煤矿常用防爆电气设备教材

第三讲煤矿常用防爆电气设备

矿用电气设备分为防爆型和非防爆型两类，矿用防爆型电气设备属于第Ⅰ类防爆电气设备（工厂用属于Ⅱ类）。矿用防爆电气设备的外壳上和设备铭牌上都有“Ex”标志。凡没有“Ex”标志的均为非防爆型，矿用一般型就是非防爆型，它的标志为“KY”

一、矿用防爆电气设备防爆原理与类型（第二章第二节）

当瓦斯浓度在5%～16%范围内，又遇到火源（明火、电火花、金属碰撞火花）或650℃以上的高温热源就会发生爆炸；瓦斯浓度在8.2%～8.5%时最易引爆；瓦斯浓度在9.5%时爆炸压力最大。当煤尘粒度在1μm～1mm范围内，挥发指数超过10%，悬浮在空气中的含量30 g／m3～3000g／m3时，又遇到700℃～850℃的高温热源也会发生爆炸。

1.矿用隔爆型电气设备

将电气设备置于隔爆外壳内，当外部瓦斯进入外壳，开关操作产生的火花就会点燃瓦斯，发生瓦斯爆炸；但是外壳既不破裂或变形，也不会引燃壳外的瓦斯或煤尘，即外壳必须有耐爆和隔爆性能。

耐爆性：外壳用钢板或铸钢制成，机械强度很高，当壳内发生瓦斯爆炸时，外壳不会破裂或变形，高温气体不会立即冲出外壳引爆外部瓦斯。

隔爆性：外壳各部件之间的隔爆结合面要有足够大的宽度、平整光洁的表面，两个结合面结合形成的隔爆间隙要足够小。当壳内发生爆炸时，火焰通过隔爆间隙向外传播的过程中，速度不会太快，所经过路径较长，能够受到足够冷却，使其温度降低到瓦斯点燃温度（650℃）以下，不会点燃外部瓦斯。

对隔爆结合面的最大间隙或直径差W和最小有效长度L及螺栓通孔至外壳内缘的最小长度

L的要求见表5-2。

1

表5-2 矿用电气设备隔爆外壳隔爆结合面结构参数 mm

矿用隔爆型电气设备的常见失爆现象有：（1）紧固螺栓缺失、长度不足或过长、滑丝，弹簧垫和平垫缺失、直径过大、弹簧垫失去弹性；（2）隔爆面划伤、磕碰、锈蚀面积或深度超标，隔爆间隙超标；（3）电缆密封圈缺失、密封圈内径与电缆直径差超标、密封圈外径与喇叭口内径不符、缺压圈、缺密封堵头，电缆外护套伸进接线盒长度不够等。

隔爆型电气设备的防爆标志是ExdⅠ。Ⅱ是工厂用。

2.矿用本质安全型电气设备

本质安全型电路简称本安型电路。是指电路系统或设备在正常或在规定的故障状态下，产生的火花和火花效应均不能点燃瓦斯和煤尘。实验证明，点燃瓦斯所需要的最小能量为0.28mJ。如果恰当选择电路参数或采取一定的保护措施，把火花能量限制在0.28mJ以下，它就不会引起瓦斯爆炸。

电火花分为电阻性、电容性和电感性三种。电路开关在开、合过程或电路中发生短路、开路时，均能产生电火花，其能量大小取决于电源电压和回路阻抗。对纯电阻电路，火花的能量取决于电压和电流；对电感电路主要取决于电流和电感；对电容电路主要取决于电压和电容。电火花能量是决定点燃瓦斯的主要参数，在设计本质安全型电路时，必须限制火花能量。其方法主要有：

⑴合理选择电气元件，尽量降低电源电压；

⑵增大电路中的电阻或利用导线电阻来限制电路中的故障电流；

⑶采取消能措施，消耗或衰减电感元件或电容元件中的能量。

可见，本质安全型电路只能是低电压小电流电路。它只适于矿井通讯、信号、测量和控制等电路。本质安全型设备可不要隔爆外壳，具有体积小、质量轻、安全、可靠等优点。

矿用本质安全型电气设备的防爆标志是Exi aⅠ或Exi bⅠ，矿用本安型又分a和b两个等级，a等级的安全程度高于b等级。

矿用本质安全型防爆电气设备失爆的现象有：拆除电路中的安全元件、更换安全元件未按原型号规格、改动电路结构、改变电路工作参数致使电压电流增大等。

3.矿用隔爆兼本质安全型电气设备

矿用隔爆兼本质安全型电气设备是隔爆型与本安型的组合，它的非本安电路部分置于隔爆外壳中，对外输出的部分电路是本安电路。隔爆兼本质安全型电气设备的防爆标志是Exdi aⅠ或Exdi bⅠ

二、矿用电气设备的使用场所

在井下选择电气设备的类型时，应根据《煤矿安全规程》的有关规定选

择。各类矿用电气设备的使用场所见表5-4。

表5-4•各种类型矿用电气设备的使用场所

使用场所类别煤( 岩) 与瓦斯(二

氧化碳) 突出矿井

和瓦斯喷出区域

瓦斯矿井

井低车场、总进风巷或主

要进风巷翻车机

硐室

采区

进风巷

总回风巷、主要回风巷、

采区回风巷、工作面和

工作面进风、回风巷

低瓦斯

矿井

* 高瓦

斯矿井

1．高低压电机和电气设备**矿用防爆型（矿用

增安型除外）

矿用一般型

矿用一般

型

矿用

防爆型

矿用

防爆型

矿用防爆型（矿用增安

型除外）

2．照明灯具***矿用防爆型（矿用

增安型除外）

矿用一般型

矿用防爆

型

矿用

防爆型

矿用

防爆型

矿用防爆型（矿用增安

型除外）

3．通信、自动化装置和仪表、仪器矿用防爆型（矿用增

安型除外）

矿用一般型

矿用防爆

型

矿用

防爆型

矿用

防爆型

矿用防爆型（矿用增安

型除外）

注：* 使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内可以采用矿用一般型电气设备（包括照明灯具、通信、自动化装备和仪表、仪器）；

** 煤（岩）与瓦斯突出矿井的井底车场的主泵房内，可使用矿用增安型电动机；

*** 允许使用经安全检测鉴定，并取得煤矿矿用产品安全标志的矿灯。

三、矿用防爆高压配电箱（第四章第二节）

矿用隔爆型高压配电箱适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下，作为配电开关或控制保护变压器及高压电动机。目前使用的有BGP等系列。其型号含义为：B—隔爆，G—高压，P—配电装置。

1．结构

图5-2为BGP9L-6A型配电装置的外形图。其壳体为一长方形箱体，通过箱体中间的隔板将箱体分为前后两个空腔。

图5-2 矿用隔爆型高压配电箱结构图