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煤矿电气安全
煤矿主要电气事故种类：1、人身触电事故2、电气火灾事故3、电气失爆、雷电、漏电引发的瓦斯爆炸事故 煤矿事故预防措施：1、煤矿设备选型要求2、煤矿供电基本安全要求3、机电保护4、管理操作培训 一、安全用电 （一）触电的危害 １．电流对人体的作用
煤矿井下空间狭小、潮湿、有淋水、矿尘大，容易造成电气设备漏电。因此，煤矿井下发生触电事故可能性较大。 触电事故是指人体触及带电体，或人体接近高压带电体时有电流流过人体而造成的人身伤害事故。 按电流对人体伤害的程度，触电可分为电击和电伤两种。
电击是指电流流过人体内部，造成人体内部器官损坏，而导致残废或死亡。 电伤是指强电流瞬间通过人体的某一局部或电弧对人体表面造成的烧伤、灼伤。 在触电死亡事故中，大多数是电击死亡事故。因此，触电事故主要是指电击事故。
电击是电流对人体内部组织造成的伤害。仅50mA的电流即可使人的神经系统受到电流强烈刺激，引起呼吸中枢衰竭，呼吸麻痹，严重时导致心室纤维颤动，以至引起昏迷和死亡。
按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，电击触电可分为三种情况： （1）单相触电
单相触电是指人体接触一相带电体，这时触电的危险程度取决于电网中性点是否接地和触电环境。对于高电压人体虽然没有触及，但因超过了安全距离，高压电对人体产生电弧放电，也属于单相触电。单相触电的危害程度与电网的运行方式有关，一般情况下，接地电网的单相触电比不接地电网的危害大。
中性点绝缘时，各项导线对地电阻为绝缘电阻，由于各项导线分布电容的存在，还应考虑分布电容的作用。因此 人体触电电阻为人体电阻与各项导线对地阻抗串联的结果。这就是说，当电网电压一定的情况下，中性点不接地系统对触电的危险较小。
（２）两相触电。两相触电是指人体两处同时触及两相带电体而发生的触电事故。无论电网的中性点接地与否，其危害性都比较大。
（３）跨步电压触电。当电网或电气设备发生接地事故时，流入大地中的电流在土壤中形成电位，地表面也形成以接地点为圆心的径向电位差分布。如果人行走时前后两脚间（一般按0.8m计算)电位差达到危险电压造成触电，称为跨步触电。
非接触触电
非接触触电是指当人靠近高压带电体，距离小于或等于放电距离时，人与高压带电体之间产生放电而引起的触电。这时，通过人体的电流虽然很大，但人会被迅速击倒而脱离电源，有时不会导致死亡，但会造成严重烧伤。
电伤是电流的热效应、化学效应、光效应或机械效应对人体造成的伤害。电伤会在人体上留下明显伤痕，有灼伤、电烙印和皮肤金属化三种：（1）电弧灼伤是由弧光放电引起的。比如低压系统带负荷（特别是感性负荷）拉裸露刀开关、错误操作造成的短路、人体与高压带电部分距离过近而放电，都会造成强烈弧光放电。（2）电烙印通常是在人体与带电体紧密接触时，由于电流的化学效应和机械效应引起的伤害。（3）皮肤金属化是由于电流熔化和蒸发的金属微粒渗入表皮所造成的伤害。 2.对人体作用电流的划分
对于工频交流电，按照通过人体的电流大小而使人体呈现不同的状态，可将电流划分为三级：
（1）感知电流。引起人的感觉的最小电流称感知电流。人接触这样的电流会有轻微麻感。实验表明，成年男性平均感知电流有效值约为1.1mA，成年女性约为0.7mA。感知电流一般不会对人造成伤害，但是接触时间长，表皮被电解而电流增大时，感觉增强，反应变大，可能造成坠落等间接事故。（2）摆脱电流。电流超过感知电流并不断增大时，触电者会因肌肉收缩、发生痉挛而紧握带电体，不能摆脱电源。人体触电后能自行摆脱电源的最大电流称为摆脱电流。一般成年男性平均摆脱电流为16mA，成年女性约为10.5mA。儿童较成年人小。摆脱电流是人体可以忍受而不会造成危险的电流。若通过人体的电流超过摆脱电流时间过长，会造成昏迷、窒息 甚至死亡。因此，人摆脱电源能力随着触电时间的延长而降低。（3）致命电流。在较短时间内危及生命的电流，称为致命电流。电流达到50mA以上，就会引起心室颤动，有生命危险，100mA以上的电流，则足以致死。而接触30mA以下的电流通常 通常不会有生命危险。 3. 影响触电伤害的因素
触电对人身的伤害程度主要由以下因素决定：1）流经人体电流的大小：电流对人体的危险电流50mA。安全电流井下30 mA。一般认为：通过人体的电流超过50 mA时，就有生命危险；超过100 mA时，只要很短时就会使人停止呼吸，失去知觉而死亡。 2）.人体的电阻大小：人体的电阻由体内电阻（500Ω）和皮肤电阻（650Ω~10KΩ）组成。3）.作
用与人体的电压值：
安全电压取决于人体电阻和安全电流的大小。对于干燥而触电危险性较小的环境，其安全电压一般不大于40伏。但对于潮湿而触电危险性较大的环境，其安全电压不应大于12伏。
其他因素对触电危险性的影响
触电危险性主要取决于流经人体的电流，但触电时间、触电电流流经人体的途径、触电电流的频率和人的精神状态及健康状态对触电的危险性也有影响。
1）触电时间越长，人体出汗就越多，人体电阻就越小，流过人体的电流就越大。2）触电电流流经人体的途径也直接影响着触电的危险性。3）触电电流的工作频率对触电的后果也有较大影响，25Hz~300 Hz的交流电对心脏的影响较大，大于2000 Hz的交流电对心脏的影响较小，直流电对人身触电的危险性比交流电小。4）人的精神状态和健康状态对触电危险性也有影响。当触电人身体疲劳、注意力不集中喝酒以后，由于反应迟钝，触电后不能及时脱开带电体。具有心脏病、精神病的人触电后所受到的伤害要大于正常人。 （二）人体触电的原因及预防措施 1.人体触电的原因
（1）作业人员违反《章程》、操作规程有关规定、带电作业、带电安装、带电检查、修理、处理障碍；忘记停电、停错电、不验电、放电等。（2）不执行停、送电制度，停电开关没闭锁；没按要求悬挂“有人工作，严禁送电”警示牌，执行谁停电谁送电安全作业制度不严，误送电。 （3）没设可靠的漏电保护、漏电保护失效或甩掉不用；漏电保护失效接地网断线的情况下人触及带电的设备外壳。（4）不按要求使用绝缘用具、带电拉隔离开关等误操作导致人体触电。（5）不按要求携带较长的导电材料，在有架线的巷道行走时触及架线。（6）工作中，触及破损电缆、裸露带电体等。
2.人体触电的预防措施
（1）使人体不能触及或接近带电体。（2）设置保护接地。（3）在井下高、低压供电系统中，装设漏电保护装置，防止供电系统漏电造成人身触电和引起瓦斯或煤尘爆炸。（4）采用较低的电压等级。对那些人身经常触及的的电气设备（如照明、信号、监控、通信和手持式电气设备），除加强手柄的绝缘外，还必须采用较低的电压等级。例如，手持式煤电钻和照明装置的额定电压不应大于127伏，矿井监控设备的额定电压不应大于24伏。（5）维修电气装置时要使用保安工具。如，绝缘夹钳、绝缘手套、绝缘套鞋等。 （6）严格遵守各项安全用电制度和《规程》的相关规定。 二、 矿井供电及其安全检查重点 （一）矿井供电系统
矿井供电系统电压等级主要有：6kv 10kv 35kv 110kv,矿区供电电压等级大多数在35kv以下。通常情况下，经过经济技术比较，当两种电压的技术经济指标比较结果相差不多时，宜采用电压较高的方案。
井下供电系统一般由输电电缆、中央变电所、分区变电所、采区变电所、移动变电站、采区配电点及各类电缆组成。
输电距离和容量： 电压等级kv 输电距离(km)
6 4-15 0.1-1.2
10 6-20 0.2-2
35 20-50 2-10
110 100-150 10-50
对于380伏以下低压动力和照明线路，输电距离由矿区实际情况、负荷大小和导线截面确定。 矿用电气设备同一般电气设备相比具有如下特点：
（1）电气防爆。煤矿井下具有瓦斯和煤尘，当其浓度达到爆炸浓度时，若工作在该环境中的电气设备产生危险电弧、电火花或局部高温，就会发生燃烧和爆炸。因此用于煤矿井下爆炸性环境的电气设备必须是防爆型电气设备，避免电气设备所产生的电弧、电火花和高温引起瓦斯和煤尘爆炸。 （2）防护性能好。 煤矿井下除具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还有硫化氢等腐蚀性气体，矿尘大、潮湿、有淋水。因此矿用电气设备的防护性能要好，具有防潮、防腐、防毒等防护措施。（3）电网电压波动适应能力强。地面电网电压的波动范围一般为90%—110%，而煤矿井下电网电压的波动范围可达75%-110%。因此，矿用电气设备的电网电压波动适应能力强。（4）过载能力强。 采、掘、运等电气设备启动频繁，井下机电硐室和巷道的温度较高，散热条件差。因此，矿用电气设备要有足够的过载能力。（5）保护功能强。煤矿井下潮湿、空间小，这就增大了人体触电的机会。因此，矿用电气设备和供电系统应使人身不能触及或接近带电导体，具有完整、可靠的保护接地网，在高、低压供电系统装设漏电保护系统及装置，对人身经常触及的电气设备要用较低的电压等级。（6）可靠性高。主要通风机、局部通风机等设备或供电系统的故障会引起瓦斯集聚，
在一定的条件下会造成瓦斯和煤尘爆炸。因此，煤矿井下供电系统及设备的可靠性要高。
电力是煤矿的动力，为保证煤炭的安全生产，对供电提出如下要求：
(1) 可靠供电，即要求供电不间断。煤矿如果供电中断不仅会影响产量而且有可能引发瓦斯集聚、淹井等重大事故，严重时会造成矿井的破坏。为了保证对煤矿供电的可靠性，供电电源应采用双电源可以来自不同变电所或同一变电所不同母线上。(2) 安全供电。由于煤矿井下的特殊的工作环境，任何供电作业上的疏忽大意，都可能造成触电，电气火灾和电火花引起瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定进行供电，确保供电安全。(3) 经济供电。在满足供电可靠与安全的前提下，还应保证供电质量，要求做到供电系统投资、运行维护成本低。
煤矿电力用户可分为三类：
一类用户：凡因突然停电造成人身伤亡事故或重要设备损坏，给企业造成重大经济损失者，均是一类用户。如煤矿主通风机、井下主排水泵、副井提升机等，这类用户采用来自不同电源母线的两回路进行供电，无论是电力网在正常或事故时，均应保证对它的供电
二类用户：凡因突然停电造成较大减产和较大经济损失者。例如，煤矿集中提煤设备、地面空气压缩机、采区变电所等，对这类用户一般采用双回路供电或环形线路供电。
三类用户：这类用户突然停电时对生产没有直接影响。例如，煤矿井口机修厂及公用事业用电设备等。对这类用户的供电，只设一回路供电 1.矿井供电必须符合的要求
（1）矿井供电应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井负荷。年产6万吨以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。（2）矿井两回路电源线路上都不得分接任何负荷。（3）正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用。（4）10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。（5）矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。（6）对井下各水平中央变（配）电所、主排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。（7）主要通风机，提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。（8）严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。（9）井下各级配电电压和各种电气的额定电压等级，应符合下列要求：高压，不超过10000V；低压，不超过1140V；照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V；远距离控制线路的额定电压，不超过36V；采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。（10）井下低压配电系统同时存在2种以上电压时，低压电气设备上应明显地标出其电压额定值。（11）矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面敷设示意图，并随着情况变化定期填绘。图中应注明：①电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。②每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。③溃出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的定额电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。④线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。⑤保护接地装备的安设地点。（12）电气设备不应超过额定值运行。井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时，必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门合格后，方可投入运行。（13）硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的电动机，应采用真空电磁起动器控制。（14）井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配点电引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的饿控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。（15）矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A（16）煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻的综合保护装置进行1次跳闸试验。（17）井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。（18）直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。手动合闸时，必须事先同井下联系。井下低压馈电线下有可靠的漏电、短路检测闭锁装置时，可采用瞬间1次自动复电系统。（19）井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：①经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线，必须在入井处装设防雷电装置。②由地面直接入井的轨道及露天架空引入（出）的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好集中接地。③通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。（20）永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室，应砌碹或用其他可靠的方式支护。（21）井下中央变电所和主要排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出0.5m。 2.安全检查重点
矿井供电系统安全检查
检查项目及内容:(1)应有两回路电源线路(2)两回路电源线路都不得分接任何负荷(3)矿井电源应采用分列运行方式(4)任一回路均能担负矿井全部负荷(5)严禁装设负荷定量器(6)10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设(7)严禁井下变电器中性点直接接地(8)电气设备不应超过额定值运行(9)硐室外严禁使用油浸式低压电气设备(10)井上、
下必须设防雷电装置
3.采区供电系统：采区供电系统是矿井供电系统的主要组成部分，也是矿井供电系统安全运行的薄弱环节。
1）采区变电所
采区变电所是采区用电设备的电源。为保证采区供电系统运行安全、合理、经济，采区变电所应是采区的动力中心，其位置对采区供电安全和供电质量有直接的影响，其位置的选择应符合《规程》和《煤炭工业设计规范》的要求。
根据《规程》的规定，采区变电所硐室的结构及设备布置应满足下列要求：（1）采区变电所应用不燃性材料支护。从硐室出口防火铁门起5m内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。（2）硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍巷道交通。铁门上应装设便于关严的通风孔，以便必要时隔绝通风。装有铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭（3）变电硐室长度超过6m时，必须在硐室的两端各设一个出口，出口必须符合用不燃性材料支护的要求，硐室内必须设置足够数量的用于扑灭电气火灾的灭火器材。例如，干粉灭火器、不少于0.2的灭火砂、防火锹、防火钩等。（4）硐室内敷设的高低压电缆可吊挂在墙壁上，高压电缆也可置于电缆沟中，高压电缆应去掉黄麻外皮，高压电缆穿入硐室的穿墙孔应用黄泥封堵，以便与外界空气隔绝。（5）硐室内各种设备与 墙壁之间应留出0.5m以上的通道，各种设备相互之间，应留出0.8m以上的通道。对不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道。（6）带油的电气设备必须设在机电硐室内，并严禁设集油坑。带油电气设备溢油或漏油时，必须立即处理。（7）硐室的过道应保持畅道，严禁存放无关的设备和物件，以避免妨碍行人和搬迁。（8）硐室内的绝缘用具必须齐全、完好，并作定期绝缘检验，合格后方可使用。绝缘用具包括绝缘靴、绝缘手套和绝缘台。（9）硐室入口处必须悬挂 “非工作人员禁止入内”字样的警示牌。硐室内必须悬挂与实际相符合的供电系统图。硐室内有高压电气设备时，入口处和硐室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。（10）采区变电所应设专人值班。应有值班工岗位责任制、交接班制度、运行制度。值班工应如实填写交接班记录、运行记录、漏电续电器试验记录等，无人值班的变电硐室必须关门加锁，并有值班人员巡回检查。（11）硐室内的设备，必须分别编号，表明用途，并有停送电的标志。
2）采掘工作面的供电。
向采煤、开拓、掘进工作面供电时，由于采煤工作面负荷集中而且较大，开拓、掘进工作面一般开掘巷道较长，距采区变电所较远，往往采用移动变电站的供电方式。
采煤工作面的低压配电，可根据采煤工作面的供电负荷的容量选择一台或两台移动变电站，俗称配电点。可通过配电点集中控制台的操作按钮使开关分别向采煤机、运输机、破碎机、转载机、液压泵和清水泵供电，并能实现连锁与停电。
掘进工作面相对于采煤工作面负荷较小，往往一台移动变电站就能满足一个工作面的配电需要。其供电线路较长，一般属于干线式供电，但煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面最大的一个特点是要使用局部通风进行通风，一旦中断供电会使局部通风机停止运转，则会导致掘进工作面及其附近巷道聚集瓦斯和其他有害气体，时间稍长，会使之超限，此时若遇到火花或电弧，就会引起瓦斯燃烧或爆炸事故。为防止这种情况的出现，《规程》要求使用局部通风机通风的掘进工作面，必须做到如下几点：
（1）甲烷风电闭锁与甲烷闭锁：1.风电闭锁是指为掘进工作面供风的局部通风机供风后，其工作面的瓦斯浓度在《规程》的制定范围以内，才可人工为该工作面动力电源线路的电气连锁。其作用是防止停风或瓦斯超限的掘进工作面在送电后产生电火花，造成瓦斯燃烧或爆炸。2.甲烷电闭锁是指掘进工作面正常供风或停风的状态下，瓦斯浓度超过规定值或整定值。切断掘进工作面的动力电源，这种瓦斯监控装置与动力电源开关间的 连锁，称为瓦斯电闭锁。其作用是防止正常通风产生局部瓦斯积聚时，造成电火源引发瓦斯爆炸事故。
（2）对局部通风机的供电要求：
1. 保证局部通风机的正常运转是决定掘进工作安全生产的一个重要环节。以往局部通风机与动力电源共用一趟线路，而且供电系统中的漏电继电器的动作不具有选择性，又安装在变电所低压电网的总开关上，而很难保证局部通风机运转的连续性，这给掘进工作的安全造成了重大影响。2.《规程》规定：瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用“三专”（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天应有专人检查1次，保证局部通风机可靠运转。
（二）矿井电网保护
矿井电网保护由以下部分组成:
四保护：过电流保护、 漏电保护、保护接地 、电压保护 两闭锁：风电闭锁、甲烷电闭锁 1.过电流保护
1) 引起过电流故障的原因
过电流是指电气设备或电缆的实际工作电流超过其额定电流值.过电流会使设备绝缘老化,绝缘降低、破损，降低