防爆電氣設(shè)備的原理與管理

采用一定的安全技術(shù)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(shè)備，通稱為防爆電氣設(shè)備。

一、對礦用電氣設(shè)備的要求

由于煤礦井下電氣設(shè)備的運行條件與地面不同，為了確保生產(chǎn)人員安全、設(shè)備安全運行以及礦井的安全生產(chǎn)，煤礦井下的特殊工作條件對電氣設(shè)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(shè)備要求防滴（濺），隔爆外殼及隔爆結(jié)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(yīng)對礦用電氣設(shè)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(shè)備的拉、掛、碰、撞，易使設(shè)備受損壞，要求電氣設(shè)備具有堅固的外殼。

（3）井下采、掘工作面經(jīng)常移動，電氣設(shè)備也將隨著移動，因此要求電氣設(shè)備的選材與結(jié)構(gòu)應(yīng)便于搬運。

（4）井下工作繁重、負荷變化大，因此要求電氣設(shè)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(shè)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(shè)備具有防爆性能。

電氣設(shè)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(shè)備不良（含照明設(shè)備）引爆的次數(shù)為75次，占爆炸事故的35.9%。隨著煤礦生產(chǎn)電氣化程度的提高及井下電氣設(shè)備的電壓等級的提高，電氣設(shè)備的事故更易發(fā)生。因此，搞好電氣設(shè)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(fēng)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(shè)備防爆總的方向是設(shè)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(shè)備防爆常采取以下諸項措施。

（1）間隙隔爆技術(shù)。間隙隔爆技術(shù)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(shè)備置于堅固的具有隔爆結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)。當(dāng)隔爆外殼內(nèi)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(shù)一般用于“強電”系統(tǒng)。

（2）本質(zhì)安全技術(shù)。本質(zhì)安全技術(shù)的特點是限制熱源的能量，使本質(zhì)安全設(shè)備電路在正?；蚴鹿薁顟B(tài)下所產(chǎn)生的電火花均不能點燃瓦斯與煤塵，即采用“本質(zhì)安全電路”。這種防爆技術(shù)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(shè)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(chǎn)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(shè)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(chǎn)生點燃作用的電器和照明燈具上。

（4）快速斷電技術(shù)?？焖贁嚯娂夹g(shù)又叫超前切斷技術(shù)，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(chǎn)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(shè)備的類型、原理及標志

1.防爆電氣設(shè)備的類型及原理

防爆電氣設(shè)備是按國家標準設(shè)計制造的不會引起周圍爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)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(chǎn)環(huán)境及爆炸物質(zhì)不同，所采用的防爆措施也不同了。為了使防爆電氣設(shè)備的設(shè)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(shè)備的國家標準?，F(xiàn)行的防爆電氣設(shè)備的國家標準是gb3836。gb3836把防爆電氣設(shè)備分為隔爆型、增安型、本質(zhì)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(shè)備。具有隔爆外殼的電氣設(shè)備稱為隔爆型電氣設(shè)備。隔爆外殼既能承受內(nèi)部混合性氣體被引爆產(chǎn)生的爆炸壓力，又能防止內(nèi)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(shè)備的標志為“d”。

（2）增安型電氣設(shè)備。正常運行下不會產(chǎn)生電弧、火花或可能點燃爆炸性混合物的高溫點電氣設(shè)備，在其結(jié)構(gòu)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(shè)備，稱為增安型電氣設(shè)備。該型設(shè)備的標志為“e”。

（3）本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。全部電路均為本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備稱為本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。所謂本質(zhì)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(chǎn)生電火花和熱效應(yīng)均不能點燃爆炸性混合物的電路。該型設(shè)備的標志為“i”（分ia，ib兩類）。

（4）正壓型電氣設(shè)備。具有正壓外殼的電氣設(shè)備稱為正壓型電氣設(shè)備。所謂正壓外殼是指向外殼內(nèi)注入保護性氣體，保持內(nèi)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(nèi)的外殼。該型設(shè)備的標志為“p”。

（5）充油型電氣設(shè)備。將全部部件或可能產(chǎn)生電火花或過熱的部分部件浸在油內(nèi)，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(shè)備稱為供電性電氣設(shè)備。例如，充油的高壓隔爆配電裝置的油斷路器。該型設(shè)備的標志為“o”。

（6）充砂型電氣設(shè)備。外殼內(nèi)部充填沙粒材料，使其在規(guī)定條件下外殼內(nèi)產(chǎn)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(shè)備稱為充砂型電氣設(shè)備。該型設(shè)備的標志為“q”。

（7）無火花型電氣設(shè)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(shè)備稱為無火花型電氣設(shè)備。該型電氣設(shè)備的標志為“n”。

（8）澆封型。將導(dǎo)電部件澆封在澆封劑中，與危險氣體隔離的電氣設(shè)備，稱為澆封型電氣設(shè)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(shè)備，稱為氣密性電氣設(shè)備。器標志為“h”。

（10）特殊型電氣設(shè)備。凡在結(jié)構(gòu)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(jīng)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(shè)備稱為特殊型電氣設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)備的代號為“s”，該型設(shè)備須經(jīng)國家安全部門指定的檢驗單位檢驗合格，還應(yīng)報國家標準局備案。

2.防爆電氣設(shè)備的標志

防爆型電氣設(shè)備外殼的明顯處，需設(shè)置清晰的永久凸紋標志“ex”；小型電氣設(shè)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(shè)備外殼的明顯處需設(shè)置銘牌，并可靠固定，銘牌的右上方應(yīng)有明顯的“ex”標志。

為了從防爆電氣設(shè)備的外觀上能夠明顯的區(qū)別出防爆電氣設(shè)備的型式、類別、級別和組別，一般要求與防爆設(shè)備的總標志“ex”一起，構(gòu)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(shè)備；exiaⅱat5為ⅱ類a級t55組的ia級本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。如有一種以上符合防爆型式，應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)備。對于ⅱ類電氣設(shè)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(shè)備可標注為exeⅱt4、exeⅱ（125℃）或exeⅱ（125℃）t4。

三、防爆電氣設(shè)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(shè)備叫礦用電氣設(shè)備。它有兩種類型，即礦用防爆型電氣設(shè)備和礦用一般型電氣設(shè)備。

1.礦用防爆型電氣設(shè)備

礦用防爆型電氣設(shè)備與礦用一般型電氣設(shè)備相比，關(guān)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(shè)備必須按下表選用

煤礦井下電氣設(shè)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(nèi)可以采用礦用一般型電氣設(shè)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(nèi)，可使用礦用增安型電動機；

***——允許使用經(jīng)安全檢測鑒定，并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志的礦燈。

3.礦用一般型電氣設(shè)備

礦用一般電氣設(shè)備，沒有任何防爆措施，但其構(gòu)造必須滿足以下基本要求。

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

（2）電氣設(shè)備的絕緣材料應(yīng)當(dāng)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(nèi)部的絕緣應(yīng)是耐油的。

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

（4）電纜與電氣設(shè)備的連接，按規(guī)定必須使用電纜接頭和插銷。

（5）觸頭及導(dǎo)電部分應(yīng)裝入封閉的外殼內(nèi)或浸在油內(nèi)。

（6）接線盒內(nèi)的內(nèi)壁和可能產(chǎn)生火花的金屬外殼內(nèi)壁應(yīng)均勻的涂上一層耐弧漆。

四、電氣設(shè)備防爆管理

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

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

1.健全專業(yè)化管理組織機構(gòu)

（1）防爆設(shè)備檢查組。防爆設(shè)備檢查組由防爆設(shè)備檢查員組成。防爆設(shè)備檢驗員應(yīng)具有一定的文化程度，責(zé)任心強，熟悉井下工作條件對電氣設(shè)備的要求，熟悉防爆電氣設(shè)備的有關(guān)標準和規(guī)程，必須掌握各種防爆電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和調(diào)試、檢查方法。防爆設(shè)備檢查員須經(jīng)過礦務(wù)局培訓(xùn)，考試合格，并發(fā)給“防爆設(shè)備檢查員證”。

防爆設(shè)備檢查組隊井下供電系統(tǒng)、防爆設(shè)備（包括小型電器）、三大保護、煤電鉆綜合保護、局部通風(fēng)機風(fēng)電閉鎖、電纜及各種電氣安全保護設(shè)施等實行監(jiān)督檢查。檢查的主要內(nèi)容是：各種防爆電氣設(shè)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(fēng)機風(fēng)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(shè)備，應(yīng)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(shè)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(zé)領(lǐng)取、發(fā)放、修補、試驗、保管等工作。應(yīng)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(jīng)常深入井下生產(chǎn)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(shù)性能等進行調(diào)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(fēng)機風(fēng)電閉鎖等安全裝置，可根據(jù)具體情況建立適當(dāng)?shù)膶I(yè)管理組織。各區(qū)隊要配備兼職的管理網(wǎng)員，形成專管和群管相結(jié)合的電氣安全管理網(wǎng)，確保井下電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全運行。

2.健全管理制度，實行科學(xué)管理

煤礦井下防爆電氣設(shè)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(shè)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(xué)管理。

（1）建立設(shè)備帳卡，實行圖牌板管理。

（2）做好基礎(chǔ)工作，健全技術(shù)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(shè)備應(yīng)有礦用電氣設(shè)備安全標志準用證、產(chǎn)品合格證等。