煤礦井下電氣設(shè)備的接地與漏電保護(hù)

黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 鶴崗分公司 礦井建設(shè)安裝工程處 張 銀

由于礦山開采環(huán)境惡劣，井下電氣設(shè)備在潮濕的環(huán)境中極易產(chǎn)生故障。影響了煤礦井下工作的安全進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)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(shè)備的運(yùn)行問題，介紹了煤礦井下電氣設(shè)備常出現(xiàn)的安全事故，并提出了相應(yīng)的接地和漏電保護(hù)措施。

一、煤礦井下電氣設(shè)備的接地保護(hù)

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

圖1 無接地保護(hù)人體接觸漏電電氣設(shè)備模型

圖2 有接地保護(hù)人體接觸漏電電氣設(shè)備模型

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

式（1）中，U 為電網(wǎng)相電壓，Rr為人體電阻，Z 為電網(wǎng)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(lián)阻抗，所以當(dāng)電網(wǎng)分布范圍不大，接用電氣設(shè)備不多、且絕緣電阻較高時(shí)，漏電設(shè)備對地電壓不高；但當(dāng)電網(wǎng)分布范圍大，接用電氣設(shè)備較多時(shí)，絕緣電阻將明顯下降。

在圖2情況下，采用了接地保護(hù)，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(wǎng)對地絕緣阻抗形成回路，其中接地電阻與人體電阻相關(guān)聯(lián)，漏電設(shè)備的對地電壓Ud為

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

2.接地保護(hù)在煤礦井下電氣設(shè)備中的應(yīng)用。對于井下的電氣設(shè)備主要是通過將井下的各供電點(diǎn)的接地極用公共母線連接起來，形成保護(hù)接地網(wǎng)。在該系統(tǒng)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(hù)接地網(wǎng)可以降低接地電阻總值，防止同一臺(tái)變壓器供電的電氣設(shè)備在不同接地點(diǎn)異相同時(shí)落地而造成落地事故。

二、煤礦井下電氣設(shè)備的漏電保護(hù)

1.漏電保護(hù)的作用。當(dāng)設(shè)備或線路漏電時(shí)，通過保護(hù)裝置的檢測機(jī)構(gòu)獲得異常信號，經(jīng)中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換和傳遞后，促使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，自動(dòng)切斷電源，從而起到保護(hù)作用。漏電保護(hù)可以防止人觸電，可以減小通過人體電流的大小和時(shí)間；可以防止漏電電流燒壞電氣設(shè)備，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)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(hù)器可以防止漏電電流產(chǎn)生火花；可以防止短路引起的接地故障，一旦短路，漏電保護(hù)器中的短路保護(hù)裝置就會(huì)啟動(dòng)，從而使開關(guān)跳閘。

2.漏電保護(hù)裝置的特點(diǎn)。

（1）可靠靈敏性。漏電保護(hù)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(jìn)行處理，所以裝置必須要求靈敏可靠，不拒動(dòng)、不誤動(dòng)，能對很小的漏電故障做出較強(qiáng)的反應(yīng)，具有一定的自我檢測功能。

（2）安全性。漏電保護(hù)裝置主要是為了保障工作人員、礦井以及設(shè)備的安全，所以安全性是其必備的特性。安全系數(shù)要高，以大大減小漏電電流，縮短漏電時(shí)間，降低出現(xiàn)嚴(yán)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(xù)運(yùn)行，以避免大面積停電事故的發(fā)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(hù)其他段的正常供電。

三、結(jié)論

煤礦井下電氣設(shè)備的故障給煤礦生產(chǎn)運(yùn)作帶來了極大危害，威脅著員工的生命安全。接地保護(hù)以及漏電保護(hù)大大降低了這種危害，有關(guān)單位要充分認(rèn)識到電氣設(shè)備保護(hù)的重要性，真正實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。