《煤矿电气安全讲座》课件

煤矿电气安全讲座欢迎参加煤矿电气安全讲座本次讲座旨在提高煤矿从业人员的电气安全意识，掌握电气安全操作规程，预防电气事故发生讲座内容涵盖煤矿电气安全基础知识、矿井供电系统、防爆技术、安全管理等多个方面目录第一部分煤矿电气安全概述介绍煤矿电气安全的重要性、相关法律法规以及安全管理体系的建立与实施，帮助学员建立起煤矿电气安全的整体认识第二部分矿井供电系统详细讲解矿井供电系统的组成、特点及安全运行要求，包括深浅井供电系统、变压器中性点运行方式、采区供电系统以及三专两闭锁系统等关键内容第三部分防爆基本知识阐述爆炸性环境分类、防爆电气设备的种类、工作原理以及选用原则，为安全使用防爆设备提供理论基础后续部分第一部分煤矿电气安全概述安全意识建立认识煤矿电气安全的重要性，了解电气事故对煤矿生产和人员安全的严重威胁，培养主动安全意识法规标准学习系统学习《煤矿安全规程》等相关法律法规中关于电气安全的具体要求，明确合规操作的标准与界限管理体系构建煤矿电气安全的重要性生命安全威胁生产中断损失事故数据分析煤矿电气事故可直接导致人员触电、电气事故会导致煤矿生产系统停运，电弧灼伤甚至死亡在煤矿复杂环境影响通风、排水、提升等关键系统，下，电气事故还可能引发瓦斯爆炸、造成大面积停产据统计，电气故障煤尘爆炸等次生灾害，造成群体性人引起的停产平均修复时间为36小时，员伤亡直接经济损失达数百万元煤矿电气安全法律法规《煤矿安全规程》核心要《矿山安全法》相关规定求对煤矿企业安全生产责任、电气规定了煤矿电气设备的防爆要设备管理、从业人员资质等方面求、供电系统保护措施、电气检提出了法律要求违反电气安全修维护制度等内容明确了不同规定导致事故的，将承担相应的区域电气设备的防爆等级要求，法律责任以及各类电气设备的安全运行参数限值国家及行业标准煤矿电气安全管理体系安全文化建设构建电气安全第一的企业文化1安全生产责任制2分层级明确电气安全责任安全管理制度3建立健全电气安全管理规章操作规程4制定标准化电气操作流程检查考核5实施定期检查与绩效评估煤矿电气安全管理体系是确保电气安全的组织保障通过建立安全生产责任制，明确各级管理人员和操作人员的安全职责，形成横向到边、纵向到底的责任网络第二部分矿井供电系统地面变电所井下主变电所1接收电网电力，降压分配接收地面电力，变压分配2工作面配电点采区变电所4向设备提供电能，现场控制3向工作面供电，保护管理矿井供电系统是煤矿生产的动力源泉，其安全稳定运行对煤矿生产至关重要供电系统的设计、安装和管理必须符合安全规程要求，确保在复杂的井下环境中安全可靠地运行矿井供电系统概述变电系统输配电系统控制保护系统包括地面变电所、井下由高压电缆、低压电主变电所、采区变电所缆、分支箱等组成，负等，负责电压变换和电责电能传输井下电缆能分配工作电压通常必须采用阻燃或不燃从10kV逐级降至660V型，敷设方式须符合规或1140V供设备使用程要求深井与浅井供电系统系统特点深井供电系统浅井供电系统井下变电所位置通常设在井底车场附近可直接设在采区或工作面附近电缆长度电缆长，电压损失大电缆短，电压损失小主要电压等级6kV、10kV为主

3.3kV、6kV为主供电可靠性要求要求更高，常采用双回要求相对较低，单回路供路供电电较常见特殊安全措施需考虑高水头带来的渗需注意地质条件对电缆敷水问题设的影响深井供电系统由于井深大，供电距离长，面临电能损耗大、电压波动范围广等技术难题通常采用较高电压等级输送，以减少线路损耗，并在关键位置设置调压装置变压器中性点运行方式经消弧线圈接地系统中性点通过消弧线圈接地，单相接地时能自动补偿接地电流优点是能抑2不接地系统制接地弧光，降低过电压风险，适用于较大规模的井下供电系统变压器中性点不与大地连接，单相接地时电网仍可继续运行优点是1供电连续性好，但存在弧光接地过小电阻接地系统电压风险适用于对供电连续性要求高且电网规模小的场合中性点通过小电阻接地，限制接地电流在一定范围内优点是接地故障定位迅速准确，过电压水平低，但对继电保护和选择性要求高采区供电系统采区变电所1为整个采区提供电力中间配电点2分支电能到工作面工作面配电点3为采煤设备直接供电移动变电站4随工作面推进而移动采区供电系统是矿井供电系统的重要组成部分，直接为采煤工作面提供电能采区变电所通常设置在回风巷道中，与采煤工作面保持安全距离，一般为500-800米，确保变电设备不受采煤活动影响三专两闭锁系统专用变压器1指专门为瓦斯抽放泵、主要通风机、主要排水泵等安全设备提供电能的变压器这些变压器不得用于其他负载，确保重要安全设备的电源独立可靠，不受其他用电设备故障的影响专用开关2为专用设备配置的独立开关设备，直接与专用变压器相连，专人管理，不得擅自操作确保关键安全设备的供电控制独立可靠，避免误操作导致安全系统失效专用线路3从专用变压器到专用设备的独立供电线路，不得分接其他负载线路通常采用加强保护措施，确保在各种环境下安全可靠运行风电闭锁与甲烷电闭锁第三部分防爆基本知识防爆原理防爆等级防爆认证防爆电气设备通过特殊结构设计和材料根据爆炸性环境的危险程度和设备防爆所有用于煤矿井下的电气设备必须通过选择，防止设备内部可能产生的火花、性能，将防爆电气设备分为不同等级国家认可的防爆检测机构检测认证，获电弧或高温引燃周围爆炸性气体混合煤矿井下通常要求设备达到煤矿专用防得防爆合格证后方可使用未经认证的物，从而避免爆炸事故发生爆级别，满足瓦斯和煤尘环境下的安全设备严禁带入井下，违者将承担严重法要求律责任爆炸性环境分类类煤矿井下环境类其他爆炸性气体环境I II特指煤矿井下含有瓦斯（主要成分为甲烷）和煤尘的环境除煤矿井下以外的爆炸性气体环境，如石油化工厂、油气储这类环境具有特殊性，既有瓦斯爆炸风险，又有煤尘爆炸风运设施、制药厂等场所根据爆炸性气体种类的不同，II类险，且两者可能互相促进，形成连锁爆炸环境又分为IIA、IIB和IIC三个亚类根据瓦斯浓度不同，I类环境又可细分为低瓦斯矿井（最高IIA类如丙烷、丁烷等；IIB类如乙烯、乙醚等；IIC类瓦斯绝对涌出量小于5m³/min）和高瓦斯矿井（最高瓦斯绝如氢气、乙炔等爆炸危险性由IIA到IIC逐渐增加，对电气对涌出量大于等于5m³/min）设备的防爆要求也相应提高防爆电气设备分类隔爆型1d采用坚固外壳，将可能产生火花、电弧或危险温度的部件完全封闭在内即使内部发生爆炸，外壳能够承受压力而不被破坏，且通过特殊接合面设计，防止内部爆炸火焰向外传播增安型2e采用附加措施提高安全系数，防止正常运行和规定的过载条件下产生电弧、火花或危险温度主要适用于不产生电弧和火花的设备，如接线盒、照明灯具等本质安全型3i通过限制电路中的能量，使其在正常工作或规定的故障条件下均不能产生足以引起爆炸性混合物点燃的火花或热效应主要用于通信、测量、自动控制等系统隔爆型设备工作原理适用范围隔爆型设备采用特殊结构的外壳，适用于正常运行可能产生电弧、将可能产生火花、电弧或危险温火花的电气设备，如断路器、接度的部件完全封闭当内部爆炸触器、控制按钮、电动机等在性混合物被引燃发生爆炸时，外煤矿井下，隔爆型设备是最常用壳能够承受爆炸压力而不被破坏，的防爆型式，几乎所有高功率电同时通过接合面间隙控制，使爆气设备都采用隔爆设计炸火焰在传递过程中冷却降温，防止引燃外部爆炸性气体结构特点隔爆型设备主要特点是坚固的外壳和精密的接合面外壳强度必须能承受内部爆炸压力的

1.5倍以上；接合面设计遵循长而窄原则，通常采用平面接合、圆柱接合或螺纹接合等形式，接合面间隙和长度必须严格控制增安型设备增安型防爆设备是通过采取附加措施，提高电气设备的安全系数，防止设备在正常运行或规定的过载条件下产生电弧、火花或危险温度其工作原理是预防爆炸条件的形成，而非控制已形成的爆炸增安型设备的设计要点包括提高绝缘等级，通常采用F级或H级绝缘；增大爬电距离和电气间隙；提高防护等级，一般不低于IP54；使用高质量接线端子，防止连接松动；限制表面最高温度，通常不超过环境温度100℃增安型设备主要适用于正常运行时不产生电弧、火花的电气设备，如接线盒、照明灯具、鼠笼式异步电动机等在煤矿井下，常用于低功率、简单结构的电气设备本质安全型设备隔爆型增安型本质安全型本质安全型设备的工作原理是通过限制电路中的电能，使其在正常工作或规定的故障条件下，均不能产生足够引起爆炸性混合物点燃的火花或热效应这种防爆方式从根本上消除了引燃源，是一种主动防爆技术本质安全型设备主要适用于信号传输、测量控制、通信等弱电系统在煤矿井下，广泛应用于气体传感器、通信设备、监控系统等场合本质安全电路的安全参数包括最大输出电压Uo、最大输出电流Io、最大输出功率Po等，这些参数必须严格控制在规定范围内其他防爆型式正压外壳型油浸型充砂型p oq通过向设备外壳内充入将可能产生火花、电弧将可能产生火花、电弧保护气体（通常为洁净的部件浸入油中，利用的部件完全埋入石英砂空气），使内部压力高油的绝缘性和冷却性能等填充材料中，防止内于外部大气压力，防止防止火花、电弧引燃周部可能产生的火花、电外部爆炸性混合物进入围爆炸性混合物传统弧引燃外部爆炸性气外壳内部适用于大型应变压器常用此类防爆体主要用于无需频繁复杂设备如分析仪器、方式，但因维护困难，维护的固定式设备，如计算机等煤矿井下由目前应用逐渐减少熔断器等于环境限制，较少采用防爆电气设备的选用原则爆炸性混合物分组判断危险区域等级评估确定爆炸性气体的种类及特性2根据爆炸性气体出现概率确定区域等级1温度组别确定选择适合环境的设备温度等级35安全参数匹配防爆型式选择确保设备参数满足使用环境要求4根据设备特性选择合适防爆型式防爆电气设备选用的首要原则是根据环境选择适当的防爆等级煤矿井下属于特殊爆炸性环境，必须选用专门为煤矿设计的防爆设备根据《煤矿安全规程》规定，采掘工作面回风巷必须使用煤矿许用防爆型电气设备选择防爆设备时还需考虑爆炸性气体的分组和温度组别对于煤矿井下环境，设备温度组别不应低于T4（表面最高温度不超过135℃），以防止瓦斯和煤尘被点燃在正确选择防爆型式的基础上，还应考虑设备的其他技术参数，如电压等级、功率大小、防护等级等第四部分矿井电网保护漏电保护防止因绝缘损坏导致的接地电流伤人或引燃瓦斯、煤尘，是矿井电网最基本的保护措施煤矿规定所有低压电气设备必须装设漏电保护装置过电流保护防止电气线路和设备因过载或短路而损坏，避免因过热引发火灾或爆炸事故包括过负荷保护和短路保护两种形式综合保护将多种保护功能集成在一个装置中，如矿用综合保护装置同时具备漏电保护、过流保护、欠压保护等多种功能，提高了保护的全面性矿井电气保护概述电气保护的基本任务电气保护的基本要求12电气保护装置的主要任务是在电力电气保护装置必须具备可靠性、灵系统发生故障时，快速准确地检测敏性、速动性和选择性四大基本特出故障，并将故障部分与电源隔离，性可靠性要求装置在需要动作时以保护人身安全、防止设备损坏、必定动作，不需要动作时绝不误动；防止事故扩大在煤矿特殊环境下，灵敏性要求能检测出最小故障电流；电气保护还承担防止电气设备引发速动性要求尽快切除故障；选择性瓦斯爆炸、煤尘爆炸等次生灾害的要求只切除故障部分，不影响正常重要责任部分煤矿电气保护的特殊要求3煤矿电气保护需满足防爆要求，保护装置本身必须具有适合井下环境的防爆性能；同时考虑井下环境复杂，保护装置需具有更高的环境适应性和抗干扰能力，确保在潮湿、多尘、振动等恶劣条件下可靠工作漏电保护漏电现象是指电气设备或线路的带电部分与地之间存在电流通路，产生对地电流漏电的主要危害包括可能导致人员触电；在煤矿环境下，漏电产生的电火花可能引燃瓦斯或煤尘；长期漏电会损坏电气设备绝缘，导致更严重的故障漏电保护的基本原理是检测系统中的不平衡电流（即漏电流），当漏电流超过设定值时，保护装置动作切断电源常用的漏电保护装置包括漏电保护器和漏电保护断路器两大类，前者仅有保护功能，后者兼具开关和保护功能根据《煤矿安全规程》规定，井下低压电网必须采用IT系统（中性点不接地系统），并装设漏电保护漏电保护的整定值通常为电压等级小于等于127V时，漏电电流不大于30mA；电压等级为380-1140V时，漏电电流不大于50mA保护接地接地网设计矿井接地系统设计必须考虑土壤电阻率、预期故障电流等因素，形成低阻抗接地网，通常由水平埋地导体和垂直接地极组成接地装置安装按设计要求安装接地装置，确保连接可靠，接地点位置合理，便于检查维护井下接地干线常采用截面积不小于95mm²的铜导体设备接地连接所有电气设备金属外壳必须通过专用接地端子与接地系统可靠连接，接地线截面积不小于主回路截面积的一半，且不小于6mm²定期检测维护每季度至少测量一次接地电阻，保证其符合规定要求高压系统不大于4欧姆，低压系统不大于10欧姆过电流保护过载保护短路保护防止电气设备长时间承受超过额定值的电流，导致设备过热防止短路故障引起的大电流对设备和线路的热效应和电动力损坏过载电流通常为额定电流的

1.05-

1.5倍，可以持续一效应造成损坏短路电流通常为额定电流的数倍至数十倍，段时间，但最终会导致设备损坏必须在极短时间内切断过载保护装置应具有反时限特性，即电流越大，动作时间越短路保护装置应具有速动特性，常用的有熔断器、断路器短常用的过载保护装置包括热继电器、电子式过载继电器等短路保护的整定原则是能可靠切断最小短路电流，且等过载保护整定电流一般为设备额定电流的

1.1-

1.25倍不应在最大负荷电流下动作，通常整定电流为最大工作电流的

1.5-2倍综合保护装置电动机综合保护器电钻综合保护装置照明信号综合保护装置集成了过载保护、短路保护、缺相保针对井下电钻设计的综合保护装置，除针对井下照明和信号系统设计，集成了护、漏电保护等多种功能，专门用于保基本保护功能外，还具有防失水保护、短路保护、过载保护、漏电保护和断线护井下电动机设备具有显示功能，可防欠压启动保护等特殊功能通过防止保护等功能具有体积小、重量轻、保实时监测电流、电压等参数，并记录故电钻在无冷却水情况下工作，避免温升护功能全面等特点，适合井下分散安装障信息，便于故障分析过高引发安全事故使用第五部分煤矿井下电缆及其连接装置安全运行的生命线特殊环境的挑战井下电缆是煤矿供电系统的重要井下电缆面临潮湿、多尘、机械组成部分，承担着电能输送的关损伤、腐蚀等多重恶劣环境挑战键任务电缆的安全可靠运行直同时，在瓦斯和煤尘环境中，电接关系到整个矿井的安全生产缆故障可能引发爆炸事故这就据统计，电缆故障约占煤矿电气要求井下电缆必须具备防水、防故障的40%，是主要的故障类尘、耐磨、抗拉、阻燃等多种特型殊性能严格管理的必要性对井下电缆实施全生命周期管理，从选型、敷设到维护、检测，每个环节都必须严格执行规程要求特别是移动设备用电缆，更需建立严格的检查制度，确保其安全可靠运行井下电缆概述固定敷设电缆移动设备用电缆特种电缆123用于固定线路的电缆，主要包括矿用连接移动设备的电缆，主要包括矿用用于特殊场合的电缆，如矿用漏泄同阻燃电力电缆ZR、矿用阻燃控制电橡套电缆MY、矿用屏蔽橡套电缆轴电缆MSLYFYVZ用于通信信号传缆ZRC等这类电缆通常敷设在巷MYP等这类电缆需要具备优异的输，矿用光缆MGTSV用于数据高道电缆沟或电缆吊钩上，不承受移动柔韧性和机械强度，能承受频繁弯曲速传输这些特种电缆具有独特的结拉力，使用寿命较长，但要求具有良和拖拽而不损坏，通常采用多股细铜构和性能，满足特定工作环境的需求好的阻燃性能丝导体和加强型橡胶护套井下电缆的选用原则安全性优先满足防爆和阻燃要求1可靠性保障2确保在恶劣环境下的稳定运行适用性考量3根据使用条件选择合适规格经济性分析4在满足安全前提下优化投资井下电缆的电压等级选择必须遵循安全原则，通常采用额定电压等级高于系统电压的电缆例如，660V系统宜选用

1.14kV电缆，

1.14kV系统宜选用

3.6kV电缆，这样可以提高安全裕度，延长电缆使用寿命电缆截面积选择要综合考虑负载电流、电压损失、短路热稳定性和机械强度等因素根据《煤矿安全规程》规定，井下供电干线最小截面积不应小于16mm²，采煤机、掘进机等大功率设备的电缆截面积一般为50-95mm²绝缘等级选择应当考虑环境温度和负载特性，通常采用90℃以上的绝缘等级井下电缆的敷设电缆沟敷设1在巷道底板开挖专用电缆沟，沟内铺设电缆优点是保护效果好，不易受机械损伤；缺点是施工难度大，检修不便适用于主干线电缆敷设，沟深不应小于300mm，宽度应满足电缆最小弯曲半径的要求吊钩敷设2利用专用电缆吊钩将电缆悬挂在巷道帮或顶板上优点是安装维护方便，通风良好；缺点是容易受机械损伤适用于一般巷道的电缆敷设，吊钩间距不应超过3米，转弯处应适当减少间距托架敷设3将电缆放置在固定的托架上优点是安装简单，成本低；缺点是占用空间较大适用于电缆较多的场合，如井底车场、硐室等处，托架应有足够的强度支撑电缆重量穿管敷设4将电缆穿过保护管道优点是保护效果极好；缺点是施工复杂，维修困难适用于穿越马路、铁轨或有严重机械损伤危险的区域，管道内径应为电缆外径的

1.5倍以上井下电缆的连接接线盒连接热缩连接快速接头连接使用专用防爆接线盒连接电缆每根导使用热缩套管进行电缆连接先将电缆使用标准化快速接头进行连接这种接线单独连接到接线端子上，端子间有足导体可靠连接，然后套上热缩绝缘管，头采用插拔式设计，操作简便，特别适够的绝缘距离接线盒内必须填充防潮加热使其紧密贴合导体最后再套上外合频繁移动的设备电缆连接但必须使密封胶，防止潮气和瓦斯进入这种连护层热缩管，形成完整的连接这种方用符合防爆要求的专用接头，确保连接接方式安全可靠，维护方便，是井下高法密封性好，适用于中低压电缆的永久可靠且不会产生火花压电缆的主要连接方式性连接井下电缆的维护日常巡检定期测试1重点检查电缆外观及连接点状态测量绝缘电阻、导体电阻等参数2故障分析处理预防性维护4快速定位故障并采取修复措施3及时处理隐患，避免故障发生电缆日常检查是预防电缆故障的基础工作检查内容包括电缆外观是否完好、有无机械损伤、护套是否老化开裂、吊挂是否牢固、有无过热现象等对于移动电缆，每班必须进行一次全面检查；对于固定电缆，每周至少检查一次定期测试是电缆维护的重要手段主要测试项目包括绝缘电阻测量、导体电阻测量、局部放电测试等根据《煤矿安全规程》规定，高压电缆绝缘电阻不应低于1000兆欧，低压电缆不应低于

0.5兆欧测试数据应详细记录，作为判断电缆状态的重要依据第六部分触电及其防治认识触电危害1了解触电对人体的影响识别触电类型2区分直接触电和间接触电掌握预防措施3实施有效的触电预防技术学习急救方法4掌握触电急救基本技能触电是指人体接触带电体或接近高压带电体而发生的电流通过人体的现象在煤矿环境下，由于潮湿条件增加了触电的风险，加上作业空间狭窄、照明条件差等因素，触电事故发生率较高电流通过人体后的影响主要取决于电流大小、通过路径、作用时间等因素根据统计数据，50-100mA的电流通过人体心脏部位持续1秒以上，可能导致死亡因此，煤矿电气安全必须高度重视触电防护，建立多重防护措施，确保人员安全触电的危害50mA35%3-5s致命电流阈值死亡率黄金救援时间通过心脏的电流达到此值即可导致心室颤动严重触电事故的平均死亡率触电后实施救援的最佳时间窗口电流通过人体会产生多种生理效应，主要包括电击效应、电热效应和电化学效应电击效应主要影响神经系统和肌肉组织，可能导致肌肉痉挛、呼吸麻痹和心室颤动等；电热效应可能造成体表和内部组织烧伤；电化学效应则会引起血液成分分解和组织液化根据近五年煤矿触电事故统计数据显示，触电事故虽然在数量上不及其他类型事故，但致死率显著高于其他类型事故特别是在井下潮湿环境中，即使是相对较低的电压也可能造成严重伤害统计显示，大部分触电死亡事故发生在380V及以下的低压系统中，这提醒我们不能忽视低压系统的安全防护触电的类型直接触电间接触电指人体直接接触电气设备的带电部分而发生的触电例如，指人体接触正常情况下不带电但因绝缘故障而带电的金属部直接接触裸露的导线、带电体或带电部件这种触电通常由分（如设备外壳）而发生的触电这种情况下，电气设备的于绝缘损坏、防护装置失效或违章操作导致金属外壳因绝缘损坏或其他原因而带电，人体接触后形成触电回路直接触电的危险性较大，因为通过人体的电流通常较大，且路径不可控预防直接触电的主要措施包括加强绝缘保护、间接触电的危险性相对较小，但发生概率高，且常常难以预设置防护屏障、使用安全电压等根据统计，直接触电占煤见预防间接触电的主要措施是保护接地、等电位连接和使矿触电事故的约65%用漏电保护装置等间接触电约占煤矿触电事故的35%，但因其隐蔽性，实际比例可能更高。