礦井電氣設(shè)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(yè)分公司，陜西 西安 710065)

0 引言

由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境比較惡劣，在空氣中容易出現(xiàn)瓦斯、一氧化碳等易燃?xì)怏w、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(shè)備大都選用礦用隔爆型以及相應(yīng)的增安型電器設(shè)備。由于我國礦井工況環(huán)境惡劣，為了避免因?yàn)殡娖鏖_關(guān)在工作的過程中，而產(chǎn)生電火花，最終引發(fā)瓦斯爆炸事故，隔爆型防爆電器被廣泛的應(yīng)用于礦井低壓供電系統(tǒng)中。但礦井電氣失爆現(xiàn)象時有發(fā)生，這就有必要進(jìn)一步分析礦井低壓電氣設(shè)備防爆性能，并采取相關(guān)措施進(jìn)行應(yīng)對。

1 煤礦井下低壓供電系統(tǒng)目前主要采用的供電方式

當(dāng)前，煤礦井下低壓供電系統(tǒng)所用的供電方式，主要可分為以下3種：①依次是高爆開關(guān)、移動變電站、饋電開關(guān)、磁力啟動器。②高爆開關(guān)、移動變電站、饋電開關(guān)、磁力啟動器、組合開關(guān)。③高爆開關(guān)、移動變電站、負(fù)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(yīng)用于高產(chǎn)高效礦井。

2 井下防爆電器的安全保護(hù)方式

隔壁外殼是防爆電器的第一保護(hù)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(chǎn)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(qiáng)度以及組成外殼本身的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所決定的。后者主要是指在內(nèi)爆之后，火焰不會引起外部瓦斯發(fā)生爆炸，主要是由隔爆面間隙以及相應(yīng)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(dāng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)合理。同時在外殼設(shè)有開蓋前斷電，在接線腔內(nèi)部設(shè)置有“有電危險”警示牌以及《煤礦安全規(guī)程》，其規(guī)定不能帶電打開電器設(shè)備隔爆外殼的說明。

3 防爆電器設(shè)備在使用中的實(shí)際問題

現(xiàn)在雖設(shè)置了多種井下防爆電器安全保證方式，可是失爆現(xiàn)象時有發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)如下情況依舊操作電氣設(shè)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(shè)備出現(xiàn)失爆問題。

4 煤礦防爆電器產(chǎn)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(jìn)行及時的維護(hù)，同時及時更換相應(yīng)的控制負(fù)荷。在我國防爆電器的結(jié)構(gòu)主要是接線腔與主腔兩腔隔爆型式，其中主腔設(shè)置由機(jī)械封鎖結(jié)構(gòu)，而相應(yīng)的接線腔并未設(shè)置機(jī)械電氣封鎖機(jī)構(gòu)。通常，防爆電器結(jié)構(gòu)類型主要如下所示：在主腔中設(shè)置由機(jī)械連鎖結(jié)構(gòu)，其功能當(dāng)隔離開關(guān)與執(zhí)行結(jié)構(gòu)斷開之后，才能夠打開，可是相應(yīng)的斷路器仍然帶電。為了能夠更好地防止出現(xiàn)觸電的現(xiàn)象，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在內(nèi)腔中設(shè)置“危險”警示牌，從而可以有效地對工作人員進(jìn)行警示操作，但是這樣并未解決斷路器處于斷路狀態(tài)時帶電的問題。在接線腔中并未設(shè)置閉鎖機(jī)構(gòu)，僅僅在端蓋位置設(shè)置“開蓋前斷電”警示牌，并未設(shè)置任何技術(shù)設(shè)置措施。工作人員可以隨意操作，當(dāng)并未停掉上級電源的情況下，開始打開接線腔作業(yè)，這樣能夠帶來較大的人員傷亡，假如瓦斯達(dá)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(yīng)的人員傷亡：①井下部分工作人員職業(yè)素質(zhì)不高，并且安全意識不強(qiáng)，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(yán)重的缺陷，在接線腔內(nèi)部并未設(shè)置相應(yīng)的機(jī)械電氣閉鎖裝置，這樣給相應(yīng)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(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，同時不能及時長傳電網(wǎng)故障信息。

5 解決方案

方案一:選用獨(dú)立隔爆方案，把接線腔劃分為電源接線腔、負(fù)載接線腔。同時接線腔必須達(dá)到防爆的作用。

方案二:實(shí)施分級閉鎖技術(shù)，每一個獨(dú)立防暴腔都必須設(shè)置開蓋閉鎖裝置，這樣能夠發(fā)揮風(fēng)機(jī)閉鎖的功能。同時，當(dāng)保護(hù)接線腔實(shí)現(xiàn)開蓋時，對應(yīng)的上級開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣閉鎖，而且相應(yīng)的人為送電合不上閘。當(dāng)本級合上蓋閉鎖解除之后，而相應(yīng)的上級開關(guān)才可以進(jìn)行送電合閘。

假如相關(guān)工作人員需開啟主隔爆腔，那么需要把隔離開關(guān)手柄移動到分的位置，這樣才可以操作機(jī)械閉鎖桿，使的閉鎖桿回到閉鎖限位槽內(nèi)，閉鎖壓板處于解鎖的狀態(tài)，相應(yīng)的主隔爆腔內(nèi)電源處于得電狀態(tài)。假如此刻工人不依據(jù)操作步驟開啟主隔爆腔，腔內(nèi)電氣閉鎖機(jī)構(gòu)對應(yīng)的閉鎖壓板發(fā)生移動，使得行程開關(guān)的形成變短，以及行程開關(guān)接點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，使得上級開關(guān)斷電。圖1表示主隔爆腔機(jī)械一電氣閉鎖結(jié)構(gòu)圖。

1-電氣閉鎖壓板；2-閉鎖行程開關(guān)；3-行程開關(guān)支架；4-機(jī)械閉鎖桿；5-機(jī)械閉鎖壓板；6-機(jī)械閉鎖限位槽；7-閉鎖桿導(dǎo)通槽；8-隔離開關(guān)分閘位

假如工人未按照相關(guān)操作開啟輸出接線腔壓縮蓋板，這時相應(yīng)的閉鎖桿就會出現(xiàn)彈起的現(xiàn)象，最終閉鎖行程開關(guān)斷開，在電氣方面出現(xiàn)控制側(cè)變壓器二次側(cè)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，從而能夠有效地保證接線腔接線柱失電，這樣可以達(dá)到接線腔開蓋閉鎖的目的。合理的操作流程如下：首先，點(diǎn)擊該級的停止按鈕，這樣使得該級開關(guān)分閘。其次，點(diǎn)擊隔離開關(guān)，這樣使得隔離開關(guān)處于斷開的狀態(tài)，可以保證在接線腔失電。獨(dú)立隔爆腔使得負(fù)載接線腔開蓋作業(yè)過程中，僅僅需要停止本機(jī)開關(guān)，不需要斷開上階饋電開關(guān)，這樣可保證失電作業(yè)，不僅有效地降低工人的勞動強(qiáng)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(tǒng)而言，當(dāng)工人不遵循相關(guān)步驟打開接線腔時，需要有選擇的實(shí)現(xiàn)斷電，這樣能保證其他設(shè)備的有效地運(yùn)行。選擇性的斷電通常依據(jù)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(guān)必須增設(shè)穩(wěn)定的閉鎖裝置，其能夠有效地防止出現(xiàn)擅自送電的現(xiàn)象，同時有效地防止出現(xiàn)非專用工具開蓋的現(xiàn)象。

6 結(jié)語

在對低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行防爆設(shè)計時，不僅需要對上文提及的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，而且需要對相關(guān)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，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(xiàn)電氣火花事故以及電氣失爆的現(xiàn)象，最終為井下低壓供電系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行保駕護(hù)航。