煤礦井下電氣設備的接地與漏電保護

黑龍江龍煤礦業集團股份有限公司 鶴崗分公司 礦井建設安裝工程處 張 銀

由于礦山開采環境惡劣，井下電氣設備在潮濕的環境中極易產生故障。影響了煤礦井下工作的安全進行，嚴重時還會造成雷管提前引爆等重大安全事故，給井下工作人員的生命安全造成了巨大威脅。本文，筆者針對煤礦井下電氣設備的運行問題，介紹了煤礦井下電氣設備常出現的安全事故，并提出了相應的接地和漏電保護措施。

一、煤礦井下電氣設備的接地保護

1.接地保護的原理。接地保護主要是將電氣設備不帶電部分的金屬外殼同接地系統之間做良好的電氣連接，將故障設備上的漏電電壓控制在安全范圍之內。無接地保護人體接觸漏電電氣設備模型如圖1所示，有接地保護人體接觸漏電電氣設備的模型如圖2所示。

圖1 無接地保護人體接觸漏電電氣設備模型

圖2 有接地保護人體接觸漏電電氣設備模型

在圖1情況下，未采用接地保護，當電源與電氣設備的金屬外殼相接觸時，接地電流Ⅰd通過人體和電網形成閉合回路，為簡化計算，假設各相對地絕緣阻抗均相等，那么漏電設備對地電壓Ud為

式（1）中，U 為電網相電壓，Rr為人體電阻，Z 為電網每相對地絕緣阻抗。由于絕緣阻抗是絕緣電阻與分布電流的并聯阻抗，所以當電網分布范圍不大，接用電氣設備不多、且絕緣電阻較高時，漏電設備對地電壓不高；但當電網分布范圍大，接用電氣設備較多時，絕緣電阻將明顯下降。

在圖2情況下，采用了接地保護，在電路中，接地電流通過人體電阻以及接地電阻Rd以及電網對地絕緣阻抗形成回路，其中接地電阻與人體電阻相關聯，漏電設備的對地電壓Ud為

式（2）中，Rd＜＜|Z|，所以設備對地電壓大大減小，只需要適當的控制Rd，就可以將漏電設備的對地電壓控制在安全范圍內，從而防止人體觸電。

2.接地保護在煤礦井下電氣設備中的應用。對于井下的電氣設備主要是通過將井下的各供電點的接地極用公共母線連接起來，形成保護接地網。在該系統中，公共母線主要采用鎧裝的電纜金屬鋼帶幫鉛套，接地總線主要采用橡套電纜。保護接地網可以降低接地電阻總值，防止同一臺變壓器供電的電氣設備在不同接地點異相同時落地而造成落地事故。

二、煤礦井下電氣設備的漏電保護

1.漏電保護的作用。當設備或線路漏電時，通過保護裝置的檢測機構獲得異常信號，經中間機構轉換和傳遞后，促使執行機構動作，自動切斷電源，從而起到保護作用。漏電保護可以防止人觸電，可以減小通過人體電流的大小和時間；可以防止漏電電流燒壞電氣設備，當電網中出現故障后，將立即切斷電源；可以防止礦井中瓦斯、煤塵的爆炸，漏電保護器可以防止漏電電流產生火花；可以防止短路引起的接地故障，一旦短路，漏電保護器中的短路保護裝置就會啟動，從而使開關跳閘。

2.漏電保護裝置的特點。

（1）可靠靈敏性。漏電保護裝置在使用過程中，主要對不同狀況以及不同程度的漏電事故進行處理，所以裝置必須要求靈敏可靠，不拒動、不誤動，能對很小的漏電故障做出較強的反應，具有一定的自我檢測功能。

（2）安全性。漏電保護裝置主要是為了保障工作人員、礦井以及設備的安全，所以安全性是其必備的特性。安全系數要高，以大大減小漏電電流，縮短漏電時間，降低出現嚴重事故的可能性。

（3）可選擇性。主要是能夠切除漏電故障部分，而非故障部分則繼續運行，以避免大面積停電事故的發生。選擇性主要分為橫向選擇和縱向選擇，即分別為切斷漏電故障支路和切斷漏電故障所在段的電源，并保護其他段的正常供電。

三、結論

煤礦井下電氣設備的故障給煤礦生產運作帶來了極大危害，威脅著員工的生命安全。接地保護以及漏電保護大大降低了這種危害，有關單位要充分認識到電氣設備保護的重要性，真正實現煤礦的安全生產。