安全用電是保證礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。井下環(huán)境條件惡劣，容易發(fā)生各種電氣事故，需要采取各種預(yù)防措施和設(shè)置必要的保護裝置，才能提高礦井生產(chǎn)的安全水平；煤礦井下最重要的電氣保護是漏電保護、保護接地和過流保護，即井下三大保護。第二章安全用電及保護

第一節(jié)電氣設(shè)備及其防爆原理煤礦企業(yè)的生產(chǎn)以井下巷道作業(yè)為主，礦井空氣是由人工通風(fēng)所提供的，井下的自然涌水要靠排水設(shè)備排放，人、貨、料、設(shè)備等都要靠提升設(shè)備升降，這些基本要素決定了井下機電設(shè)備的特殊工作環(huán)境，礦用電氣設(shè)備必須能在這樣的環(huán)境中正常工作，即使是在故障時也不應(yīng)產(chǎn)生外露的可能引爆沼氣煤塵的電火花，才能保證礦井生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性。一、煤礦井下的環(huán)境特點及對礦用電氣設(shè)備的要求煤礦井下的空氣中含有沼氣和煤塵，在一定的條件下可以被點燃燃燒甚至發(fā)生爆炸，所以礦用電氣設(shè)備必須具有防爆性能。井下巷道、硐室、采掘工作面等需要安裝電氣設(shè)備的空間都比較狹窄，這就要求礦用電氣設(shè)備體積小、重量輕。井下常會發(fā)生冒頂片幫事故，使電氣設(shè)備(特別是電纜)易受掉矸石的砸壓，這就要求礦用電氣設(shè)備不僅應(yīng)有堅固的外殼，而且內(nèi)部元件還應(yīng)有較強的抗震能力。井下空氣潮濕，相對濕度在90～95％以上，有時可達100％，而且機電硐室和巷道常有滴水或淋水，電氣設(shè)備容易受潮，故對礦用電氣設(shè)備的防潮性能和絕緣水平有更高的要求。井下散熱條件差，有些機電硐室和巷道的溫度較高，電氣設(shè)備容易過熱損壞，這就要求礦用電氣設(shè)備應(yīng)盡量用耐熱性能好的銅材作導(dǎo)電體，并采用較高的絕緣等級。井下電氣設(shè)備起動頻繁，尤其是采掘工作面的電動機，一般為全壓直接起動，電網(wǎng)電壓波動范圍大，負荷變化大，容易過載，所以礦用電動機等拖動設(shè)備應(yīng)有較大的起動力矩和較強的過負荷能力。由于環(huán)境惡劣，井下供電系統(tǒng)及設(shè)備容易發(fā)生漏電、人身觸電、短路、過負荷、電火災(zāi)、電雷管提前引爆等電氣事故，所以必須采用各種預(yù)防措施和設(shè)置必要的保護裝置，以防止各種電氣事故的發(fā)生。一旦發(fā)生電氣事故，保護裝置應(yīng)迅速切斷故障部分的電源，防止事故的擴大和惡化，這樣才能確保人員、礦井和設(shè)備的安全。二、瓦斯、煤塵燃燒和爆炸的條件及預(yù)防1、瓦斯、煤塵燃燒和爆炸的條件：（1）瓦斯?jié)舛龋丛诳諝庵械暮浚┻_到5～16％。最容易引爆的瓦斯?jié)舛仁?.5％，爆炸壓力最大的瓦斯?jié)舛仁?.5％，當瓦斯?jié)舛鹊陀?%時可以被點燃，但不會爆炸。（2）存在溫度達650～750℃的點火源，如裸火、灼熱導(dǎo)體、電火花等。瓦斯的引爆，從接觸火源到發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起爆炸需要經(jīng)過一定的時間，該時間稱為引爆延遲時間。延遲時間隨點燃溫度的升高而縮短，隨瓦斯?jié)舛鹊慕档投龃?，一般在零點幾秒至幾秒的范圍內(nèi)。點燃溫度與延遲時間對礦用電氣設(shè)備的設(shè)計制造有重大意義。點燃溫度可用來確定電氣設(shè)備及導(dǎo)電體的最高允許溫度；利用延遲時間可以進行超前切斷保護，在可能引起瓦斯爆炸之前切斷點火源，從而防止了爆炸事故的發(fā)生。當瓦斯中含有煤塵時，會使爆炸濃度的下限降低。表2-1示出了當瓦斯和煤塵同時存在時，由于相互影響，使二者的爆炸濃度下限降低的情況?？梢姡?shù)V井空氣中同時存在沼氣和煤塵時，危險程度將顯著增加。2、預(yù)防方法：（1）將瓦斯和煤塵的含量嚴格控制在非爆炸的范圍之下。對于瓦斯主要是加強通風(fēng)，使總回風(fēng)或一翼回風(fēng)巷中的瓦斯?jié)舛鹊陀?.75%。當采區(qū)回風(fēng)道、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1％時，就必須停止工作，撤出人員，進行處理。對于煤塵，可用灑水或撒巖粉的方法迫使它降落，減少懸浮的煤塵，將煤塵在空氣中的含量降低到20g／m3以下。（2）控制井下各種可能引爆的熱源、火源和電源，使之不能外露或低于引爆溫度。（3）完善井下供電系統(tǒng)的保護裝置，當供電系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生可能引爆沼氣、煤塵的故障時，及時地切斷電源。（4）建立和健全各種有效的安全制度和操作制度，保證井下供電系統(tǒng)與設(shè)備的正常運行。三、礦用電氣設(shè)備的類型及防爆原理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，礦用一般型電氣設(shè)備，礦用防爆型電氣設(shè)備。對礦用一般型電氣設(shè)備的基本要求是：(1)外殼有一定的防水、防外物的要求。(2)引入電纜的接線端子有一定的空氣間隙和漏電距離的要求。(3)有良好的耐潮性能。(4)進線裝置應(yīng)符合GB3836—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》的要求。(5)應(yīng)有內(nèi)、外接地螺栓。，(6)接線盒的內(nèi)壁和可能產(chǎn)生火花的金屬外殼內(nèi)壁應(yīng)均勻地涂上一層耐弧漆。

礦用防爆電氣設(shè)備的類型及標志礦用增安型電氣設(shè)備(EXeI)礦用隔爆型電氣設(shè)備(EXdI)防爆充油型電氣設(shè)備(EXoI)本質(zhì)安全型電氣設(shè)備(EXibI)防爆正壓型電氣設(shè)備(EXpI)防爆特殊型電氣設(shè)備(EXsI)1．礦用增安型電氣設(shè)備(EXeI)

對于正常運行時不產(chǎn)生電弧、火花或危險高溫的電氣設(shè)備或部件，采取適當措施(包括加強絕緣、增大電氣間隙和漏電距離)，以進一步提高安全程度，防止內(nèi)部發(fā)生短路及接地故障，并嚴格控制外殼的表面溫度，以達防爆的目的，這種類型的設(shè)備就叫做礦用增安型電氣設(shè)備。目前，這種防爆結(jié)構(gòu)主要適用于井下異步電動機、照明燈、接線盒等固定式電氣設(shè)備。2．礦用隔爆型電氣設(shè)備(EXdI)

具有隔爆外殼的礦用電氣設(shè)備。隔爆外殼是利用間隙防爆原理設(shè)計制造的，它應(yīng)具有足夠的機械強度，能耐受內(nèi)部爆炸性混合物可能產(chǎn)生的最大壓力，使電氣設(shè)備外殼內(nèi)部發(fā)生的電火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。這就是說隔爆外殼必須具有耐爆和隔爆性能。3．防爆充油型電氣設(shè)備(EXoI)

將可能產(chǎn)生火花，電弧或危險高溫的帶電部件浸在油中，使之不與油面上爆炸性混食物相接觸，電弧或電火花在油中被熄滅冷卻，不能點燃油面上的爆炸性混合物，以達防爆的目的。采用這種方法的電氣設(shè)備稱作防爆充油型電氣設(shè)備。

4．本質(zhì)安全型電氣設(shè)備(EXibI)

在規(guī)定的試驗條件下，正常工作或規(guī)定的故障條件下，所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)，均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路，叫作本質(zhì)安全電路，全部電路為本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備

5．防爆正壓型電氣設(shè)備(EXpI)將新鮮空氣或惰性氣體送入(或充入)密封的電氣設(shè)備外殼內(nèi)部，并保持一定的正壓，以阻止電氣設(shè)備外部爆炸性混合物侵入外殼內(nèi)部，使點火源與周圍的爆炸性混合物相隔離，以達防爆的目的。6．防爆特殊型電氣設(shè)備(EXsI)

凡是在結(jié)構(gòu)上不屬于上述各基本防爆類型及各類型組合的電氣設(shè)備，經(jīng)國家防爆檢驗機構(gòu)通過試驗并確認其具有防爆能力的電氣設(shè)備叫防爆特殊型電氣設(shè)備。

四、礦用電氣設(shè)備的使用范圍及選用

第二節(jié)漏電與觸電漏電:一種電網(wǎng)對地發(fā)生電能泄漏的電氣故障，其特征是電網(wǎng)對大地的絕緣阻抗降低、泄漏入地的電流增大；觸電:在一般情況下是電網(wǎng)發(fā)生漏電故障的一種特殊形式，它直接威脅工作人員的生命安全，研究并確定人身安全電流或觸電安全值等對人員、礦井的安全和漏電保護系統(tǒng)的設(shè)計有重要意義。一、漏電概論1．漏電故障的基本概念

在電力系統(tǒng)中，當帶電導(dǎo)體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說該帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障。流入大地的電流，叫做漏電電流。

漏電電流與正常的泄漏電流之間沒有嚴格的界限，這種界限還與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電壓等級、中性點接地方式等因素有關(guān)。漏電保護裝置的動作值往往就是這種界限的標志；同樣，漏電電流與短路電流之間也沒有嚴格的界限，而過流保護裝置的動作值往往就是這種界限的標志。漏電故障的明確定義為：在中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)過渡阻抗接地）或兩相、三相對地的總絕緣阻抗下降到危險值的電氣故障就叫作漏電故障，簡稱漏電。顯然，在這種供電系統(tǒng)中，人身觸及一相帶電導(dǎo)體的情況，屬于單相經(jīng)過渡阻抗接地，對人來說是發(fā)生了觸電，對整個供電系統(tǒng)來說就是發(fā)生了漏電。漏電故障可分為集中性漏電和分散性漏電兩類。所謂集中性漏電，是指發(fā)生在電網(wǎng)中某一處或某一點、而其余部分的對地絕緣水平仍然正常的漏電。所謂分散性漏電，是指整條線路或整個電網(wǎng)的對地絕緣水平均勻下降到低于允許水平的漏電。集中性漏電又分為長期集中性漏電、間歇集中性漏電和瞬間集中性漏電三種類型。長期集中性漏電是指電網(wǎng)中的某一設(shè)備或電纜，由于某種原因使絕緣擊穿或帶電導(dǎo)體碰殼而造成的漏電故障，如果沒有相應(yīng)的保護裝置，或者保護裝置拒動，這種漏電故障將長期存在。間歇性漏電，一般指電網(wǎng)內(nèi)某臺控制設(shè)備的負荷端，如磁力起動器負荷側(cè)的電纜和末端的電動機，由于某種原因使絕緣擊穿、帶電導(dǎo)體碰殼而發(fā)生的漏電故障。這種漏電故障的存在與磁力起動器的停、送電狀態(tài)有關(guān)，如果磁力起動器合閘，這部分線路就發(fā)生漏電，如果磁力起動器分閘，其漏電故障就消失。瞬間集中性漏電，主要指人員或其它接地的導(dǎo)體偶爾觸及設(shè)備的帶電部分后，立刻又擺脫或分開的情況。從理論分析的角度考慮，漏電可分為單相漏電、兩相漏電和三相漏電三種類型，對應(yīng)于單相、兩相及三相的對地絕緣阻抗下降，其中前兩種屬不對稱性故障，后者屬對稱性故障。2．產(chǎn)生漏電的原因1）電纜或電氣設(shè)備本身的原因（1）敷設(shè)在井下巷道內(nèi)的電纜，由于井下環(huán)境潮濕，且運行多年，其絕緣老化或潮氣入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運行時系統(tǒng)對地的絕緣阻抗偏低或發(fā)生漏電。在這種供電系統(tǒng)中，還會因偶然的過電壓沖擊，使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性漏電。（2）開關(guān)設(shè)備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電；其內(nèi)部元件（主要是控制變壓器、接觸器、繼電器、線圈等）或?qū)Ь€，因某種原因使絕緣惡化、導(dǎo)線頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關(guān)中的過流繼電器，當調(diào)整螺桿擰得過低時也會造成相與地之間放電而造成漏電。（3）長期使用的電動機，工作時繞組發(fā)熱膨脹，停機后冷卻收縮，使其絕緣在冷縮中形成縫隙，井下潮氣、煤塵容易侵入，久而久之，就會因絕緣受潮、繞組散熱不良等原因使絕緣材料變質(zhì)、老化而造成漏電。此外，電動機內(nèi)部接頭脫落，使一相導(dǎo)線接觸金屬外殼而產(chǎn)生的漏電也較常見。2）因施工安裝不當引起漏電（1）電纜施工接線錯誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發(fā)生漏電；橡套電纜接頭違反施工工藝要求，如不用電纜接線盒的連接和明接頭等，這些接法都破壞了橡套的絕緣，在井下潮氣的侵蝕下易發(fā)生漏電，此外，這些接法的機械強度都較低，容易被拉斷而造成漏電。（2）電纜與設(shè)備連接時，由于芯線接頭不牢，封堵不嚴、壓板不緊，運行或移動時造成接頭脫落或接頭松動，使相線與金屬外殼直接搭接而漏電，或者是因接頭發(fā)熱過度使絕緣損壞而漏電。（3）橡套電纜懸掛方法違反規(guī)定，采用鐵絲或銅絲懸掛，時間一長，就可能發(fā)生漏電。（4）開關(guān)或其它電氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯誤，或接線頭松脫碰殼，當合閘通電時便發(fā)生漏電。3）因管理不當引起漏電（1）由于管理不嚴，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時間一久將使絕緣老化而漏電；電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會使絕緣因受潮而漏電。（2）電氣設(shè)備長期過負荷運行造成絕緣老化損壞而漏電。（3）電動機因長期被煤石堵塞風(fēng)道，造成通風(fēng)不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。（4）對已受潮或遭水淹的電氣設(shè)備，未經(jīng)嚴格的干燥處理和對地絕緣電阻、耐壓試驗，又投入運行，極有可能發(fā)生漏電或其它電氣故障。4）因維修操作不當引起漏電（1）工人工作時勞動工具（鍬、鎬、釬等）易將電纜割傷或碰傷，造成漏電。此外，采掘機械移動時，由于司機人員照顧不到，使供電電纜受到拉、擠、壓、絞等作用，也可能造成漏電。（2）冷、熱補的橡套電纜和澆灌的電纜接頭，由于線芯連接不牢固、絕緣膠澆灌不均勻，以及硫化熱補或冷補質(zhì)量低劣，故在運行期間芯線接頭容易發(fā)熱，使油和絕緣膠往外滲漏，嚴重時就會產(chǎn)生漏電。（3）開關(guān)設(shè)備檢修后，殘留在開關(guān)內(nèi)的線頭、金屬碎片等未能清掃干凈，或?qū)⑿×慵c電工工具等忘在開關(guān)內(nèi)，如果這些東西碰到相線，送電后就會發(fā)生漏電。（4）修理電氣設(shè)備時，由于停送電操作錯誤、帶電操作或施工不慎，可能造成人身觸及一相而漏電。（5）開關(guān)分、合閘時，由于滅弧機構(gòu)有故障，造成電弧熄滅困難、電弧接觸外殼而漏電。此外，當發(fā)生漏電而切斷總電源后，為尋找漏電支路而分別強行送電也是造成重復(fù)漏電的原因。5）因意外事故引起漏電（1）井下電纜常因頂板失落、礦車出軌、支柱傾倒等意外機械事故所損傷而導(dǎo)致漏電。（2）井下電纜因短路故障造成局部對地絕緣損壞，當處理短路故障后未經(jīng)對地絕緣電阻測定而恢復(fù)送電時，就會發(fā)生漏電。（3）大氣過電壓沿下井電纜入侵，擊穿其對地絕緣而發(fā)生漏電。3．井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害煤礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工作人員和生產(chǎn)機械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致以下危險：(1)人身觸電。當電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外殼時，就會導(dǎo)致人身觸電事故。此時人地電流的一部分將要從人體流過，其數(shù)值大到一定程度就會造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護套而暴露在空氣中的線芯是一種更加嚴重的人身觸電，此時，人地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對工作人員的危險性更大。

(2)引起瓦斯及煤塵爆炸。當電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時，在接地點就會產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點燃瓦斯和煤塵。(3)使電雷管無準備引爆。漏電電流在其通過的路徑上會產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大。如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定電位差的兩點相接觸，就可能發(fā)生電雷管無準備爆炸的事故。(4)燒損電氣設(shè)備，引起火災(zāi)。長期存在的漏電電流：尤其是兩相經(jīng)過渡電阻接地的漏電電流，在通過設(shè)備絕緣損壞處時將散發(fā)出大量的熱，使絕緣進一步損壞，甚至使可燃性材料(如非阻燃性橡套電纜)著火燃燒。(5)引起短路事故。據(jù)統(tǒng)計，約有30％的單相接地故障發(fā)展為短路，從而造成更大的電氣故障。對礦井安全造成嚴重威脅。漏電故障發(fā)展為短路的原因是很簡單的，長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進一步損壞，最后危及相問絕緣而造成短路。(6)嚴重影響生產(chǎn)。按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時，多則達幾個班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電、停電事故。另一方面，停電使風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，瓦斯積聚，反過來又威脅了礦井的安全。二、觸電及影響觸電程度的因素人體觸及帶電導(dǎo)體或因絕緣損壞而帶電的電氣設(shè)備金屬外殼，甚至接近高壓帶電體而成為電流通路的現(xiàn)象。

1．觸電電流發(fā)生人身觸電時流過人身的電流。(1)感知電流。

(2)反應(yīng)電流。

(3)擺脫電流。

(4)極限電流。

30mA作為長時作用極限電流值，30mA安全電流和30mA·s安秒值相結(jié)合的規(guī)定。

2．人體阻抗觸電電流所流經(jīng)的人體各部分阻抗之和。它包括兩個部分，即體內(nèi)電阻和皮膚電阻。井下工作的人員的人體電阻定為800～1500歐，通常取為1000歐。3．接觸電壓人站在地上，身體某一部分碰到帶電的導(dǎo)體或金屬外殼時，人體接觸部分與站立點的電位差稱為接觸電壓。接觸電壓的最大值可達電氣設(shè)備的相對地電壓。

4．觸電持續(xù)時間指從觸電瞬間開始到人體脫離電源或電源被切斷的時間。

30mA·s安全值

在交流電中，50—60Hz是對人體傷害最嚴重的頻率，當頻率超過2000Hz時，對心臟的影響就很小了。醫(yī)用電療機采用的就是較高頻率的脈沖電流。在觸電電流途徑方面，普遍認為電流通過心臟、肺部和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的途徑最危險，因它易使心室顫動而停止工作或使呼吸中止，直接威脅人員的生命。三、人身安全電流影響觸電程度最主要的因素是觸電電流的大小和觸電時間的長短。相應(yīng)的接觸電壓可由觸電電流與人體電阻的乘積算出。

1．安全電流安全電流是發(fā)生觸電時不會使人致死、致傷的通過人體的最大觸電電流。安全電流的數(shù)值由大量的動物實驗得出，我國現(xiàn)行規(guī)定是30mA(過去是50mA)。規(guī)定的含義是：對于任何供電系統(tǒng)，必須保證當發(fā)生人員觸電時，觸電電流不得大于30mA，否則，就須設(shè)置觸電保護裝置。

2．允許安秒值

目前國際上通用的允許安秒值的規(guī)定。它表明在觸電電流與觸電持續(xù)時間的乘積小于等于30mA·s的情況下，觸電人員將是安全的。規(guī)定的具體含義是：30mA電流作用于人體1s及以內(nèi)；對人體無傷害(致殘或致死)作用；假如電流超出30mA，則時間就應(yīng)小于1s，反過來也一樣，總之是二者的乘積不允許超過30mA·s。3．安全電壓安全電流與人體電阻的乘積。在我國，對于人員可能經(jīng)常接觸的電氣設(shè)備，在沒有高度危險的條件下(如干燥潔凈的場所)，一般采用65V電壓；在有高度危險的條件下(如潮濕的場所)，安全電壓采用36V；在特別危險的條件下(如潮濕酸性場所等)，安全電壓采用12V。

國家標準GB3805規(guī)定：交流安全電壓等級為42、36、24、12、6V；直流安全電壓等級為72、60、48、36、12、6V。四、井下低壓電網(wǎng)的人身觸電電流

如圖所示為井下中性點絕緣的低壓供電單元簡化原理圖。

設(shè)電網(wǎng)每相對地電容C=0．5uF，每相對地電阻r=35k歐，人體電阻R=1k歐，電網(wǎng)線電壓V=660V，算出此時的人身觸電電流：154mA.計算結(jié)果表明，即使是中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)，人觸及一相導(dǎo)線仍然是非常危險令r一∞,電流為162mA單純提高電網(wǎng)對地絕緣電阻，并不能減小人身觸電電流。當對地電阻大到一定程度后，反而會使觸電電流增加。令C=O，電流為30mA.減少電網(wǎng)對地電容對降低人身觸電電流有重要意義。五、預(yù)防漏電、觸電的措施

由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，發(fā)生漏電與人身觸電的幾率遠比一般地面高，因此，必須采取有效措施，預(yù)防這類電氣事故的發(fā)生。結(jié)合煤礦井下的具體情況，可采取以下措施：(2)將帶電導(dǎo)體、電氣元件和電纜接頭等，都封閉在堅固的外殼內(nèi)。在電氣設(shè)備的外殼與蓋子間設(shè)置可靠的機械閉鎖裝置，以保證未合上外蓋前不能接通電源，或者在接通電源后，便不能打開外蓋。這一措施有效地防止了因帶電檢修而造成的觸電事故。(1)加強井下電氣設(shè)備的管理和維護，定期對電氣設(shè)備進行檢查和試驗，性能指標達不到要求的，應(yīng)立即更換。

(3)對于那些不能封閉在外殼內(nèi)的帶電裸導(dǎo)體，如電機車用的架空導(dǎo)線，應(yīng)將其安裝在一定的高度，以避免人身接觸的可能?！睹旱V安全規(guī)程》第三百五十六條規(guī)定：在行人的巷道內(nèi)、車場內(nèi)以及人行道與巷道交叉的地方，自軌道平面至架空導(dǎo)線的懸掛高度不得小于2m；在不行人的巷道內(nèi)不得小于1．9m；在井底車場內(nèi)、從井底車場到乘車場，其高度不得低于2．2m。(4)加強手持式電動工具把手的絕緣。這類把手在正常時本來是不帶電的，但當帶電部分的絕緣損壞時，把手便有可能帶電而引起觸電事故。所以必須在把手上再加一層絕緣套，以形成雙重保護。

(5)對人員接觸機會較多的電氣設(shè)備，采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、照明設(shè)備及信號裝置等的額定電壓不得超過127V，而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在12～42V安全電壓以內(nèi)。(6)井下配電變壓器的中性點禁止直接接地，以減小漏電或觸電電流。井下若采用中性點直接接地的供電系統(tǒng)，則發(fā)生漏電或人身觸電的情況就有所不同，此時，漏電或觸電電流入地后就直接經(jīng)過接地極回到變壓器的中性點。由于接地極的電阻很小(數(shù)歐姆)，使得電源相電壓幾乎全部加在漏電過渡電阻或人體電阻上，危險性極大。六、觸電急救

1.切斷電源2.使遇難者脫離電源3.通知醫(yī)院或醫(yī)生4.確定傷情，進行復(fù)蘇工作（1）燒傷檢查（2）出血檢查（3）呼吸及心臟檢查（4）人工呼吸方法（5）心臟按摩方法（6）當觸電者既無心跳又無呼吸時，可以采用人工呼吸 法與心臟按摩法進行急救第三節(jié)井下低壓電網(wǎng)的漏電分析電網(wǎng)一旦已發(fā)生漏電故障，原來三相對稱的運行狀態(tài)就要發(fā)生變化，絕大部分情況下其對地的對稱性遭到破壞，因而各相對地電壓不再對稱，并產(chǎn)生零序電壓和零序電流等的參數(shù)。

一、井下低壓供電系統(tǒng)的基本特點目前我國煤礦井下廣泛使用的低壓供電系統(tǒng)有以下特點：1．采用變壓器中性點絕緣(不接地)或中性點經(jīng)高電阻接地的運行方式。在中性點直接接地的電網(wǎng)中，若發(fā)生單相接地，便形成單相接地短路，短路電流很大，短路點將產(chǎn)生一個大電弧，如果在井下，就足以引起瓦斯、煤塵爆炸。

我國《煤礦安全規(guī)程》第四百四十三條規(guī)定，嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地；嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機直接向井下供電。2．以一臺動力變壓器為一個相對獨立的供電單元由一臺動力變壓器和若干低壓饋電開關(guān)、起動器、礦用電纜、電動機等用電設(shè)備所組成。在低壓的范圍內(nèi)，各供電單元間無任何電聯(lián)系。就漏電保護而言，只要對一個供電單元能設(shè)置一完善的漏電保護系統(tǒng)，則整個井下低壓電網(wǎng)的漏電保護都可用同樣的方法解決。

3．動力電壓等級為380、660、1140V三種其中660V是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛最普遍的電壓，無論是炮采、普采、高檔普采及綜采都在大量使用660V電網(wǎng)供電。380V電網(wǎng)已逐步被660V和1140V電網(wǎng)所替換，目前僅在一些地方煤礦和少數(shù)采用炮采工藝的國營煤礦使用。1140V電網(wǎng)僅用于綜合機械化采煤機組，但全礦井下要實現(xiàn)統(tǒng)一的低1140V供電還有一定的困難，而且其必要性也尚有爭議。4．低壓線路全部由電纜組成在組成低壓電網(wǎng)的電纜中，大部分是橡套電纜，僅對長期固定不動的用電設(shè)備，才使用鎧裝電纜。由于電纜對地電容較大，所以在對井下低壓供電單元的漏電分析中，就不能忽略對地電容這一參數(shù)。

二、井下低壓電網(wǎng)的漏電分析

第四節(jié)漏電保護漏電保護的主要目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電電流引爆瓦斯煤塵。對于井下中性點絕緣的供電單元，漏電保護有多種方式，如附加電源直流檢測式，零序電壓、電流式，旁路接地式等，它們的保護原理各不相同。在目前國內(nèi)外技術(shù)水平條件下，單靠一種保護方式已不能構(gòu)成針對一供電單元的完善的漏電保護系統(tǒng)。一、對漏電保護的要求漏電的后果，可能導(dǎo)致人身觸電、瓦斯煤塵爆炸和電雷管的先期爆發(fā)。長期存在的漏電電流，還可能使電氣設(shè)備的絕緣進一步惡化，從而造成相問短路、電火災(zāi)和其他危及礦井安全的電氣事故。為了防止漏電事故的發(fā)生，首先應(yīng)當采取各種預(yù)防措施，除了正確地選擇和使用電氣設(shè)備、提高工作人員的電氣安全素質(zhì)外，還必須加強對低壓電氣設(shè)備，特別是電纜線路的運行、日常維護和預(yù)防性試驗等工作，并保證在供電系統(tǒng)中消滅一切不合乎規(guī)程要求的電氣接頭，以確保電網(wǎng)對地具有正常的絕緣水平。當電網(wǎng)真的發(fā)生可能危險的漏電故障時，必須立即將故障電網(wǎng)(或支路)的電源切除，以防止事故范圍的擴大，這就是設(shè)置漏電保護的必要性。漏電保護與過流保護、過電壓保護等其他保護一樣，都屬于繼電保護的范圍，所以它應(yīng)該滿足全面、安全、可靠、動作靈敏及具有選擇性等基本要求。由于煤礦井下低壓電網(wǎng)，多是一臺動力變壓器為一單獨的供電單元，所以，全面是指保護范圍應(yīng)覆蓋整個供電單元，沒有動作死區(qū)，無論該供電單元內(nèi)何處發(fā)生什么類型的漏電故障(對稱的或不對稱的)，都能起保護跳閘作用。

保護全面的另一要求是：無論電氣設(shè)備或電網(wǎng)處于什么狀態(tài)(例如開關(guān)合閘前和合閘后，或合閘過程中等)，當發(fā)生漏電時應(yīng)能起相應(yīng)的保護作用，或者是切斷電源，或者是閉鎖送電開關(guān)，使之不能對已漏電的設(shè)備和線路送電。所謂安全性，從保護人員觸電的角度出發(fā)就是要滿足30mA·s。安秒值的規(guī)定，即用從最嚴重的觸電事故發(fā)生到電源被切除的時間乘以流過人體的電流，其乘積應(yīng)不超出30mA·S保護可靠性有兩個含義：一是保護裝置（或系統(tǒng)）本身應(yīng)有較高的可靠性，二是保護性能要可靠，即本單元內(nèi)發(fā)生漏電故障時，它一定動作。動作靈敏，是指保護裝置的反應(yīng)能力，要求對于最輕的漏電故障，保護裝置也能可靠動作，因此，保護裝置必須對臨界故障同樣具有較強的反應(yīng)能力。選擇性是任何保護系統(tǒng)的重要參數(shù)，它要求在供電單元中只切除故障部分的電源，而不切除非故障部分的電源。二、漏電保護原理1．附加電源直流檢測式漏電保護1）保護原理電網(wǎng)若發(fā)生漏電故障，最容易檢測到的是電網(wǎng)各相對地絕緣電阻的下降。可以設(shè)想在三相電網(wǎng)中附加一獨立的直流電源，使之作用于三相電網(wǎng)與大地之間。這樣，在三相對地的絕緣電阻上將有一直流電流流通，該電流大小的變化就直接地反應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化。有效地檢測和利用該電流，就可以構(gòu)成附加電源直流檢測式漏電保護。第五節(jié)接地與接零漏電保護的側(cè)重點是故障發(fā)生后的跳閘時間，一旦發(fā)生漏電或人身觸電，應(yīng)盡快切斷電源，將故障存在的時間減少到最短。井下保護接地的側(cè)重點，在于限制裸露漏電電流和人身觸電電流的大小，最大限度地降低故障的嚴重程度。兩種保護在井下電網(wǎng)中相輔相成，缺一不可，對井下電網(wǎng)的安全運行有重要作用。保護接零主要用于地面低壓三相四線制中性點直接接地的供電系統(tǒng)中，對防止人身觸電有重要意義。

一、保護接地及其作用原理保護接地:用導(dǎo)體把電氣設(shè)備中所有正常不帶電、當絕緣損壞時可能帶電的外露金屬部分(電動機、變壓器、電器、測量儀表的金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)件、電纜終端盒與接線盒的金屬外殼等)，和埋在地下的接地極連接起來?？绮诫妷?在離接地20m的圓內(nèi)，地面上將呈現(xiàn)出不同的電位分布。當人的兩腳站在這種帶有不同電位的地面時，兩腳間的電位差叫做跨步電壓,一般取步距0．8m，即取0．8m間的電位差為跨步電壓。由圖2．24可知，距接地極越近，跨步電壓越大，反之越小。二、井下保護接地系統(tǒng)

井下各種電氣設(shè)備裝設(shè)了單獨的保護接地裝置，并不能完全消除觸電的危險。

為了提高保護接地的安全性和可靠性，通常利用供電的高、低壓鎧裝電纜的金屬外皮(鉛包和金屬鎧裝層)和橡套(塑料)電纜的接地芯線或屏蔽護套，把分布在井底車場、運輸大巷、采區(qū)變電所以及工作面配電點的電氣設(shè)備(36V以上)的金屬外殼在電氣上連接起來，這樣就使各處埋設(shè)的接地極(或稱局部接地板)也并聯(lián)起來，形成一個井下保護接地系統(tǒng)(或稱總接地網(wǎng))。

井下保護接地系統(tǒng)由主接地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線、接地導(dǎo)線和連接導(dǎo)線等組成。設(shè)置在井底主、副水倉或集水井內(nèi)的接地極稱為主接地極。主接地極要用面積不小0.75m2、厚度不小于5mm的鋼板做成。如礦井水為酸性時，應(yīng)視其腐蝕性情況適當加大其厚度，或鍍上耐酸金屬，或采用其他耐腐蝕鋼板。一般在主、副水倉內(nèi)各設(shè)一個主接地極，以保證一個水倉清理或檢修接地極時，另一個起保護作用。有幾個水平的礦井，每個水平的總接地網(wǎng)都要與主接地極連接。礦井內(nèi)分區(qū)從井上獨立供電者(包括鉆眼供電)，可以單獨在井下或井上設(shè)置分區(qū)的主接地極。為加強接地系統(tǒng)的可靠性，在裝有電氣設(shè)備的地點獨立埋設(shè)的接地極稱為局部接地極。需要裝設(shè)局部接地極的地點有；

(1)采區(qū)變電所(包括移動變電站和移動變壓器)。

(2)每個裝有固定電氣設(shè)備的硐室和單獨的高壓配電裝置。

(3)每個低壓配電點和至少有3臺以上電氣設(shè)備的配電點。

(4)無低壓配電點的采煤工作面的運輸巷、回風(fēng)巷、集中運輸巷(帶式輸送機巷)以及由變電所單獨供電的掘進工作面，至少要分別設(shè)置一個局部接地極。

(5)連接動力鎧裝電纜的每個接線盒以及高壓電纜連接裝置。局部接地極可用面積不小于0．6m2、厚度不小于3mm的鋼板。如礦井水為酸性時，應(yīng)采取與主接地極相同的措施。局部接地極應(yīng)放在巷道的水溝中。無水溝的地方埋設(shè)局部接地時，可以用直徑不小于35mm、長度不小于1.5m的鍍鋅鋼管，管上要鉆直徑不小于5mm的透孔20個以上，鋼管必須埋設(shè)于潮濕的地方。連接井底主、副水倉內(nèi)主接地極的母線稱為接地母線。井下各機電硐室、配電點、采區(qū)變電所內(nèi)與局部接地極、電氣設(shè)備外殼、電纜的接地部分連接的母線稱為輔助接地母線。接地母線及變電所輔助接地母線應(yīng)采用截面不小l00mm2的鍍鋅扁鋼(或鍍鋅鋼絞線)或截面不小50mm2的銅裸線。

采區(qū)配電點及其他機電硐室的輔助接地母線應(yīng)采用截面積不小于50mm2的鍍鋅扁鋼(或鍍鋅鋼絞線)，或截面積不小于25mm2的銅裸線。從總接地網(wǎng)或輔助接地母線引向電氣設(shè)備(包括電纜)的接地部分的導(dǎo)線稱連接導(dǎo)線(或接地引線)。從局部接地極引出的導(dǎo)線稱接地導(dǎo)線。連接導(dǎo)線、接地導(dǎo)線應(yīng)采用截面不小于50mm2的鍍鋅扁鋼(或鍍鋅鋼絞線)或截面不小于25mm2的銅裸線。電壓為127V及以下的電氣設(shè)備的接地導(dǎo)線、連接導(dǎo)線可采用截面積不小于6mm2的銅裸線。禁止采用鋁導(dǎo)體作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導(dǎo)線和接地導(dǎo)線。接地母線與主接地極、局部接地極的連接要用焊接。接地導(dǎo)線和接地母線(或輔助接地母線)的連接最好也采用焊接。無條件時，可用直徑不小于l0mm的鍍鋅螺栓加防松裝置(彈簧墊、雙螺帽)擰緊連接，連接處還應(yīng)鍍錫或鍍鋅。采掘工作面的移動機械以及不便裝設(shè)固定接地極的設(shè)備，它們的外殼應(yīng)利用6芯或4芯橡套軟電纜中的接地芯線來接地。這時，接地總線的一端接移動設(shè)備外殼，另一端接采區(qū)配電點設(shè)備外殼。巷道內(nèi)固定照明接線盒，可以每隔l00m左右做局部接地一次。

對礦井接地系統(tǒng)的總接地電阻，一般可不進行計算，但必須定期測定。要求從任意一個局部接地裝置處所測得的接地系統(tǒng)總接地電阻不得超過2歐．每一移動式電氣設(shè)備與接地系統(tǒng)或局部接地極之間的接地芯線的電阻，不得超過l歐。

三、保護接零

1．保護接零地面低壓380／220V三相四線制供電系統(tǒng)，由于使用廣泛，并帶有生活、照明等負荷，故發(fā)生人身觸電的幾率較高。這種供電系統(tǒng)，采用變壓器中性點直接接地的運行方式，其接地的中性點叫零點，由零點引出的線或接地的中性線叫零線。所謂保護接零，就是把電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的零線作電氣連接的保護措施，其電氣示意圖。保護接零的目的，也是為了保證人身安全，防止發(fā)生觸電傷亡事故。當電氣設(shè)備發(fā)生一相碰殼故障時，則通過設(shè)備外殼造成相線對零線的單相短路，電流超出正常工作電流許多倍，能使線路上的過流保護裝置迅速動作，限制了故障存在的時間，減少觸電幾率。此時，如果在電源被切斷之前恰有人觸及該漏電外殼，則利用保護接零的分流作用，減少人身觸電電流，降低接觸電壓，以保證人員的安全。

2．重復(fù)接地沿零線把一點或多點再行接地，稱為重復(fù)接地。重復(fù)接地的作用是進一步降低發(fā)生單相碰殼接地短路時人體的接觸電壓及減少零線斷線時漏電設(shè)備外殼的對地電壓。

第六節(jié)礦井電網(wǎng)短路電流計算在供電系統(tǒng)中，短路是最嚴重的故障之一，煤礦井下電網(wǎng)若發(fā)生短路故障，危害更大。掌握電網(wǎng)發(fā)生短路時短路電流的變化規(guī)律、穩(wěn)態(tài)短路參數(shù)的計算及短路電流的破壞效應(yīng)等知識，有助于電氣設(shè)備的正確選擇和過流保護裝置的設(shè)置與整定，在礦井電網(wǎng)的故障分析中亦有重要作用。一、短路的原因、種類及危害1、短路的原因所謂短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間的短接、相與地之間的短接等。由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓、機械損傷等造成。如井下礦車出軌砸擠電纜而引起的短路（放炮)；其它如操作人員帶負荷拉隔離開關(guān)或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作；鳥獸在裸露的載流導(dǎo)體上跨騎以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。在井下，無保護而長時間存在的漏電故障，亦可能發(fā)展為相間短路。2．短路種類在三相電網(wǎng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種短路稱為對稱短路，后三種通稱為不對稱短路。

在供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，但一般三相短路的短路電流值最大。為了使電氣設(shè)備在最嚴重的短路情況下不致?lián)p壞，常用三相短路電流來校驗電氣設(shè)備承受短路的能力。兩相短路電流數(shù)值最小，常用來校驗短路保護裝置的靈敏度，使保護裝置對最輕的短路故障也有較強的反應(yīng)能力。這就是進行短路電流計算的目的。3．短路危害由于短路后電路阻抗比正常運行時電路的阻抗小得多，所以短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。在礦井35kV及以下供電系統(tǒng)中，短路電流可達數(shù)百安培至數(shù)萬安培；在110kV及以上的電力系統(tǒng)中，短路電流可達數(shù)十萬安培。這樣大的短路電流對供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備要造成很大的危害。

例如，強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能燒毀電氣設(shè)備；短路點附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。此外，不對稱接地短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，干擾通訊。在井下，短路也是引起瓦斯、煤塵爆炸和電氣火災(zāi)的主要原因之一。因此，在供電系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切斷故障部分的電源。二．無限大電源容量系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程及參數(shù)

1．三相短路電流暫態(tài)過程分析所謂無限大電源容量是一個相對的概念，它是指電源距短路點的“電氣距離”較遠、電源額定容量遠大于系統(tǒng)供給短路點的短路容量的電源，常用表示。所謂“電氣距離”較遠，實際上是指電源阻抗小于短路回路總阻抗10％的情況。對于無限大電源容量系統(tǒng)，在分析短路暫態(tài)過程中，可以不考慮電源內(nèi)部的參數(shù)，故可以認為電源電壓維持不變。

供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路如圖2-34所示，R、L為線路的電阻和電感，RL0和LL0為負載的電阻和電感。由于電路對稱，可取一相來分析。短路前電路中的電壓和電流為短路電流暫態(tài)過程的突出特點就是產(chǎn)生非周期分量電流，產(chǎn)生的原因是由于回路中存在電感。在發(fā)生突然短路的瞬間（即t＝0時)，短路前的電流與短路后的周期分量電流一般是不相等的。根據(jù)楞次定律，為了維持電流的連續(xù)性（即電感回路中電流不能突變），將在電感回路中產(chǎn)生一自感電流來阻止電流的突變，該電流就是非周期分量電流。它的初始值的大小與短路故障發(fā)生的時刻有關(guān)，即與電壓的初相角有關(guān)。由公式（2-55）可知，短路電流非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減的。從物理概念上講它是由電流突變感生而來的，沒有外加電壓的維持，得不到能量補充；而短路回路為R－L電路，不斷地消耗能量，所以按指數(shù)規(guī)律單調(diào)衰減。衰減的速度決定于回路時間常數(shù)，一般非周期分量衰減很快，在0.2s后即衰減到初始值的2％，在工程上即可以認為已衰減結(jié)束。2、有關(guān)短路計算的物理量1）穩(wěn)態(tài)短路電流Iss當非周期分量衰減到零后，短路故障的暫態(tài)過程即告結(jié)束，此時進入短路的穩(wěn)定狀態(tài)，這時的電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效值用Iss表示。當系統(tǒng)容量為無限大時，穩(wěn)態(tài)短路電流Iss就等于短路電流周期分量有效值Ipe，也等于需計算的短路電流有效值Is。是短路保護裝置整定和校驗的依據(jù)，也是選擇、校驗電氣設(shè)備的依據(jù)。2）短路電流沖擊值iim短路電流可能的最大瞬時值，稱為沖擊電流，用iim表示。iim是用來校驗電氣設(shè)備和母線動穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)。3）短路全電流的最大有效值Iim如果短路是在產(chǎn)生最大瞬時值的條件下發(fā)生，則在短路后第一個周期內(nèi)的短路電流有效值將最大，該值稱為短路全電流的最大有效值（又稱沖擊電流有效值），用Iim表示。常用來校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性。4）短路容量在短路計算和電氣設(shè)備選擇時，常遇到短路容量的概念，它定義為短路回路的電源電壓和短路電流所構(gòu)成的三相視在功率

三、礦井高壓電網(wǎng)短路計算電網(wǎng)短路計算有多種方法，這里只介紹最簡單的歐姆法，即根據(jù)電源電壓及回路阻抗按歐姆定律計算。計算的主要任務(wù)是求出短路穩(wěn)態(tài)電流（含三相和兩相）、沖擊電流、沖擊電流有效值和短路容量的具體數(shù)據(jù)。對于無限大容量高壓電網(wǎng)的短路計算，有以下幾條基本假設(shè)：⑴忽略短路點的過渡電阻，按金屬性短路對待；⑵發(fā)生短路時電源電壓保持不變；⑶短路前電網(wǎng)參數(shù)三相對稱；⑷忽略短路回路中各元件的電阻。短路計算的基本步驟

1．觸電電流發(fā)生人身觸電時流過人身的電流叫觸電電流，用1．繪制計算電路圖，選定短路計算點要計算短路電流，首先必須繪出計算電路圖，如圖2-36所示。在計算電路圖上，將計算短路電流時所需要的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。然后，選定并標出短路計算點。短路計算點要選擇得使需進行短路校驗的電氣設(shè)備有最大可能的短路電流通過。2、繪制計算用的等效電