点:不需要专门的防爆外壳;传输线可以用胶质线和裸线; 最大输出功率为25W左右，受到限制。 主要用于通讯、监控、信号和控制系统，以及仪器、仪表等。,3 本质安全型电气设备,2019/9/21,19,单一式:电气设备的全部电路都由本质安全电路组成。 复合式:电气设备的部分电路是本质安全电路,另一部分是非本质安全电路。 安全程度:ia和ib两个等级 ia等级:电路在正常工作,一个或二个故障时,都不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。 正常工作时,安全系数为2，一个故障时,安全系数为1.5，二个故障时,安全系数为1 ib等级:电路在正常工作,一个故障时,都不能点燃爆炸性气
10、体混合物的电气设备。 正常工作时,安全系数为2，一个故障时,安全系数为1.5 标志:i,2019/9/21,20,3.2 火花放电 电路的放电火花，是电气设备在实际运行中由于开关触点的开闭和电路绝缘损坏形成短路而产生的。 电路绝缘损坏形成短路所产生的电火花相当于开关触点闭合时所产生的电火花。所以在研究本安电路的电火花时，只需研究开关触点开闭时的放电火花。 放电火花是电源能量和电路中储能元件的储存能量向通断的电极间隙放电的现象(释放能量)，是电路的电子流和电极间气体电离的离子流形成的导电带。放电火花含有熔融的金属粒子和蒸气，在极高的电流密度作用下产生高温和大量的热能。当这种能量超过了周围爆炸性混
11、合物的最小点燃能量时就会引起爆炸。 电路放电有三种型式：火花放电、弧光放电和辉光放电。 火花放电的特点是低电压大电流放电，如本安电路中的电容放电、化学电源放电均属于火花放电。,2019/9/21,21,不同性质的电路（电阻、电感、电容）及电路的开关状态（接通、断开、通断速度）对火花的形成和特点有重要影响,电阻电路火花放电 没有储能元件、火花能量来自电源 火花放电能量小、闭合和断开时放电现象一样 电感电路火花放电 能量以磁能形式储存、能量（电源、电感元件） 断开火花（电路断开时产生）、放电强度和持续时间提高 电容电路火花放电 能量以电能形式储存、能量（电源、电容元件） 闭合火花（电路闭合时产生）
12、、放电功率和能量很大,2019/9/21,22,最小点燃能量:使爆炸行混合物点燃的最小能量，是爆炸行混合物级别的标志。 特定试验条件下,通过专门的试验装置测定的，是设计和评估本安电路的重要依据。 放电火花的大小与电源电压、电路电流、火花放电持续时间三因素乘积成正比。 安全系数K: K=最小点燃电流/设计最大允许电流 (电阻、电感) K=最小点燃电压/设计最大允许电压 (电容),2019/9/21,23,3.3 防爆措施 无论何种本安电路都有产生火花放电的可能。为了使本安电路或本安电气设备能安全使用，必须在设计和制造时采取措施，以尽量减少电路分合时产生的放电火花。 降低电压或电流，是减小放电火花
13、，提高本安电路安全性能较为有效的方法，但这样又不能满足电路或电气设备对功率和性能的要求。 为提高本安电路的使用功率，通常采用下列方法： (1)电容电路可采用电容储能经电阻放电的方法减小电火花放电能量。 (2)电感电路可采用三种方法来减小电感放电火花能量：在电感元件两端并联电阻； 在电感元件两端并联电容；在电感两端并联二极管。,2019/9/21,24,3.4 技术要求 外壳 电源（独立电源和外接电源） 绝缘漆 继电器、插接件 保护性元件或组件 接线盒和接线端子 其它要求,2019/9/21,25,4.1 防爆原理 原理:对于那些在正常运行条件下不会产生电弧、火花和危险温度的矿用电气设备，为了提
14、高其安全程度,在设备的结构、制造工艺及技术条件等方面采取了一系列措施,从而避免了设备在运行和过载条件下产生火花、电弧和危险温度,实现电气防爆。 增安型电气设备是在电气设备原有的技术条件上，采取了一定的措施提高其安全程度，但并不是说这种电气设备就比其他防爆型式的电气设备的防爆性能好。 增安型电气设备的安全性能达到什么程度，不但取决于设备的自身结构型式，也取决于设备的使用环境和维护的情况。 能制成增安型电气设备的仅是那些在正常运行中不产生电弧、火花和过热现象的电气设备，如变压器、电动机、照明灯具等电气设备。 标志:e,4 増安型电气设备,2019/9/21,26,4.2 防爆措施 制成有效的防护外
15、壳 选择合适的爬电距离和电气间隙 提高绝缘材料的绝缘等级 限制设备的温度 电路和导线要可靠连接,2019/9/21,27,4.3 技术要求 设备运行温度 保护装置：电源式保护装置、温度式保护装置 电缆和导线的连接 (1)所用连接件不能有损伤电缆或导线的棱角及毛刺，正常紧固时不能产生永久变形和自行转动； (2)连接件中不能用绝缘材料构件传递压力，连接件中的导电部件与绝缘物构件之间必须备有弹性中间构件，这样既能保证绝缘材料构件不传递接触压力，又能保证电缆或导线连接牢固可靠，不会产生接触不良和电火花现象； (3)不能用铝质材料做连接件。,2019/9/21,28,5.1 防爆原理 原理:将电气设备有
16、可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中,避免这些电气部件与爆炸性混合物接触,从而使电气设备在正常运行或认可的过载和故障情况下均不能点燃周围的爆炸性混合物。 常用的浇封型电气设备或浇封型部件主要有电池、蓄电池、熔断器、电压互感器、电机和变压器绕组、电缆接头等。 标志:m,5 浇封型电气设备,2019/9/21,29,5.2 防爆措施 浇封剂的使用 浇封工艺（埋封、灌封） 5.3 技术要求 浇封剂不能有可见孔隙，并要具有一定的介电强度和机械强度及耐水、耐油的性能。 浇封厚度必须符合要求 浇封的完整性,2019/9/21,30,6.1 防爆原理 原理:将电气设备或电气部件置入
17、经气密的外壳内。这种外壳能防止壳外部可燃性气体进入壳内。 标志:h,6 气密型电气设备,2019/9/21,31,6.2 防爆措施及技术要求 金属材料外壳（熔接、挤压或胶粘方法密封） 气密试验 电缆引入装置,2019/9/21,32,7.1 防爆原理 原理:在电气设备的外壳内充填石英砂粒,将设备的导电部件或带电部分埋在石英砂防爆填料层之下,使之在规定的条件下,在壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或石英砂材料表面的温度都不能点燃周围爆炸混合物。 应用场所:在使用时活动零件不直接与填料接触的、额定电压不超过6kV的电气设备。 标志:q,7 充砂型电气设备,2019/9/21,33,7.2 防爆措施
18、及技术要求 外壳用金属材料，也可用不燃或难燃性材料 具有足够机械强度、防护等级 防爆填充剂：不含金属微粒的干燥石英砂 各带电零件间的距离符合要求 壳内的绕组有足够的绝缘强度,2019/9/21,34,8.1 防爆原理 原理:将电气设备置入外壳内,壳内无可燃性气体释放源；将壳内冲入保护性气体,并使壳内保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,以阻止外部爆炸性混合物进入壳内,实现电气设备的防爆。 标志:p,8 正压型电气设备,2019/9/21,35,8.2 防爆措施及技术要求 正压外壳及其连接管道 （不燃性及难燃性材料、抗腐蚀能力） 正压通风外壳和正压补偿外壳 外壳的门或盖具有联锁装置 安全保护
19、措施(保护继电器,测量仪器,仪表等) 设置自动控制装置 保护气体必须是不燃的，不影响设备正常运行；气体有害时应标明,2019/9/21,36,9.1 防爆原理 原理：将电气设备的全部或部分浸在变压器油内,使设备不能点燃油面以上的或外壳以外的爆炸性混合物。 充油型电气设备一般制成固定式设备。 应用：开关、控制器、变压器等(通常不用井下) 标志：O,9 充油型电气设备,2019/9/21,37,9.2 防爆措施及技术要求 外壳（不燃材料、机械强度、防护等级） 观察窗 油位指示器 排气孔 排油孔,2019/9/21,38,10.1 防爆原理 原理：设备在正常运行条件下（指设备在电气、机械上符合设计规
20、范要求，并在规定的限度内使用）不产生电弧或火花,也不产生超过电气设备相应温度组别最高温度的热表面或灼热点,不会点燃周围爆炸性混合物,并且一般不会发生点燃周围爆炸性混合物的故障。 应用范围：工厂或露天场所,不用于煤矿井下。 属于类电气设备 标志：n,10 无火花型电气设备,2019/9/21,39,10.2 防爆措施及技术要求 主要包括：电气元件或电路、外壳以及门、盖、观察窗、接线盒、电缆引线装置、操纵杆和轴等。 外壳应采用不燃性或难燃性且耐腐蚀的材料制成；外壳应具有一定的机械强度，达到一定防护要求。 防爆性能的实现与接线盒、连接件的使用和内部导线连接状况有很大关系。 内部导线的连接也是十分重要
21、 接线盒的设计和制造要符合要求 正常运行最高表面温度应符合要求 电气设备的电气间隙和爬电距离要求,2019/9/21,40,11.1 特点 矿用一般型电气设备是一种没有采取任何防爆措施，用于煤矿井下无瓦斯、煤尘爆炸性混合物场所的电气设备。矿用一般型电气设备与一般电气设备不同，它在绝缘、爬电距离、电气间隙、防潮和防尘、井下运行条件诸方面均有特殊要求，铭牌的右上方有明显的“KY”标志。 矿用一般型电气设备主要有油浸变压器、高低压开关设备和控制设备及插接装置等。,11 矿用一般型电气设备,2019/9/21,41,11.2 技术要求 矿用一般型电气设备除电气部分外，主要包括设备外壳、电缆引入装置、接
22、线端子及联锁机构。 外壳必须采用不燃性或难燃性材料制成 表面温度有一些特殊要求 外壳的所有紧固件的螺栓直径应不小于M6 电缆引入装置必须能防止电线扭转、拔脱和损伤 外壳必须有接地螺栓 所有开关把手在切断电源后必须都能自锁 要具有耐潮湿性能，并要按规定进行湿热试验 对油浸变压器的特殊要求 对高压开关的特殊要求,2019/9/21,42,12 防爆电气设备的监察,12.1 矿井电气设备选用与使用环境条件的监察,2019/9/21,43,无火花型和充油型防爆电气设备不得用于煤矿井下； 防爆特殊型只能用于蓄电池电机车、矿灯等指定地点。 气密型、正压型和充砂型防爆电气设备在煤矿井下的应用地点同增安型；
23、防爆电气设备入井前,应检查其“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格后，方准入井。,2019/9/21,44,12.2 隔爆型电气设备的监察 (1)隔爆型电气设备必须经过考试合格的防爆电气设备检查员检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳完整无损，无裂痕和变形； (3)外壳的紧固件、密封件、接地件齐全完好； (4)隔爆接合面的间隙、有效宽度和粗糙度符合规定； (5)电缆接线盒和电缆接入装置等； (6)联锁装置功能完整； (7)接线盒内裸露导电芯线之间的电气间隙和爬电距离，符合规定； (8)在设备输出端断电后，壳内仍有带电部件时，在其上装设防护绝缘
24、盖板，并标明“带电”字样，防工人身触电事故； (9)接线盒内的接地芯线必须比导电芯线长； (10)隔爆型电气设备安装地点要求。,2019/9/21,45,12.3 本质安全型电气设备的监察 (1)本安型电气设备必须经过考试合格的防爆电气设备检查员检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳完整无损，无裂痕和变形； (3)外壳的紧固件、密封件、接地件齐全完好； (4)连接的电气设备必须通过联检，并取得防爆合格证； (5)外壳防护等级符合使用环境的要求； (6)本质安全型防爆电源的最高输出电压和最大输出电流均不大于规定值； (7)两组独立的本安电路裸露导体之间，本安电路与非本安电路裸露导体之间电气间
25、隙与爬电距离符合有关规定； (8)保护性元件或组件必须双重化或多重化。,2019/9/21,46,12.4 增安型电气设备的监察 (1)增安型电气设备必须考试合格的防爆电气设备检查员检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳完整无损，无裂痕和变形； (3)外壳的紧固件、密封件、接地件齐全完好； (4)外壳防护等级符合使用环境要求； (5)裸露导体间的电气间隙和爬电距离符合有关规定； (6)绝缘材料绝缘性能符合有关规定； (7)设备的工作温度符合有关规定； (8)电路和导线的连接可靠，并符合有关规定。,2019/9/21,47,12.5 浇封型电气设备的监察 (1)浇封型电气设备必须考试合格的防
26、爆电气设备检查员检查其安全性能，并取得合格证； (2)浇封剂不得有缝隙，剥落等现象，被浇封部件不得外露。 12.6 气密型电气设备的监察 (1)必须检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳完整无损，无裂痕和变形。 12.7 充砂型电气设备的监察 (1)必须检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳必须完整无损，无裂痕和变形； (3)填料覆盖高度符合要求。,2019/9/21,48,12.8 正压型电气设备的监察 (1)必须检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳必须完整无损，无裂痕和变形； (3)联锁装置完好； (4)压力监控器完好； (5)通风机等通风换气设备完好。 12.9 矿用一般型电气设备的监察 (1)必须检查其安全性能，并取得合格证； (2)外壳必须完整无损，无裂痕和变形； (3)联锁装置完好； (4)外壳防护等级符合要求。,2019/9/21,49,谢 谢 大 家 ！,