矿井电气设施的安全管理：如何确保安全？

在河南矿井生产、建设中不少矿井触电、由电火花引起的瓦斯爆炸，矿井火灾及触电伤人事故时有发生，据不完全记载由电火花引起的伤人、火灾及瓦斯爆炸的较大，重大和特大事故如表11－2和11－3所示。随着科技进步及矿井生产逐步向深部发展，供电及电气设施的安全管理应更加提高，主要应做好以下工作。

一、矿井供电系统

矿井供电时必须采取有效措施达到安全、可靠、技术合理和经济的要求，以满足矿井安全生产的需要。

为保证矿井供电的可靠性，供电电源应采用双回路电源线路，双电源可来自不同的变电站或发电厂，或同一变电所的不同母线上。矿井供电系统一般由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站及工作面配电点组成，如图11－3所示。

（一）煤矿电力用户分级管理

根据用电设备的重要性和中断供电对人身安全性等方面的不同要求，将煤矿电力用户分为三级进行管理。

1.一级用户。凡因突然停电可能造成人身伤亡、重要设备损坏或重大经济损失的负荷，均为一级用户。如煤矿主要通风机、井下主排水泵、副井提升机、抽放瓦斯设备、矿井地面和井下中央变（配）电所等，这类用户应采用来自不同母线的双回路电源供电，以保证在一回路供电线路出现故障的情况下，另一回路电线路能继续供电。

2.二级用户。凡因突然停电造成较大数量的减产或较大经济损失的负荷，均为二级用户。如煤矿集中提煤设备、地面空压机、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。

3.三级用户。凡不属于一、二级用户的负荷，均为三级用户。这类用户突然停电对生产没有直接影响。如地面机修厂、木材厂及职工生活用电等，对它们的供电可以只设单回路供电。

（二）矿井供电要求分析

1.矿井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全部负荷。备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等要求，并保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。备用电源应有专人负责管理和维护，每10d至少进行一次启动和运行试验，试验期间不得影响矿井通风等，试验记录要存档备查。

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，若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性和可靠性。带电备用电源的变压器宜热备用，若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行，保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。

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.对井下变（配）电所［含井下各水平中央变（配）电所和采区变（配）电所］、主排水泵房和下山开采的采区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。向局部通风机供电的井下变（配）电所应采用分列运行方式。

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。向煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接有变（配）电所馈出的供电线路。

图11－3　矿井供电系统

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设备的额定电压等级，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额定电压，不超过127V；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两种或两种以上电压时，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、井下配电系统图，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。

12.井上、井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两处的良好集中接地。

（3）通信线路必须在入井处装设熔断器的防雷电装置。

目前煤矿大多使用了煤矿供电监控系统，它是一套对地面变电站、井下中央变电所及采区变电所供配电设备运行状况进行实时监测、控制及故障诊断的矿井电网供电监控和管理系统。它应用先进的计算机网络通讯和控制技术，对矿井电网设备进行监视、测量、保护和控制，实现了对矿井供电网的“四遥”（遥测、遥调、遥控、通信）功能。使矿井供电系统的稳定性和可靠性显著提高，有效减少了矿井无计划停电事故的发生。

（三）井下配电变压器运行方式

1.变压器中性点直接接地带来的危险

井下配电变压器采用中性点直接接地的危害主要有两个方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单相接地时形成了单相短路。可见，中性点直接接地对人身安全和矿井安全都极为不利。因此，《煤矿安全规程》规定：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。

如图11－4所示，当人体触及一相带电体时，跨接于人体的是相电压，通过人体的触电电流按欧姆定律计算，当电源电压为380V时电流为220mA，电压为660V时电流为380mA（由于井下潮湿，人身电阻定为1000Ω）。此时的电流路径为：电源a相—人身—大地—接地体—电源中性点。研究资料表明，当人体通过5mA电流时，就有触电感觉；通过30mA电流时，就有危险；通过50mA电流时，可以致死；通过100mA电流时，绝对致死。当660V供电系统中性点直接接地时，通过人体的触电电流达380mA，极其危险。

单相接地线路如图11－5所示，此时电流路径为：电源a相—大地—接地体—电源中性点。显而易见，这时电流没有经过阻抗而直接流回到了电源，形成了单相短路。单相短路电流很大时，在接地点将产生很大的电弧，有可能引起瓦斯和煤尘爆炸以及电雷管提前引爆。

人触及－相带电导体时的情况
图11－4　变压器中性点直接接地

图11－5　变压器中性点直接接地—相线路接地时的情况

2.变压器中性点不接地系统

中性点不直接接地供电系统如图11－6所示，ra、rb、rc分别是电缆三组芯线的绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。假如忽略电缆的对地电容，则人身的触电电流通过路径为：电源a相—人身—大地—b相、c相绝缘—b相、c相芯线—电源中性点。

图11－6　变压器中性点不接地人触及－相带电导体时的情况

设电网每相相绝缘电阻在380V时为90kΩ，660V时为35kΩ（正常时为兆欧级），而人身电阻仍为1000Ω，通过计算，其触电电流分别为7mA和30mA。由此可知，在中性点不直接接地时，通过人体的电流是安全的。

需要强调的是，由于电网分布电容不应忽略，分布电容的存在会使人体触电电流增大至危险值。因此，目前普遍采用在漏电保护中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。

（四）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

采区变电所为采区用电设备提供电源。根据《煤矿安全规程》的规定，采区变电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。装有铁门时，门内可回设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭。铁门应装设便于关严的通风孔，以便必要时隔绝通风。铁门全部敞开时，不得妨碍巷道交通。

（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0.2m3的灭火砂、防火锹、防火钩等。

（4）硐室丙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通，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、交接班制度和运行制度。值班工应如实填写交接班记录、运行记录、漏电继电器试验记录等，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、掘进工作面供电时，由于采煤工作面负荷集中且较大，掘进工作面距采区变电所较远，因此，一般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负荷容量选择一台或两台移动变电站（谷称配电点），并通过配电点集中控制台的操作按钮使开关分别向采煤机、输送机、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，一般采用干线式供电方式，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机进行通风，一旦中断供电会使局部通风机停止运转，从而导致掘进工作面及其附近巷道聚集瓦斯和其他有害气体。因此，为确保安全，掘进工作面的局部通风机必须采用“三专”供电。如图11－7。

图11－7　“三专”简单供电系统

3.“三专两闭锁”

（1）“三专”

局部通风机是掘进工作面正常供风的主要动力设备，为了保证掘进工作面新鲜风流的连续供应，必须保证局部通风机的持续运转，因此供电的可靠性是关键。《煤矿安全规程》规定，高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用“三专”（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动，保持掘进工作面正常通风。局部通风机的“三专”供电可通过以下两种方式实现：

①采共变电所内，设立专供局部通风机使用的高压防爆开关、变压器、低压馈电开关和供电电缆，如图11－7（a）所示。

②同一采区内相邻的两个掘进巷道内的局部通风机，可用一条电缆从采区变电所为其供电，也可分为供电，供电系统如图11－7（b）所示。

为了防止停风和瓦斯超限时发生事故，《煤矿安全规程》还规定，所有矿井必须装备矿井安全监控系统。矿井安全监控系统必须具有甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。

（2）“两闭锁”

“两闭锁”是指风电闭锁和瓦斯电闭锁。风电闭锁是用控制局部通风机的电磁启动器闭锁掘进工作面电气设备的供电，实现先通风后送电，风机停转时，掘进工作面动力电源也同时被切断。其作用是保证掘进工作面动力设备工作前，局部通风机先工作。无论任何原因使局部通风机停止工作时，必须同时切断掘进工作面动力设备的电源，以确保安全。

瓦斯电闭锁由瓦斯探头、监控系统（监控分站）、断电仪和高压开关构成，如图11－8所示。当瓦斯探头测得瓦斯浓度超限时，监控分站中的常开触点K1闭合，接通断电仪电路；断电停常开触点K2闭合，接通高压开关内的脱扣线圈TQ电路，使高压开关跳闸，从而切断掘进工作面动力电源，实现瓦斯电闭锁。

瓦斯电闭锁的作用：当瓦斯浓度达到1%时，瓦斯监控器发出报警；当瓦斯浓度达到1.5%时，立即切断掘进工作面动力电源并闭锁，以免因电火花、机械火花引起瓦斯煤尘爆炸。

图11－8　瓦斯电闭锁原理示意图

“两闭锁”应满足以下要求：

①局部通风机停止运转时立即切断供电区域内动力电源。

②局部通风机启动前，若供风区域内瓦斯超限，局部通风机不会启动，解除闭锁启动局部通风机排放瓦斯后方可正常运行。

③局部通风机启动、工作面风量符合要求且瓦斯不超限后，才可向供风区域内送电。

④正常工作中，供风区域检测点瓦斯超限时切断相应控制区域的动力电源而局部通风机照常运转。

高瓦斯与瓦斯突出矿井掘进工作面必须安装双风机双电源自动倒台，双电源来自不同电源或同一变电所分段运行的不同母线上。一旦一回路停电，主副风机自动倒台、局部通风机将不停风，不会造成瓦斯超限事故发生。

二、供电系统电气保护

完善的供电系统电气保护是保证电气安全的重要措施。其功能是区分故障状态与正常工作状态，并发出信号或动作。在煤矿井下变压器中性点不接地供电系统中，设置漏电保护、接地保护、过电流保护等是确保供电安全的可靠措施。

（一）漏电保护

1.漏电故障

井下常见的漏电故障分为集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电是指电网的某一处因绝缘破损导致漏电，占漏电故障的85%以上。分散性漏电是因淋水、潮湿导致电网中某段线路或某些设备绝缘下降至危险值而形成的漏电。漏电会导致人身触电、电火灾以及瓦斯、煤尘爆炸等事故，严重威胁着矿井和井下工作人员的安全。

2.漏电原因

造成井下低压电网漏电的原因有以下多种。

（1）因电缆或电气设备本身引起的漏电包括：

①敷设在井下巷道内的电缆由于受环境潮湿等影响，运行后会出现绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，造成电网漏电。

②长期使用的电动机会因绝缘受潮、绕组散热不良等原因使绝缘老化而造成漏电。

（2）因管理不当而引起的漏电包括：

①由于管理不严未按《煤矿安全规程》规定敷设电缆，电缆应用环境恶劣导致绝缘老化、受潮而漏电。

②对长期不用而受潮或遭水淹的电气设备，未经严格的干燥处理和进行对地绝缘电阻耐压试验，投入运行后极有可能发生漏电，甚至导致其他电气故障。

③电气设备长期过负荷运行，造成温升过高、绝缘老化而漏电。

（3）因操作不当引起的漏电包括：

①井下人员工作时，不慎误将电缆割伤或碰伤导致漏电；电缆受到拉、挤、压等造成漏电。

②开关设备检修后，由于残留导体、误接线或间隙过小等原因，送电后会发生漏电。

（4）因施工安装不当引起的漏电包括：

①电缆与设备连接时，由于芯线接头不牢、压板不紧或移动时造成接头脱落，使相线与设备外壳接触导致漏电。

②电气设备内部接线错误，在合闸送电后会发生漏电。如：误将橡套电缆电源侧或负荷侧的任一相线与接地芯线交叉接线，就会使设备外壳带电。

3.预防措施

（1）严禁电气设备及电缆长期过负荷。

（2）导线连接要牢固、无毛刺、防松装置好、接线正确。

（3）维修电气设备时要按《煤矿安全规程》操作，严禁将工具和材料等导体遗留在电气设备中。

（4）避免电缆、电气设备浸泡在水中，防止电缆的机械损伤。

（5）不在电气设备中增加额外部件，必须设置时应遵守有关规定。

（6）设置保护接地装置。

（7）设置漏电保护装置。

4.漏电保护

（1）《煤矿安全规程》对漏电保护的有关规定

①地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。

②井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。

③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。

（2）漏电保护的功能

①防止人身触电。漏电保护可以缩短人身触电的时间，降低通过人身的电流，使之满足小于30mA／s的要求，从而保证人身的安全。

②及时切除漏电电气设备。在电网中出现漏电故障后，漏电保护装置会及时地将故障线路、设备从电网中切除，恢复电网正常绝缘水平。

③防止漏电产生的电火花引爆瓦斯和煤尘。对于380V或660V电网，当漏电电流达88mA或42mA时，产生的火花就能引爆瓦斯。目前漏电保护兀法保证杜绝漏电电流点燃瓦斯，但漏电保护可以降低漏电电流的数值，缩短漏电故障存在的时间，降低了漏电引爆瓦斯、煤尘的可能性。

（3）漏电保护装置的运行、维护和检修

①值班电钳工每天应对检漏保护装置的运行情况进行检查和试验，并作记录。检查试验内容有：观察欧姆表指示数值是否正常；安装位置是否平稳可靠，周围是否清洁、无淋水；

局部接地极和辅助接地极安设是否良好；外观检查防爆性能是否合格；用试验按钮对保护装置进行跳闸试验。

②电气维修工每月至少进行一次详细检查和修理，除了一条规定的内容外，还应检查各处导线、元件是否良好；闭锁装置及继电器动作是否可靠；接头和触头是否良好；补偿是否达到最佳效果；防爆性能是否符合规定。

③在瓦检员配合下，对运行中的检漏保护装置每月至少进行一次远方人工漏电跳闸试验。

④检漏保护装置每年升井进行一次全面检修，检修后必须在地面进行详细的检查、试验，符合要求后方可下井使用。

⑤检漏保护装置的维护、检修及调试工作，应记入专门的运行记录簿内。

5.安全检查重点

（1）每天对检漏保护的运行情况进行一次检查，是否有试验记录。

（2）运行中的电气设备绝缘是否受潮或进水。

（3）电缆与设备连接是否牢固，运行中是否有接头松动脱落。

（4）设备内部导线绝缘是否损坏，造成与外壳相连。

（5）各种绝缘损失情况（机械或外力损害、挤压、砍砸、过度弯曲）。

（二）保护接地

1.保护接地

所谓保护接地，就是在井下变压器中性点不接地系统中用导体把电气设备所有正常状况不带电的金属部分和埋在地下的接地极连接起来。

2.保护接地的作用

保护接地可以使电气设备金属外壳意外带电时的对地电压降低到规定的安全范围以内，减少人体触电电流和流入大地电流的大小，最大限度地降低危险程度。

在中性点不接地的供电系统中，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，人体接触外壳状态的保护接地等值电路如图11－9所示。接地电流通过将人体电阻与接地装置电阻并联入地，再通过其他两相对地绝缘引阻和电容回到电源。但由于接地装置电阻较小，可分流大部分电流，通过人体的电流就大大地减小了。可见，接地电阻越小，流经人体的电流就越小。所以，只要将接地电阻的数值控制在规程规定的范围内，就可以使通过人身的电流降到安全电流以下，确保人身安全。

图11－9　保护接地等值电路图

3.保护接地

保护接地是否能够起到安全作用，关键在于能否将接地电阻降低到规定的安全范围以内。为了降低接地电阻，除选择适当尺寸的接地线和接地极外，通常还将接地极埋设在水仓、水沟或潮湿的土壤中。此外，将各个电气设备的保护接地装置相互并联起来构成接地网，也是降低接地电阻的有效方法。因此，《煤矿安全规程》规定，所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极接成一个总接地网，如图11－10所示。

形成接地网不仅降低了接地电阻，而且也能解决供电系统中不同电气设备发生不同相同时碰壳形成的异地两相短路的保护问题。按《煤矿安全规程》规定，从接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2Ω；井下每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1Ω。

井下保护接地网包括主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等。其装设要求应符合《煤矿安全规程》规定。

（1）主接地极

主接地极应在主、副水仓中各埋设一块，其面积不小于0.75m2.厚度不小于5mm。如矿井水呈酸性时，应视其腐蚀情况适当加大其厚度或镀上耐酸金属，或采用其他耐腐蚀钢板。

（2）局部接地极

《煤矿安全规程》规定，在下列地点应装设局部接地极：

①采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）；

②装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备；

图11－10　井下保护接地网示意图

③低压配电点或装

有3台以上电气设备的地点；

④无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面；

⑤连接高压动力电缆的金属连接装置。

在运输巷或回风巷的局部接地极应尽量设在靠近工作面，为了避免接地极过于频繁移动，一般设在距工作面约50m处。设这一局部接地极的作用是：当供运输巷或回风巷电气设备电缆线路的接地芯线断裂时，仍能起着保护人身的作用。

局部接地极最好设置于巷道旁的水沟内，以减小接地电阻值。如无水沟时，则应埋设在潮湿的地方。对于埋设在巷道水沟或潮湿地方的局部接地极，可采用面积不小于0.6m2.厚度不小于3mm的钢板，如矿井水含酸性时，也应采取与主接地极相同的措施。

（3）接地母线和辅助接地母线

井下中央变电所和水泵房均应设置接地母线；采区变电所、采区配电点及其他机电硐室则应设置辅助接地母线。接地母线及辅助接地母线应采用断面不小于100mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于50mm2的裸铜线。采区配电点及其他机电硐室的辅助接地母线应采用断面不小于50mm2。的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。

接地母线和辅助接地母线均应分别和主接地极、局部接地极连接。连接接地极的接地导线应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。

（4）连接导线和接地导线

各个电气设备的金属外壳、铠装电缆的钢带（或铜丝）和铅包均应通过单独的连接线直接与接地母线或辅助接地母线连接。连接导线和接地导线均应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。对于移动式电气设备，应用橡套电缆的接地线芯进行连接，并要求每一移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过lΩ。

此外，与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，也应可靠接地。低于或等于127V的电气设备的接地导线和连接导线，可采用断面不小于6mm。的裸铜线。禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。

凡有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备，交接班时必须由值班人员和专职：司机对保护接地进行一次表面检查；而其他设备的保护接地，则由维修人员每周至少进行一次表面检查。表面检查时，应着重观察整个接地网的连接情况，务必使其连续不断。对于接触不良或严重锈蚀等情况应立即处理，否则将使接地电阻值增大。

此外，每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟提出来详细检查一次。主接地极不能同时都提出，以免影响安全。如矿井水酸性较大时，应适当增加检查次数。为了降低接地电阻值，对于局部接地极（除设置在水沟中外）特别是管状局部接地极，应经常灌注盐水，以保护良好的导电状态。

电气设备在每次安装、检修或迁移后，应详细检查其接地装置的完善情况；对于那些震动性较大及经常移动的电气设备应特别注意，必须随时检查，务使其接地良好。如果发现接地装置有损坏时，应立即处理。凡电气设备的保护接地装置未修复以前，禁止向其送电。

井下总接地网接地电阻值的测定要有专人负责，每季至少进行一次，并将测量结果记入记录簿内以便查阅。新安装的接地装置，应在投入运行前对其接地电阻值进行测量。在有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井内，进行接地电阻测量时，应采用本质安全防爆型测量仪表；如采用普通型仪表时，只准在瓦斯浓度为1%以下的地点使用，并采取一定的安全措施。

（三）过电流保护

1.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、破损，从而降低设备的使用寿命、烧毁电气设备、引发电气火灾，引起瓦斯、煤尘爆炸。常见过电流故障有短路、过负荷和断相。

（1）短路。在变压器中性点不接地系统中，短路仅有三相短路和两相短路两种。短路电流一般是额定电流的几十倍以上。

造成短路的原因主要有：

①击穿。由于电缆、电气设备受潮、绝缘老化或机械损伤，引起绝缘击穿而造成短路。

②误操作。由于人员误操作造成短路，如人员带负荷拉隔离开关等。

③机械损伤。由于矸石冒落、矿车挤压碰撞等原因造成短路。(www.xing528.com)

（2）过负荷。长时间过负荷造成电气设备绝缘老化，烧毁电气设备。

造成电动机过负荷的主要原因有：

①电源电压低。当机械负载不变时，电源电压降低就会造成电动机工作电流加大。

②频繁启动。绕线式电动机的启动电流为正常工作电流的1.5～1.8倍，而异步电动机则为5～7倍，频繁启动会导致电动机过负荷。

③启动时间长。长时间在启动状态，大电流情况下运行导致电动机过负荷。

④机械卡堵。电动机内部有异物、偏轴扫膛以及外部负荷引起的运行阻力大导致电动机过负荷。

（3）断相。三相电动机在运行中出现一相断线，由于机械负载不变，电机的工作电流会比正常工作时的工作电流大，从而造成过电流。

断相的主要原因有：

①熔断器熔断。用熔断器作短路保护的磁力启动器，由于熔断器在电流的作用下会发生氧化脱皮现象，使熔体变细，在电动机正常启动或工作时熔断，造成断相。

②电缆与电动机或开关的连接头脱落。

③电缆芯线一相断线。

2.过电流保护装置的种类和作用

设置过电流保护的目的就是线路或电气设备发生过电流故障时，能及时切断电源防止过电流故障引发电气火灾、烧毁设备等现象的发生。

过电流保护装置包括短路保护、过负荷保护和断相保护。目前煤矿井下低压电网过电流保护装置主要有电磁式过流继电器、熔断器等。除了以上功能单一的保护装置外，矿井供电系统中的高低压隔爆开关现在已普遍使用了多种功能全面的智能型综合保护装置。如煤电钻综合保护具有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相等保护作用；井下照明和信号装置使用了具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置。

《煤矿安全规程》规定，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、移动变电站或配电点引出的馈电线上，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。井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置。

三、矿用电缆

矿用高低压电缆是矿井供电系统的重要组成部分，在供电系统成本中占有相当的比例，特别是矿井采区的电缆，数量大且最易受到碰撞、挤、砸，是供电系统中的薄弱环节。为了确保供电系统的安全运行，必须对电缆进行正确的选择、安装和使用。

（一）电缆的选择

矿井供电系统中，高压供电线路一般都采用铠装电缆，低压供电线路都采用橡套电缆。如何选择电缆的型号与截面，直接关系到供电系统运行的安全。

1.电缆型号的选择

对井下电缆的选用应遵守以下规定：

（1）电缆敷设地点的水平差应与规定的电缆允许敷设水平差相适应。

（2）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。

（3）严禁采用铝包电缆。

（4）必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。

（5）电缆主线芯的截面应满足供电线路负荷的要求。

（6）对固定敷设的高压电缆应注意以下几点：

①在立井井筒或倾角为45°及其以上的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

②在水平巷道或倾角在45°以下的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

③在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间，可以采用铝芯电缆；其他地点必须采用铜芯电缆。

（7）固定敷设的低压电缆，应采用MVV铠装或非铠装电缆或对应电压等级的移动橡套软电缆。橡套软电缆必须具有阻燃性能。

（8）非固定敷设的高低压电缆，必须采用符合MT818标准的橡套软电缆。移动式和手持式电气设备应使用专用橡套电缆。

（9）照明、通讯、信号和控制用的电缆，应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力缆。

（10）低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯。

在遵守《煤矿安全规程》规定的前提下，电缆选择还应结合采区的地质条件、巷道长度及负荷情况进行。

2.电缆截面的选择

在选择电缆截面时，应遵守以下原则：

（1）电缆正常运行时，其温升应不超过绝缘所允许的最高温升。为此，可按电缆的长时负荷电流小于或等于电缆的长时允许负荷电流预选电缆截面。

（2）按电缆线路工作允许电压损失选择或检验电缆截面。

（3）按满足机械强度的要求选择电缆截面。

（4）按电缆末端的最小二相短路电流应大于馈电开关整定电流值检验电缆截面。

（二）电缆的敷设与连接

电缆的连接分为电缆与电缆、电缆与设备的连接。为了避免出现因明接头、“鸡爪子”和“羊尾巴”而引起的电火花和电弧，减少漏电和短路故障，《煤矿安全规程》对井下电缆的连接、电缆接头、电缆敷设提出了要求，应严格执行。

1.电缆的敷设

井下电缆一般都沿井筒和巷道敷设，在具体敷设时应首先注意以下问题。

（1）立井开拓时，考虑到便于电缆检修与避免被煤岩块砸坏，一般井下电缆都敷设在副井井筒，不敷设在主井（箕斗井）井筒。

（2）总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆。

（3）在机械提升的进风的倾斜井巷（不包括输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆时，必须有可靠的安全措施。

（4）井下溜放煤、矸、材料的溜道，禁止敷设电缆。这是为了防止电缆受机械损伤。

（5）在有煤（岩）与瓦斯突出危险的矿井中，应将电缆敷设在进风巷道内，或开凿专门的电缆巷道。如果需要在回风井巷中敷设电缆时，应采取保护措施。

（6）在倾斜井巷和水平巷道中敷设电缆时，最好利用行人的井巷，并将电缆敷设在人行道的另一侧，既便于检查维护电缆，又可防止行人攀扶。

2.电缆的悬挂

（1）在水平巷道或倾角30°以下井巷中，电缆应用吊钩悬挂；在立井井筒或倾角30°及其以上的井巷中，电缆应用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设。夹持装置应能承担电缆重量，并不得损坏电缆。

（2）水平巷道或倾斜井巷中悬挂的电缆应有适当的松弛度，并在承受意外重力时能自由坠落，其悬挂高度应使电缆在有矿车掉道时不致受撞击；在电缆坠落时，不致落在轨道或输送机上。

（3）电缆悬挂点的间距：在水平巷道或倾斜井巷内不得超过3m；在立井井筒内不得超过6m。

（4）沿钻孔敷设的电缆必须绑紧在钢丝绳上，钻孔必须加装套管。

（5）电缆不应悬挂在压风管或水管上，不得遭受淋水或滴水。在电缆上严禁悬挂任何物件。

（6）如果电缆同压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。在有瓦斯抽放管路的巷道内，电缆（包括通信、信号电缆）必须与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧。

（7）盘圈或盘“8”字形的电缆不得带电，但给采、掘机组供电的电缆不受此限。

（8）敷设电缆的最小允许弯曲半径，应符合如下规定：

①油浸纸绝缘电力电缆的弯曲半径，应不小于电缆外径的15倍。

②交联聚乙烯绝缘电力电缆的弯曲半径，应不小于电缆外径15倍。

③矿用铠装电话电缆的弯曲半径，应不小于电缆外径的12.5倍。

④聚氯乙烯绝缘电力电缆的弯曲半径，应不小于电缆外径的10倍。

⑤橡套电缆的弯曲半径应不小于电缆外径的6倍。

（9）井筒和巷道内的通信和信号电缆应与电力电缆分挂在井巷两侧，如果受条件所限：在井筒内，应敷设在距电力电缆0.3m以外的地方；在巷道内，应敷设在电力电缆的上方0.1m以上的地方。

（10）高、低压电力电缆敷设在巷道同一侧时，高、低压电缆相互的间距应大于0.1m；高压电缆之间和低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂。

（11）井下巷道内的电缆，沿线每隔一定距离，在拐弯、分支点或连接不同直径电缆的接线盒两端，以及穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌，以便识别。

（12）立井井筒中所用的电缆，中间不得有接头。如果因井筒太深需设接头时，应将接头设在中间水平巷道内，以便检修维护。运行中因故需要增设接头而又无中间水平巷道可利用时，可在井筒中设置接线盒，但应妥善放置在托架上，不应使接头承力。

（13）硐室内和木支架的井巷中敷设的电缆，必须将黄麻外包皮剥除，并应定期在铠装层上加涂防锈油漆。电缆穿过墙壁部分应用套管保护，并严密封堵管口。

（14）硐室内电缆应沿墙壁悬挂或敷设在电缆沟内，电缆沟应有5%的坡度，以防积水。

（15）电缆进出硐室穿过墙垛时，为使电缆不受顶板压力的影响，必须用钢管保护，并严密封堵管口；通过底板引向机器的电缆也应用钢管保护，并严密封堵管口。

（16）移动式机械（如采煤机、装岩机、耙斗机、电钻等）用的电缆要妥善保护，避免被机器撞击、砸压、炮崩和工具损伤。在工作面悬挂电缆可用木楔子。

（17）电缆在运行中要定期检查，注意电缆的绝缘电阻及温升，观察电缆的悬挂状态是否会受到机械损坏；经常观察电缆连接处的情况，发现问题要及时处理。

（18）电缆、接线盒、终端盒在敷设和运行中都不应受很大的拉力。

3.电缆的连接

（1）电缆同电气设备的连接，必须使用与电气设备性能相符的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板（卡爪）或线鼻子同电气设备进行连接。

（2）不同类型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。

（3）同类型电缆之间连接时必须遵守下列规定：

①橡套电缆的修补连接（包括绝缘、护套已损坏的橡胶电缆的修补）必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。在地面热补或冷补后的橡套电缆，必须经浸水耐压试验，合格后方可下井使用。在井下冷补的电缆必须定期升井试验；

②塑料电缆连接处的机械强度以及防潮密封、老化等性能，应符合该型矿用电缆的技术标准。

（4）电缆与电缆的连接以及电缆与电气设备的连接，应通过电缆接线盒、插销连接器、母线盒等连接装置，不得有明接头、“鸡爪子”、“羊尾巴”。

（5）电缆应整体进入电缆引入装置，并用防止电缆拔脱装置压紧并且密封要良好。

（6）接线装置完整、齐全、紧固、导电良好。

（三）矿用电缆的维护和检修

井下电缆除正确选择、按《煤矿安全规程》要求进行敷设和连接外，还应加强运行中的管理，进行日常维护与检查，才能保证电缆的安全运行。

1.定期维护制度

（1）定期预防性试验制度。对运行中的高压电缆进行定期预防性试验是发现电缆缺陷的重要手段，对试验不合格的电缆应及时更换。

（2）定期清扫电缆上煤尘，根据矿井煤尘大小确定清扫周期。

（3）电缆防护制度。在对井下巷道进行整修、粉刷和冲洗作业时，必须对电缆线路加以保护。应将电缆从电缆钩上取下，平整地将电缆放在巷道一侧，并用专用的木槽或铁槽护住电缆，以防损伤电缆。当巷道整修结束后，应由专人将电缆重新挂在电缆钩上。电缆带电摘挂时，应制定安全措施，并带好防护用具。

（4）裸铠装电缆定期防腐制度。裸铠装电缆应进行定期涂漆防腐，其周期应根据实际情况确定。一般采区巷道敷设的电缆最多不超过2a；主要运输大巷为2a；立井井筒为2～3a。

2.日常检查制度

（1）检查高压电缆悬挂情况和运行状态。电缆悬挂应符合《煤矿安全规程》有关规定，日常维护应有专人负责，每日巡回检查一次。有顶板冒落危险或巷道侧压力过大的地区，应由专职维护人员及时将电缆放落到巷道底板一侧，并妥善覆盖保护。检查线路状态，如：电缆接线盒、辅助接地极连接是否良好；线路温度是否正常等，并做好记录。如有不正常状态，应及时作相应的处理。

（2）各种移动设备（采煤机、装煤机、装岩机等）的电缆管理和维护，应有专职人员班班检查。工作面掘进头附近电缆余下部分，应呈“S”形悬挂，不准在带电情况下呈“O”字形盘放。电缆应严防被炮崩、煤岩撞砸或用力拖拽。

（3）低压电网中的防爆三通、四通和插销，应由专人每月进行一次检查维护，检查中应注意端子的连接情况，有无松动、因接触不良而产生过热等现象，对防爆面应清洗（擦）涂油。

（4）每一矿井应有专职人员对电缆实行全面管理。生产单位的维修人员应积极配合，有计划地对电缆的负荷情况、保护装置的设置等情况进行检查。新采区投产时，应跟班进行负荷测定；对正常生产采区，则应每月进行一次，以保证电缆的安全运行：

（5）高压电缆的铠装层（钢带、钢丝）如有断裂松动，应及时绑扎。如有高压电缆跨越电机车架空线时，跨越部分应妥善加以保护，以免火花灼伤电缆；当电缆穿过淋水区时，不应设接线盒，如有接线盒，应有防水措施，并由专人每日检查一次。

（6）立井井筒的电缆日常检查维护，至少应有两人进行，每月至少检查一次，如有固定电缆的夹持装置松动或损坏，应及时处理或更换。

（四）电缆常见故障及处理

1.电缆短路故障

电缆爆破即电缆相间短路，是煤矿井下电缆网络常见的故障之一。据统计，铠装电缆故障较多，橡套电缆故障较少。

对铠装电缆而言，造成电缆短路故障的原因有：

（1）在制作电缆头时，由于三叉处绝缘受伤或绝缘处理不当，工艺不符合质量要求，经常在电缆头的三叉处发生爆破短路事故。为了防止这类事故的发生，在制作电缆头时，必须遵守电缆头制作的工艺要求，特别注意处理好三叉口的绝缘，不允许潮气进入三叉口，破坏其绝缘强度。

（2）电缆铠装钢带裂口、铅包裂纹进潮气，使绝缘破坏而造成爆破短路事故。其常见的原因之一是在搬运或敷设过程中，电缆弯曲的半径过小。为了防止这种事故的发生，在搬运和敷设过程中，应特别注意电缆的弯曲半径不能过小。

（3）由于冒顶、矿车掉道等碰撞、挤压，使电缆直接爆破短路。如果电缆敷设吊挂适当，便可避免这种事故的发生。

（4）较长时间库存或没有使用的电缆，电缆的两个端头没有铅封，在制作电缆头时又没有将已经受潮的部分截掉或截掉的长度不够，从而造成爆破短路。防止措施是：①将库存或长期不使用的电缆，对两头进行铅封；②在制作电缆头时必须截去一段电缆，长度一般为1～2m。

对橡套电缆而言，造成短路故障的主要原因是机械损伤，例如镐刨、爆破崩、冒顶、撞、挤等直接造成相间短路。使用时间过长、绝缘老化也是造成短路故障的原因之一。同样，如果电缆吊挂按规定要求做，并及时检修电缆，便可避免这种事故发生。

（5）对铠装电缆和橡套电缆造成电缆爆破的原因还包括电缆制造质量低劣、绝缘等级不够或绝缘损坏等。

2.漏电故障

矿用电缆一相漏电接地是井下低压电缆网络的常见故障之一。由于电缆在潮湿环境中使用，或低压动力电缆长时间浸泡在水中，容易造成绝缘电阻下降到危险值而漏电接地。还　有电缆受机械损伤造成一相绝缘破坏，电缆与设备的连接头毛刺与外壳相碰，线头脱落接外壳，电缆热补质量差等造成一相漏电接地。另外还有电缆网中有“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头，这几乎是造成电缆漏电接地的必然原因。

3.电缆断线故障

电缆整根被打断的故障，其原因是电缆被小绞车的钢丝绳或它所拉的物件剐住，或者是被刮板输送机的链板等刮住硬拉断。造成这些故障的原因是违章作业、维护不当、选择截面时机械强度考虑不够等。

4.电缆着火

电缆着火事故，其原因是发生相同短路故障后，熔断器、过电流继电器等保护失灵，强大的短路电流产生的高温点燃了橡套电缆的胶皮，引起火灾。防止措施：一是加强电缆维护；

二是加强过电流保护的管理；三是采用阻燃型电缆。

5.橡套电缆龟裂

这种故障在煤矿井下低压橡套电缆中较为常见，其主要原因是由于长期过负荷运行。造成绝缘老化，芯线绝缘与芯线粘连，就容易出现相问短路事故。产生故障的原因，除电缆的型号和截面选择不当、施工工艺质量不好、电缆质量有问题以外，许多故障都和电缆的管理、运行和维护有关。因此，对电缆的选用、敷设、吊挂等都要按《煤矿安全规程》有关规定讲行。

四、矿井供电安全管理

（一）保证工作安全的组织措施

保证工作安全的组织措施主要包括：工作票、操作票制度，工作许可制度，工作监护制度，工作间断、转移和终结制度。

（二）保证工作安全的技术措施

保证工作安全的技术措施主要包括：停电、验电、放电、装设接地线、设置遮栏、挂标（警）示牌。

（三）操作井下电气设备应遵守的规定

1.非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。

2.操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿绝缘靴或站在绝缘台上。

3.手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。

（四）检修、搬迁井下电气设备、电缆应遵守的规定

井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时，再用与电源电压相适应的验电笔检验；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作。开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。

（五）井下用好、管好电缆的基本要求

1.严格按《煤矿安全规程》规定选用。

2.严格按《煤矿安全规程》规定连接。

3.合格悬挂，不埋压、不淋水。

4.采区应使用分相屏蔽阻燃电缆，严禁使用铝芯电缆。

5.盘圈、盘“8”字形电缆不得带电，采、掘机组除外。

（六）井下安全用电“十不准”

1.不准带电检修、搬迁电气设备。

2.不准甩掉无压释放器、过电流保护装置。

3.不准甩掉漏电继电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置。

4.不准明火操作、明火打点、明火爆破。

5.不准用铜、铝、铁丝代替保险丝。

6.停风、停电的采掘工作面未检查瓦斯，不准送电。

7.有故障的供电线路，不准强行送电。

8.电气设备的保护失灵后，不准送电。

9.失爆电气设备不准使用。

10.不准在井下拆卸、敲打、撞击矿灯。

（七）煤矿井下电气安全管理

煤矿井下电气安全管理应做到“三无、四有、两齐、三全、三坚持”。

“三无”：无“鸡爪子”，无“羊尾巴”，无明接头。

“四有”：有过电流和漏电保护装置，有螺钉和弹簧垫，有密封圈和挡板，有接地装置。

“两齐”：电缆悬挂整齐，设备硐室清洁整齐。

“三全”：防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全。

“三坚持”：坚持使用检漏继电器，坚持使用煤电钻、照明和信号综合保护装置，坚持使用甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置。

（八）电气安全的“五防”

1.防止带负荷分、合隔离开关。

2.防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器。

3.防止带接地线（开关）合断路器（隔离开关）。

4.防止带电挂（合）接地线（开关）。

5.防止误入带电间隔。

总之，矿井作业电气事故的预防，由于井巷作业现场狭窄作业条件差，有滴水、淋水、顶板压力及放炮影响等，电气设备及电缆遭受砸、碰、挤压，造成损伤和漏电，而引起明火，导致火灾，瓦斯爆炸及触电伤人等事故。因此，安全供电预防电气灾害，具有特别重要意义。