防爆电气设备的原理与管理

防爆电气设备的原理与管理

采用一定的安全技术措施，能在易爆危险场所安全地发挥供电、用电、通信、检测和控制功能的各类电气设备，通称为防爆电气设备。

一、对矿用电气设备的要求

由于煤矿井下电气设备的运行条件与地面不同，为了确保生产人员安全、设备安全运行以及矿井的安全生产，煤矿井下的特殊工作条件对电气设备的要求主要有：

（1）井下环境潮湿，有的地方还有淋水，因此电气设备要求防滴（溅），隔爆外壳及隔爆结合面要求防锈蚀，因此电气绝缘材料要求耐潮。此外，井下温度较高，故还应对矿用电气设备的绝缘性能进行湿热试验。

（2）井下常有煤、岩石冒落、片帮，移动设备的拉、挂、碰、撞，易使设备受损坏，要求电气设备具有坚固的外壳。

（3）井下采、掘工作面经常移动，电气设备也将随着移动，因此要求电气设备的选材与结构应便于搬运。

（4）井下工作繁重、负荷变化大，因此要求电气设备运行可靠，有一定的过负荷能力。

（5）井下空间狭窄，照明不足，因此要求电气设备体积小，操作简单，维护方便。

（6）井下存在着瓦斯、煤尘等爆炸性混合物，要求使用在爆炸性环境的电气设备具有防爆性能。

电气设备在正常运行或事故状态下可能出现火花、电弧、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定的能量，可以成为点燃矿井瓦斯和煤尘的点火源。大量的统计资料表明，火源是井下瓦斯爆炸的主要点火源。例如，1970~1981年间全国煤矿（社、队小煤窑除外）共发生255次重大爆炸事故。其中有115次是由电气火花源引爆的，占爆炸事故的45%。如果按爆炸死亡人数统计，电火花引爆事故死亡人数则占死亡人数的55%，居第一位。又如，美国煤矿1952~1961年10年间所发生的209次瓦斯燃爆事故中，由于机电设备不良（含照明设备）引爆的次数为75次，占爆炸事故的35.9%。随着煤矿生产电气化程度的提高及井下电气设备的电压等级的提高，电气设备的事故更易发生。因此，搞好电气设备的防爆，对防止瓦斯、煤尘爆炸事故具有十分重要的意义。

为了防止瓦斯、煤尘爆炸事故的发生，一方面要限制它们在空气中的含量，例如，采用加强通风以降低瓦斯的浓度，喷洒水或岩石粉迫使煤尘降落等措施；另一方面要杜绝一切能够点燃矿井煤尘的点火源和危险温度。

电气设备防爆总的方向是设法消除点火源铜爆炸性混合物的接触，限制热源的强度或作用范围。目前，煤矿井下电气设备防爆常采取以下诸项措施。

（1）间隙隔爆技术。间隙隔爆技术是把正常运行或故障状态下可能引爆瓦斯或煤尘的电气设备置于坚固的具有隔爆结构的外壳内。当隔爆外壳内部发生爆炸时，不会引起外壳外部的瓦斯与煤尘的爆炸，即采用“隔爆外壳”进行电气防爆。这种防爆技术一般用于“强电”系统。

（2）本质安全技术。本质安全技术的特点是限制热源的能量，使本质安全设备电路在正常或事故状态下所产生的电火花均不能点燃瓦斯与煤尘，即采用“本质安全电路”。这种防爆技术只适用于“弱点”系统。

（3）增加安全程度。采用各种方法提高电气设备的安全程度，使其故障率大大降低，从而防止电弧、火花或危险温度的产生。配合有效的保护措施之后，可以实现防止井下瓦斯或煤尘被电气设备引燃事故的发生。这种防爆措施主要用于正常运行时不会产生点燃作用的电器和照明灯具上。

（4）快速断电技术。快速断电技术又叫超前切断技术，其特点是采取可靠的自动快速切断故障电流的措施，使可能产生的电火花或电弧存在的时间小于点燃瓦斯、煤尘所需要的最小时间。

二、防爆电气设备的类型、原理及标志

1.防爆电气设备的类型及原理

防爆电气设备是按国家标准设计制造的不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。在煤炭、石油、化工及其他有混合物爆炸可能的行业中，由于生产环境及爆炸物质不同，所采用的防爆措施也不同了。为了使防爆电气设备的设计、制造标准化，便于检验、使用和维修，国家已制定了完整的防爆电气设备的国家标准。现行的防爆电气设备的国家标准是gb3836。gb3836把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、浇封型、气密性和特殊型等十种类型。

（1）隔爆型电气设备。具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔爆外壳既能承受内部混合性气体被引爆产生的爆炸压力，又能防止内部爆炸火焰和高温气体窜出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。该型设备的标志为“d”。

（2）增安型电气设备。正常运行下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温点电气设备，在其结构上采取措施，提高安全程度，一避免在正常或规定的过载条件下出现电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的电气设备，称为增安型电气设备。该型设备的标志为“e”。

（3）本质安全型电气设备。全部电路均为本质安全电路的电气设备称为本质安全型电气设备。所谓本质安全电路是指：在规定条件下，在正常工作或规定的故障状态下，产生电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物的电路。该型设备的标志为“i”（分ia，ib两类）。

（4）正压型电气设备。具有正压外壳的电气设备称为正压型电气设备。所谓正压外壳是指向外壳内注入保护性气体，保持内部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的外壳。该型设备的标志为“p”。

（5）充油型电气设备。将全部部件或可能产生电火花或过热的部分部件浸在油内，使其不能点燃油面以上或壳外的爆炸性混合物，此类电气设备称为供电性电气设备。例如，充油的高压隔爆配电装置的油断路器。该型设备的标志为“o”。

（6）充砂型电气设备。外壳内部充填沙粒材料，使其在规定条件下外壳内产生的电弧、传播的火焰、壳壁或砂粒材料表面的过热温度均不能点燃其周围的爆炸性混合物，此类电气设备称为充砂型电气设备。该型设备的标志为“q”。

（7）无火花型电气设备。在正常运行条件下不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有电燃作用故障，此类电气设备称为无火花型电气设备。该型电气设备的标志为“n”。

（8）浇封型。将导电部件浇封在浇封剂中，与危险气体隔离的电气设备，称为浇封型电气设备。其标志为“m”。

（9）气密型。采用完全密封的金属外壳，与危险气体隔离的电气设备，称为气密性电气设备。器标志为“h”。

（10）特殊型电气设备。凡在结构上不属于尚属基本防爆类型，或上述基本防爆型的组合，二采取其他特殊措施，经充分试验证明确实具有防止引燃爆炸性气体混合物的能力，此类电气设备称为特殊型电气设备。例如，防爆特殊型蓄电池机车，就是因为电源电池采取了特殊的结构型式，不能引爆，故而称为防爆特殊型蓄电池机车。特殊型电气设备的代号为“s”，该型设备须经国家安全部门指定的检验单位检验合格，还应报国家标准局备案。

2.防爆电气设备的标志

防爆型电气设备外壳的明显处，需设置清晰的永久凸纹标志“ex”；小型电气设备及仪器仪表可采用标志牌铆在或焊在外壳上，也可采用凹纹标志。设备外壳的明显处需设置铭牌，并可靠固定，铭牌的右上方应有明显的“ex”标志。

为了从防爆电气设备的外观上能够明显的区别出防爆电气设备的型式、类别、级别和组别，一般要求与防爆设备的总标志“ex”一起，构成各种防爆型式的标志如表所列。

防爆标志举例

完整的防爆标志依次表明防爆型式、类别、级别和组别。例如，为exdⅱbt3为ⅱ类b级t3组的隔爆型电气设备；exiaⅱat5为ⅱ类a级t55组的ia级本质安全型电气设备。如有一种以上符合防爆型式，应先标出主体防爆型式，如exepⅱbt4为主体增安型，并由正压型部件的防爆型电气设备。对于只允许用于某一种可燃性气体或蒸汽环境的电气设备，可直接用该气体或蒸汽的分子式或名称标注，而不必注明级别和组别，如exdⅱ（nh3）或exdⅱ氨为用于按期环境的隔爆型电气设备。对于ⅱ类电气设备，可以标温度组别，可以标最高表面温度，亦可二者都标出。例如，最高温度125℃的工厂用增安型电气设备可标注为exeⅱt4、exeⅱ（125℃）或exeⅱ（125℃）t4。

三、防爆电气设备的选用

采取一定措施或改进后能在矿井井下正常使用的电气设备叫矿用电气设备。它有两种类型，即矿用防爆型电气设备和矿用一般型电气设备。

1.矿用防爆型电气设备

矿用防爆型电气设备与矿用一般型电气设备相比，关键是具有防爆性能，因而能在井下任何有瓦斯煤尘爆炸危险的场所使用。

根据《煤矿安全规程》的规定，矿用电气设备必须按下表选用

煤矿井下电气设备的选型

注：*——使用架线电机车运输的巷道中沿该巷道的机电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。

3.矿用一般型电气设备

矿用一般电气设备，没有任何防爆措施，但其构造必须满足以下基本要求。

（1）电气设备外壳应有较高的机械强度，一保护内部机构，并能防止水点滴入或溅入。

（2）电气设备的绝缘材料应当防潮，能在周围温度为25℃、相对湿度为97%情况下正常工作，机器内部的绝缘应是耐油的。

（3）进线装置应符合gb1336-77《防爆电气设备制造检验规程》的要求。

（4）电缆与电气设备的连接，按规定必须使用电缆接头和插销。

（5）触头及导电部分应装入封闭的外壳内或浸在油内。

（6）接线盒内的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁应均匀的涂上一层耐弧漆。

四、电气设备防爆管理

电气设备防爆管理是指对煤矿防爆电气设备、防爆电器及一切可能产生电火花的设施和部位所施行的管理。它包括对防爆设备（小型电器）的使用、维护、检查、检修等的管理，还包括对有关人员的管理。

电气防爆管理的主要内容一般包括：建立必要的组织机构，实行专业化管理；严格执行各项管理制度，坚持科学管理制度，坚持科学管理，保证防爆电气设备的防爆性能等技术状况经常处于良好状态。

1.健全专业化管理组织机构

（1）防爆设备检查组。防爆设备检查组由防爆设备检查员组成。防爆设备检验员应具有一定的文化程度，责任心强，熟悉井下工作条件对电气设备的要求，熟悉防爆电气设备的有关标准和规程，必须掌握各种防爆电气设备的结构、性能和调试、检查方法。防爆设备检查员须经过矿务局培训，考试合格，并发给“防爆设备检查员证”。

防爆设备检查组队井下供电系统、防爆设备（包括小型电器）、三大保护、煤电钻综合保护、局部通风机风电闭锁、电缆及各种电气安全保护设施等实行监督检查。检查的主要内容是：各种防爆电气设备的防爆性能是否符合要求；各种电气保护装置，如安全供电三大保护、煤电钻综合保护、局部通风机风电闭锁、电动机综合保护等是否坚持使用，并对其整定值进行检查校核；对保护装置动作灵敏度进项试验等。高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井使用的电器设备，应每周检查两次；低瓦斯矿井要每周检查一次。对入井的防爆电气设备和小型电器的防爆性能进行入井前的检查，检查合格者发给“入井许可证”，否则不准入井使用。

（2）小型电器组。小型电器组对全矿小型电器及4mm2以下的电缆实行集中统一管理，负责领取、发放、修补、试验、保管等工作。应实行图、牌板管理，做到帐、卡、物、板四对口。为此，管理人员必须经常深入井下生产现场，对运行中的小型电器和小断面电缆的使用情况、管理状况、技术性能等进行调查了解，随时掌握其动态，真正做到数量清、状态明。

除以上专业组外，各矿对煤电钻综合保护、局部通风机风电闭锁等安全装置，可根据具体情况建立适当的专业管理组织。各区队要配备兼职的管理网员，形成专管和群管相结合的电气安全管理网，确保井下电气设备和供电系统的安全运行。

2.健全管理制度，实行科学管理

煤矿井下防爆电气设备，不仅使用数量多，而且品种杂、分布广，要搞好防爆电气设备的管理必须建立必要的管理制度，做到有章可循，实行科学管理。

（1）建立设备帐卡，实行图牌板管理。

（2）做好基础工作，健全技术资料。

（3）严格执行验证采购制度。

3.严格执行验证采购制度

采购矿用电气设备应有矿用电气设备安全标志准用证、产品合格证等。