礦井電氣設備防爆性能分析及提高對策研究

吝 楠

(陜西能源投資股份有限公司匯森煤業分公司，陜西 西安 710065)

0 引言

由于煤礦井下作業環境比較惡劣，在空氣中容易出現瓦斯、一氧化碳等易燃氣體、煤塵等。為了能夠有效地保證井下工作人員的生命安全，世界各國在礦井供電設備大都選用礦用隔爆型以及相應的增安型電器設備。由于我國礦井工況環境惡劣，為了避免因為電器開關在工作的過程中，而產生電火花，最終引發瓦斯爆炸事故，隔爆型防爆電器被廣泛的應用于礦井低壓供電系統中。但礦井電氣失爆現象時有發生，這就有必要進一步分析礦井低壓電氣設備防爆性能，并采取相關措施進行應對。

1 煤礦井下低壓供電系統目前主要采用的供電方式

當前，煤礦井下低壓供電系統所用的供電方式，主要可分為以下3種：①依次是高爆開關、移動變電站、饋電開關、磁力啟動器。②高爆開關、移動變電站、饋電開關、磁力啟動器、組合開關。③高爆開關、移動變電站、負荷中心。

第①種廣泛用于普采工作面。第②種廣泛用于綜采工作面。第③種大都應用于高產高效礦井。

2 井下防爆電器的安全保護方式

隔壁外殼是防爆電器的第一保護屏障，其通常具有如下兩個作用：耐爆性、不傳爆性，其中前者是指瓦斯爆炸所產生的壓力以及溫度不會對外殼帶來危害，其主要是由于材料本身的強度以及組成外殼本身的機構強度所決定的。后者主要是指在內爆之后，火焰不會引起外部瓦斯發生爆炸，主要是由隔爆面間隙以及相應的寬度決定的。本安電路的防爆功能主要是由如下幾個單元決定的：限制能量與功率、隔離措施得當、機械結構合理。同時在外殼設有開蓋前斷電，在接線腔內部設置有“有電危險”警示牌以及《煤礦安全規程》，其規定不能帶電打開電器設備隔爆外殼的說明。

3 防爆電器設備在使用中的實際問題

現在雖設置了多種井下防爆電器安全保證方式，可是失爆現象時有發生。當出現如下情況依舊操作電氣設備，將會致使電氣失去防爆性能，諸如斷電困難以及加快送電速度等，這樣更易使電器設備出現失爆問題。

4 煤礦防爆電器產品的不完善性和局限性

對于礦用隔爆型低壓防爆電器而言，通常需要進行及時的維護，同時及時更換相應的控制負荷。在我國防爆電器的結構主要是接線腔與主腔兩腔隔爆型式，其中主腔設置由機械封鎖結構，而相應的接線腔并未設置機械電氣封鎖機構。通常，防爆電器結構類型主要如下所示：在主腔中設置由機械連鎖結構，其功能當隔離開關與執行結構斷開之后，才能夠打開，可是相應的斷路器仍然帶電。為了能夠更好地防止出現觸電的現象，對其進行優化設計，在內腔中設置“危險”警示牌，從而可以有效地對工作人員進行警示操作，但是這樣并未解決斷路器處于斷路狀態時帶電的問題。在接線腔中并未設置閉鎖機構，僅僅在端蓋位置設置“開蓋前斷電”警示牌，并未設置任何技術設置措施。工作人員可以隨意操作，當并未停掉上級電源的情況下，開始打開接線腔作業，這樣能夠帶來較大的人員傷亡，假如瓦斯達到爆炸的條件，那么電火花將會引起瓦斯爆炸。

如下3個方面是電火花引起的瓦斯爆炸以及對應的人員傷亡：①井下部分工作人員職業素質不高，并且安全意識不強，違章操作普遍存在。②隔爆型防爆電器在防爆安全方面存在嚴重的缺陷，在接線腔內部并未設置相應的機械電氣閉鎖裝置，這樣給相應的工作人員帶來違章操作的可能。③不能及時的上傳防爆電氣設備的運行參數，同時不能及時長傳電網故障信息。

5 解決方案

方案一:選用獨立隔爆方案，把接線腔劃分為電源接線腔、負載接線腔。同時接線腔必須達到防爆的作用。

方案二:實施分級閉鎖技術，每一個獨立防暴腔都必須設置開蓋閉鎖裝置，這樣能夠發揮風機閉鎖的功能。同時，當保護接線腔實現開蓋時，對應的上級開關能夠實現電氣閉鎖，而且相應的人為送電合不上閘。當本級合上蓋閉鎖解除之后，而相應的上級開關才可以進行送電合閘。

假如相關工作人員需開啟主隔爆腔，那么需要把隔離開關手柄移動到分的位置，這樣才可以操作機械閉鎖桿，使的閉鎖桿回到閉鎖限位槽內，閉鎖壓板處于解鎖的狀態，相應的主隔爆腔內電源處于得電狀態。假如此刻工人不依據操作步驟開啟主隔爆腔，腔內電氣閉鎖機構對應的閉鎖壓板發生移動，使得行程開關的形成變短，以及行程開關接點處于閉合狀態，使得上級開關斷電。圖1表示主隔爆腔機械一電氣閉鎖結構圖。

1-電氣閉鎖壓板；2-閉鎖行程開關；3-行程開關支架；4-機械閉鎖桿；5-機械閉鎖壓板；6-機械閉鎖限位槽；7-閉鎖桿導通槽；8-隔離開關分閘位

假如工人未按照相關操作開啟輸出接線腔壓縮蓋板，這時相應的閉鎖桿就會出現彈起的現象，最終閉鎖行程開關斷開，在電氣方面出現控制側變壓器二次側出現斷電的現象，從而能夠有效地保證接線腔接線柱失電，這樣可以達到接線腔開蓋閉鎖的目的。合理的操作流程如下：首先，點擊該級的停止按鈕，這樣使得該級開關分閘。其次，點擊隔離開關，這樣使得隔離開關處于斷開的狀態，可以保證在接線腔失電。獨立隔爆腔使得負載接線腔開蓋作業過程中，僅僅需要停止本機開關，不需要斷開上階饋電開關，這樣可保證失電作業，不僅有效地降低工人的勞動強度，而且能夠極大的提高工人的勞動效率。

方案三:選擇性的斷電，對供電系統而言，當工人不遵循相關步驟打開接線腔時，需要有選擇的實現斷電，這樣能保證其他設備的有效地運行。選擇性的斷電通常依據附加直流以及零序電流的原理，其中前者能夠明確動作值，而后者可以選擇故障電路。

方案四:開關必須增設穩定的閉鎖裝置，其能夠有效地防止出現擅自送電的現象，同時有效地防止出現非專用工具開蓋的現象。

6 結語

在對低壓供電系統進行防爆設計時，不僅需要對上文提及的內容進行優化，而且需要對相關工作人員進行培訓，以及制定行之有效的電氣安全管理制度。這樣才可以更全面的為井下電氣安全提供可靠的保證，避免出現電氣火花事故以及電氣失爆的現象，最終為井下低壓供電系統安全可靠的運行保駕護航。