防爆電氣設備的原理與管理

采用一定的安全技術措施，能在易爆危險場所安全地發(fā)揮供電、用電、通信、檢測和控制功能的各類電氣設備，通稱為防爆電氣設備。

一、對礦用電氣設備的要求

由于煤礦井下電氣設備的運行條件與地面不同，為了確保生產人員安全、設備安全運行以及礦井的安全生產，煤礦井下的特殊工作條件對電氣設備的要求主要有：

（1）井下環(huán)境潮濕，有的地方還有淋水，因此電氣設備要求防滴（濺），隔爆外殼及隔爆結合面要求防銹蝕，因此電氣絕緣材料要求耐潮。此外，井下溫度較高，故還應對礦用電氣設備的絕緣性能進行濕熱試驗。

（2）井下常有煤、巖石冒落、片幫，移動設備的拉、掛、碰、撞，易使設備受損壞，要求電氣設備具有堅固的外殼。

（3）井下采、掘工作面經常移動，電氣設備也將隨著移動，因此要求電氣設備的選材與結構應便于搬運。

（4）井下工作繁重、負荷變化大，因此要求電氣設備運行可靠，有一定的過負荷能力。

（5）井下空間狹窄，照明不足，因此要求電氣設備體積小，操作簡單，維護方便。

（6）井下存在著瓦斯、煤塵等爆炸性混合物，要求使用在爆炸性環(huán)境的電氣設備具有防爆性能。

電氣設備在正常運行或事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)火花、電弧、熱表面和灼熱顆粒等，它們都具有一定的能量，可以成為點燃礦井瓦斯和煤塵的點火源。大量的統(tǒng)計資料表明，火源是井下瓦斯爆炸的主要點火源。例如，1970~1981年間全國煤礦（社、隊小煤窯除外）共發(fā)生255次重大爆炸事故。其中有115次是由電氣火花源引爆的，占爆炸事故的45%。如果按爆炸死亡人數(shù)統(tǒng)計，電火花引爆事故死亡人數(shù)則占死亡人數(shù)的55%，居第一位。又如，美國煤礦1952~1961年10年間所發(fā)生的209次瓦斯燃爆事故中，由于機電設備不良（含照明設備）引爆的次數(shù)為75次，占爆炸事故的35.9%。隨著煤礦生產電氣化程度的提高及井下電氣設備的電壓等級的提高，電氣設備的事故更易發(fā)生。因此，搞好電氣設備的防爆，對防止瓦斯、煤塵爆炸事故具有十分重要的意義。

為了防止瓦斯、煤塵爆炸事故的發(fā)生，一方面要限制它們在空氣中的含量，例如，采用加強通風以降低瓦斯的濃度，噴灑水或巖石粉迫使煤塵降落等措施；另一方面要杜絕一切能夠點燃礦井煤塵的點火源和危險溫度。

電氣設備防爆總的方向是設法消除點火源銅爆炸性混合物的接觸，限制熱源的強度或作用范圍。目前，煤礦井下電氣設備防爆常采取以下諸項措施。

（1）間隙隔爆技術。間隙隔爆技術是把正常運行或故障狀態(tài)下可能引爆瓦斯或煤塵的電氣設備置于堅固的具有隔爆結構的外殼內。當隔爆外殼內部發(fā)生爆炸時，不會引起外殼外部的瓦斯與煤塵的爆炸，即采用“隔爆外殼”進行電氣防爆。這種防爆技術一般用于“強電”系統(tǒng)。

（2）本質安全技術。本質安全技術的特點是限制熱源的能量，使本質安全設備電路在正?；蚴鹿薁顟B(tài)下所產生的電火花均不能點燃瓦斯與煤塵，即采用“本質安全電路”。這種防爆技術只適用于“弱點”系統(tǒng)。

（3）增加安全程度。采用各種方法提高電氣設備的安全程度，使其故障率大大降低，從而防止電弧、火花或危險溫度的產生。配合有效的保護措施之后，可以實現(xiàn)防止井下瓦斯或煤塵被電氣設備引燃事故的發(fā)生。這種防爆措施主要用于正常運行時不會產生點燃作用的電器和照明燈具上。

（4）快速斷電技術?？焖贁嚯娂夹g又叫超前切斷技術，其特點是采取可靠的自動快速切斷故障電流的措施，使可能產生的電火花或電弧存在的時間小于點燃瓦斯、煤塵所需要的最小時間。

二、防爆電氣設備的類型、原理及標志

1.防爆電氣設備的類型及原理

防爆電氣設備是按國家標準設計制造的不會引起周圍爆炸性混合物爆炸的電氣設備。在煤炭、石油、化工及其他有混合物爆炸可能的行業(yè)中，由于生產環(huán)境及爆炸物質不同，所采用的防爆措施也不同了。為了使防爆電氣設備的設計、制造標準化，便于檢驗、使用和維修，國家已制定了完整的防爆電氣設備的國家標準?，F(xiàn)行的防爆電氣設備的國家標準是gb3836。gb3836把防爆電氣設備分為隔爆型、增安型、本質安全型、正壓型、充油型、充砂型、無火花型、澆封型、氣密性和特殊型等十種類型。

（1）隔爆型電氣設備。具有隔爆外殼的電氣設備稱為隔爆型電氣設備。隔爆外殼既能承受內部混合性氣體被引爆產生的爆炸壓力，又能防止內部爆炸火焰和高溫氣體竄出隔爆間隙點燃外殼周圍的爆炸性混合物。該型設備的標志為“d”。

（2）增安型電氣設備。正常運行下不會產生電弧、火花或可能點燃爆炸性混合物的高溫點電氣設備，在其結構上采取措施，提高安全程度，一避免在正?；蛞?guī)定的過載條件下出現(xiàn)電弧、火花或可能點燃爆炸性混合物的電氣設備，稱為增安型電氣設備。該型設備的標志為“e”。

（3）本質安全型電氣設備。全部電路均為本質安全電路的電氣設備稱為本質安全型電氣設備。所謂本質安全電路是指：在規(guī)定條件下，在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下，產生電火花和熱效應均不能點燃爆炸性混合物的電路。該型設備的標志為“i”（分ia，ib兩類）。

（4）正壓型電氣設備。具有正壓外殼的電氣設備稱為正壓型電氣設備。所謂正壓外殼是指向外殼內注入保護性氣體，保持內部保護性氣體的壓力高于周圍爆炸性環(huán)境的壓力，以阻止外部爆炸性混合物進入殼內的外殼。該型設備的標志為“p”。

（5）充油型電氣設備。將全部部件或可能產生電火花或過熱的部分部件浸在油內，使其不能點燃油面以上或殼外的爆炸性混合物，此類電氣設備稱為供電性電氣設備。例如，充油的高壓隔爆配電裝置的油斷路器。該型設備的標志為“o”。

（6）充砂型電氣設備。外殼內部充填沙粒材料，使其在規(guī)定條件下外殼內產生的電弧、傳播的火焰、殼壁或砂粒材料表面的過熱溫度均不能點燃其周圍的爆炸性混合物，此類電氣設備稱為充砂型電氣設備。該型設備的標志為“q”。

（7）無火花型電氣設備。在正常運行條件下不會點燃周圍爆炸性混合物，且一般不會發(fā)生有電燃作用故障，此類電氣設備稱為無火花型電氣設備。該型電氣設備的標志為“n”。

（8）澆封型。將導電部件澆封在澆封劑中，與危險氣體隔離的電氣設備，稱為澆封型電氣設備。其標志為“m”。

（9）氣密型。采用完全密封的金屬外殼，與危險氣體隔離的電氣設備，稱為氣密性電氣設備。器標志為“h”。

（10）特殊型電氣設備。凡在結構上不屬于尚屬基本防爆類型，或上述基本防爆型的組合，二采取其他特殊措施，經充分試驗證明確實具有防止引燃爆炸性氣體混合物的能力，此類電氣設備稱為特殊型電氣設備。例如，防爆特殊型蓄電池機車，就是因為電源電池采取了特殊的結構型式，不能引爆，故而稱為防爆特殊型蓄電池機車。特殊型電氣設備的代號為“s”，該型設備須經國家安全部門指定的檢驗單位檢驗合格，還應報國家標準局備案。

2.防爆電氣設備的標志

防爆型電氣設備外殼的明顯處，需設置清晰的永久凸紋標志“ex”；小型電氣設備及儀器儀表可采用標志牌鉚在或焊在外殼上，也可采用凹紋標志。設備外殼的明顯處需設置銘牌，并可靠固定，銘牌的右上方應有明顯的“ex”標志。

為了從防爆電氣設備的外觀上能夠明顯的區(qū)別出防爆電氣設備的型式、類別、級別和組別，一般要求與防爆設備的總標志“ex”一起，構成各種防爆型式的標志如表所列。

防爆標志舉例

完整的防爆標志依次表明防爆型式、類別、級別和組別。例如，為exdⅱbt3為ⅱ類b級t3組的隔爆型電氣設備；exiaⅱat5為ⅱ類a級t55組的ia級本質安全型電氣設備。如有一種以上符合防爆型式，應先標出主體防爆型式，如exepⅱbt4為主體增安型，并由正壓型部件的防爆型電氣設備。對于只允許用于某一種可燃性氣體或蒸汽環(huán)境的電氣設備，可直接用該氣體或蒸汽的分子式或名稱標注，而不必注明級別和組別，如exdⅱ（nh3）或exdⅱ氨為用于按期環(huán)境的隔爆型電氣設備。對于ⅱ類電氣設備，可以標溫度組別，可以標最高表面溫度，亦可二者都標出。例如，最高溫度125℃的工廠用增安型電氣設備可標注為exeⅱt4、exeⅱ（125℃）或exeⅱ（125℃）t4。

三、防爆電氣設備的選用

采取一定措施或改進后能在礦井井下正常使用的電氣設備叫礦用電氣設備。它有兩種類型，即礦用防爆型電氣設備和礦用一般型電氣設備。

1.礦用防爆型電氣設備

礦用防爆型電氣設備與礦用一般型電氣設備相比，關鍵是具有防爆性能，因而能在井下任何有瓦斯煤塵爆炸危險的場所使用。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，礦用電氣設備必須按下表選用

煤礦井下電氣設備的選型

注：*——使用架線電機車運輸?shù)南锏乐醒卦撓锏赖臋C電硐室內可以采用礦用一般型電氣設備（包括照明燈具、通信、自動化裝備和儀表、儀器）；

**——煤（巖）與瓦斯突出礦井的井底車場的主泵房內，可使用礦用增安型電動機；

***——允許使用經安全檢測鑒定，并取得煤礦礦用產品安全標志的礦燈。

3.礦用一般型電氣設備

礦用一般電氣設備，沒有任何防爆措施，但其構造必須滿足以下基本要求。

（1）電氣設備外殼應有較高的機械強度，一保護內部機構，并能防止水點滴入或濺入。

（2）電氣設備的絕緣材料應當防潮，能在周圍溫度為25℃、相對濕度為97%情況下正常工作，機器內部的絕緣應是耐油的。

（3）進線裝置應符合gb1336-77《防爆電氣設備制造檢驗規(guī)程》的要求。

（4）電纜與電氣設備的連接，按規(guī)定必須使用電纜接頭和插銷。

（5）觸頭及導電部分應裝入封閉的外殼內或浸在油內。

（6）接線盒內的內壁和可能產生火花的金屬外殼內壁應均勻的涂上一層耐弧漆。

四、電氣設備防爆管理

電氣設備防爆管理是指對煤礦防爆電氣設備、防爆電器及一切可能產生電火花的設施和部位所施行的管理。它包括對防爆設備（小型電器）的使用、維護、檢查、檢修等的管理，還包括對有關人員的管理。

電氣防爆管理的主要內容一般包括：建立必要的組織機構，實行專業(yè)化管理；嚴格執(zhí)行各項管理制度，堅持科學管理制度，堅持科學管理，保證防爆電氣設備的防爆性能等技術狀況經常處于良好狀態(tài)。

1.健全專業(yè)化管理組織機構

（1）防爆設備檢查組。防爆設備檢查組由防爆設備檢查員組成。防爆設備檢驗員應具有一定的文化程度，責任心強，熟悉井下工作條件對電氣設備的要求，熟悉防爆電氣設備的有關標準和規(guī)程，必須掌握各種防爆電氣設備的結構、性能和調試、檢查方法。防爆設備檢查員須經過礦務局培訓，考試合格，并發(fā)給“防爆設備檢查員證”。

防爆設備檢查組隊井下供電系統(tǒng)、防爆設備（包括小型電器）、三大保護、煤電鉆綜合保護、局部通風機風電閉鎖、電纜及各種電氣安全保護設施等實行監(jiān)督檢查。檢查的主要內容是：各種防爆電氣設備的防爆性能是否符合要求；各種電氣保護裝置，如安全供電三大保護、煤電鉆綜合保護、局部通風機風電閉鎖、電動機綜合保護等是否堅持使用，并對其整定值進行檢查校核；對保護裝置動作靈敏度進項試驗等。高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井使用的電器設備，應每周檢查兩次；低瓦斯礦井要每周檢查一次。對入井的防爆電氣設備和小型電器的防爆性能進行入井前的檢查，檢查合格者發(fā)給“入井許可證”，否則不準入井使用。

（2）小型電器組。小型電器組對全礦小型電器及4mm2以下的電纜實行集中統(tǒng)一管理，負責領取、發(fā)放、修補、試驗、保管等工作。應實行圖、牌板管理，做到帳、卡、物、板四對口。為此，管理人員必須經常深入井下生產現(xiàn)場，對運行中的小型電器和小斷面電纜的使用情況、管理狀況、技術性能等進行調查了解，隨時掌握其動態(tài)，真正做到數(shù)量清、狀態(tài)明。

除以上專業(yè)組外，各礦對煤電鉆綜合保護、局部通風機風電閉鎖等安全裝置，可根據(jù)具體情況建立適當?shù)膶I(yè)管理組織。各區(qū)隊要配備兼職的管理網員，形成專管和群管相結合的電氣安全管理網，確保井下電氣設備和供電系統(tǒng)的安全運行。

2.健全管理制度，實行科學管理

煤礦井下防爆電氣設備，不僅使用數(shù)量多，而且品種雜、分布廣，要搞好防爆電氣設備的管理必須建立必要的管理制度，做到有章可循，實行科學管理。

（1）建立設備帳卡，實行圖牌板管理。

（2）做好基礎工作，健全技術資料。

（3）嚴格執(zhí)行驗證采購制度。

3.嚴格執(zhí)行驗證采購制度

采購礦用電氣設備應有礦用電氣設備安全標志準用證、產品合格證等。