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矿井供电安全技术 第一节 矿用电气设备防爆 一、井下环境对电气设备的特殊要求 （1）井下环境潮湿，有的地方还有淋水，使电气设备和电缆容易受潮。有的场所温度较高，使电气设备的散热条件却较差。因此，电气设备的绝缘材料应具有良好的防潮性能，应进行湿热试验。 （2）采区电气设备移动频繁，设备拆迁电缆易受机械碰伤。生产中由于受自然条件影响，使得电气设备负荷变化较大，从而使设备容易出现漏电、过载和短路故障。要求电气设备应具有完善的保护装置。 （3）采区空间狭窄、有时发生冒顶片帮事故，使电气设备（特别是电缆）容易受砸压，要求电气设备不仅有坚固的外壳，而且内部元件还应有较强的抗震能力。 （4）电气设备正常或故障状态下可能出现的火花、电弧、热表面等，它们都具有一定能量，可以成为点燃矿井瓦斯和煤尘的点火源。要求电气设备具有防爆性能。 二、矿用电气设备防爆类型 矿用防爆电气设备按防爆结构的不同，国际GB3836-83把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充砂型、充油型、无火花型和特殊型等。 1、隔爆型电气设备 隔爆型电气设备是指设备的所有电气元件全部装在具有一定强度的由钢板、铸钢或铸铁制成的外壳内。当进入壳内的爆炸性气体混合物被壳内的火花、电弧引爆时外壳不致被损坏；也不致使内部爆炸后通过结合面缝隙泄漏出高温气体或火花引爆周围环境中的爆炸性气体混合物。这种特殊的外壳叫隔爆外壳。具有隔爆外壳的电气设备叫隔爆型电气设备。标志为“d”。 隔爆型电气设备具有良好的耐爆性和隔爆性，适用于煤矿井下任何有爆炸危险的环境地方，外壳标志“EX dI”。 隔爆型电气设备外壳的机械强度和隔爆结合面的宽度、间隙和加工精度是决定隔爆性能的重要条件。 （1）外壳中可燃性混合物的爆炸的特征 实验表明，当瓦斯浓度为9.5%空气混合物气体压下，实际爆炸后的温度大致在18500C，爆炸压力0.74MPa。它随着外壳的形状，容积的大小，接合面的间隙等因素变化。爆炸的压力与容积的形状关系，见表2- 1。为确保壳内爆炸压力不会引起外壳损坏，国标要求隔爆外壳必须能承受1.5倍的实测的爆炸压力。为了检验隔爆外壳铸件或焊缝质量，可根据隔爆外壳净容积大小、用水压试验作为参考性试验。试验压力不低于表 2-2的规定。 由于隔爆型电气设备往往是由两个或两个以上的空腔组成,当一个空腔里的可点燃性混合物爆炸时，会使另一个空腔的可点燃性混合物受到压缩而使压力增大，当空腔再次爆炸便会出现压力重叠现象。外壳多腔压力重叠大小与两空腔的容积比和连通孔面积有关，通常要求两空腔净容积之比应小于4:1，连通孔截面积应大于750mm2,且越大越好。 （2）隔爆结合面的结构参数 隔爆结合面的结构参数主要指其长度、间隙和加工精度。它是决定隔爆性能的重要参数。 隔爆结合面长度是指一对隔爆结合面相接触的有效长度，而并非是单一隔爆面的结构长度。隔爆结合面的规定是由隔爆空腔净容积大小来决定，对于快动式门或盖的隔爆结合面的最小有效长度不小于25 mm 。 隔爆结合面间隙是指结合面的相对表面间隙的距离。由于不平度的关系，接合面上各处的间隙是不相等的。因此，根据隔爆型电气设备的类型、级别、隔爆外壳的容积而规定其间隙的最大值。对于圆筒式接合面，则为径向间隙（即直径差）。 隔爆接合面的粗糙度主要影响其间隙的最大值，粗糙度的要求是由接合面的结构来确定，通常接合面粗糙度不大于6.3，操纵杆的粗糙度不大于3.2。 2、本质安全型电气设备 本质安全型电气设备就是在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。全部采用本质安全电路的电气设备称为本质安全型电气设备，标志为“i”。 本质安全型电气设备是通过限制电路的电气参数，如降低电压、减小电流，储能元件采取消能措施以及在电路系统中同时存有本安型和非本安型电路之间设置安全栅。 矿用本质安全型设备具有结构简单、体积小、重量轻，制造维修方便等特点，但因其最大输出功率在25W左右，仅用于控制、信号、通讯装置和监测仪表上，外壳标志为“EX iaI”。 3、增安型电气设备 增安型电气设备是指正常运行条件下不会产生点燃爆炸性混合物的火花、电弧及危险温度，并在结构上采取措施提高其安全程度的电气设备，标志为“e”。矿用增安型电气设备适用于井下某些变压器、电动机、照明灯具、接线盒等，外壳标志为“EX eI”。 4、隔爆兼本质安全型电气设备 隔爆兼本质安全型电气设备是隔爆型和本质安全型设备的组合，它的非本安电路部分置于隔爆外壳内，该类型设备外壳标志为“EXdibI”。 5、正压型电气设备 正压型电气设备的防爆原理是将电气元件置入外壳内充入一定压力保护性气体，并保持壳内保护性气体压力高于周围爆炸性混合气体的压力，以阻止外部爆炸性混合物进入壳内，标志为“p”