矿井电气设备防爆性能分析及提高对策研究

吝 楠

(陕西能源投资股份有限公司汇森煤业分公司，陕西 西安 710065)

0 引言

由于煤矿井下作业环境比较恶劣，在空气中容易出现瓦斯、一氧化碳等易燃气体、煤尘等。为了能够有效地保证井下工作人员的生命安全，世界各国在矿井供电设备大都选用矿用隔爆型以及相应的增安型电器设备。由于我国矿井工况环境恶劣，为了避免因为电器开关在工作的过程中，而产生电火花，最终引发瓦斯爆炸事故，隔爆型防爆电器被广泛的应用于矿井低压供电系统中。但矿井电气失爆现象时有发生，这就有必要进一步分析矿井低压电气设备防爆性能，并采取相关措施进行应对。

1 煤矿井下低压供电系统目前主要采用的供电方式

当前，煤矿井下低压供电系统所用的供电方式，主要可分为以下3种：①依次是高爆开关、移动变电站、馈电开关、磁力启动器。②高爆开关、移动变电站、馈电开关、磁力启动器、组合开关。③高爆开关、移动变电站、负荷中心。

第①种广泛用于普采工作面。第②种广泛用于综采工作面。第③种大都应用于高产高效矿井。

2 井下防爆电器的安全保护方式

隔壁外壳是防爆电器的第一保护屏障，其通常具有如下两个作用：耐爆性、不传爆性，其中前者是指瓦斯爆炸所产生的压力以及温度不会对外壳带来危害，其主要是由于材料本身的强度以及组成外壳本身的机构强度所决定的。后者主要是指在内爆之后，火焰不会引起外部瓦斯发生爆炸，主要是由隔爆面间隙以及相应的宽度决定的。本安电路的防爆功能主要是由如下几个单元决定的：限制能量与功率、隔离措施得当、机械结构合理。同时在外壳设有开盖前断电，在接线腔内部设置有“有电危险”警示牌以及《煤矿安全规程》，其规定不能带电打开电器设备隔爆外壳的说明。

3 防爆电器设备在使用中的实际问题

现在虽设置了多种井下防爆电器安全保证方式，可是失爆现象时有发生。当出现如下情况依旧操作电气设备，将会致使电气失去防爆性能，诸如断电困难以及加快送电速度等，这样更易使电器设备出现失爆问题。

4 煤矿防爆电器产品的不完善性和局限性

对于矿用隔爆型低压防爆电器而言，通常需要进行及时的维护，同时及时更换相应的控制负荷。在我国防爆电器的结构主要是接线腔与主腔两腔隔爆型式，其中主腔设置由机械封锁结构，而相应的接线腔并未设置机械电气封锁机构。通常，防爆电器结构类型主要如下所示：在主腔中设置由机械连锁结构，其功能当隔离开关与执行结构断开之后，才能够打开，可是相应的断路器仍然带电。为了能够更好地防止出现触电的现象，对其进行优化设计，在内腔中设置“危险”警示牌，从而可以有效地对工作人员进行警示操作，但是这样并未解决断路器处于断路状态时带电的问题。在接线腔中并未设置闭锁机构，仅仅在端盖位置设置“开盖前断电”警示牌，并未设置任何技术设置措施。工作人员可以随意操作，当并未停掉上级电源的情况下，开始打开接线腔作业，这样能够带来较大的人员伤亡，假如瓦斯达到爆炸的条件，那么电火花将会引起瓦斯爆炸。

如下3个方面是电火花引起的瓦斯爆炸以及对应的人员伤亡：①井下部分工作人员职业素质不高，并且安全意识不强，违章操作普遍存在。②隔爆型防爆电器在防爆安全方面存在严重的缺陷，在接线腔内部并未设置相应的机械电气闭锁装置，这样给相应的工作人员带来违章操作的可能。③不能及时的上传防爆电气设备的运行参数，同时不能及时长传电网故障信息。

5 解决方案

方案一:选用独立隔爆方案，把接线腔划分为电源接线腔、负载接线腔。同时接线腔必须达到防爆的作用。

方案二:实施分级闭锁技术，每一个独立防暴腔都必须设置开盖闭锁装置，这样能够发挥风机闭锁的功能。同时，当保护接线腔实现开盖时，对应的上级开关能够实现电气闭锁，而且相应的人为送电合不上闸。当本级合上盖闭锁解除之后，而相应的上级开关才可以进行送电合闸。

假如相关工作人员需开启主隔爆腔，那么需要把隔离开关手柄移动到分的位置，这样才可以操作机械闭锁杆，使的闭锁杆回到闭锁限位槽内，闭锁压板处于解锁的状态，相应的主隔爆腔内电源处于得电状态。假如此刻工人不依据操作步骤开启主隔爆腔，腔内电气闭锁机构对应的闭锁压板发生移动，使得行程开关的形成变短，以及行程开关接点处于闭合状态，使得上级开关断电。图1表示主隔爆腔机械一电气闭锁结构图。

1-电气闭锁压板；2-闭锁行程开关；3-行程开关支架；4-机械闭锁杆；5-机械闭锁压板；6-机械闭锁限位槽；7-闭锁杆导通槽；8-隔离开关分闸位

假如工人未按照相关操作开启输出接线腔压缩盖板，这时相应的闭锁杆就会出现弹起的现象，最终闭锁行程开关断开，在电气方面出现控制侧变压器二次侧出现断电的现象，从而能够有效地保证接线腔接线柱失电，这样可以达到接线腔开盖闭锁的目的。合理的操作流程如下：首先，点击该级的停止按钮，这样使得该级开关分闸。其次，点击隔离开关，这样使得隔离开关处于断开的状态，可以保证在接线腔失电。独立隔爆腔使得负载接线腔开盖作业过程中，仅仅需要停止本机开关，不需要断开上阶馈电开关，这样可保证失电作业，不仅有效地降低工人的劳动强度，而且能够极大的提高工人的劳动效率。

方案三:选择性的断电，对供电系统而言，当工人不遵循相关步骤打开接线腔时，需要有选择的实现断电，这样能保证其他设备的有效地运行。选择性的断电通常依据附加直流以及零序电流的原理，其中前者能够明确动作值，而后者可以选择故障电路。

方案四:开关必须增设稳定的闭锁装置，其能够有效地防止出现擅自送电的现象，同时有效地防止出现非专用工具开盖的现象。

6 结语

在对低压供电系统进行防爆设计时，不仅需要对上文提及的内容进行优化，而且需要对相关工作人员进行培训，以及制定行之有效的电气安全管理制度。这样才可以更全面的为井下电气安全提供可靠的保证，避免出现电气火花事故以及电气失爆的现象，最终为井下低压供电系统安全可靠的运行保驾护航。