礦山井下保護接地網的分析與優化

惠清龍

(浙江省長興縣白象硅灰石礦有限公司， 浙江湖州市 313100)

0 引言

目前礦山井下所采用的系統為中性點不接地系統(IT系統)。該系統允許在發生單相接地的情況下仍能運行不超過兩個小時。這對井下負荷的絕緣提出了很高的要求。同時井下巷道狹窄、灰塵較大加之其潮濕的環境及部分礦山井下存在有直流負荷(如直流牽引)，工作人員在這種環境下，觸電的概率大大增加，因此，井下的保護接地問題值得重視。

1 井下交流接地總網

對于只有交流負荷的井下配電系統來講，其井下接地網的敷設方法已相當成熟，一般在井下主副井水倉至少各設置一主接地極，根據經驗，建議在副井井底水渦處增加一處主接地極，因為副井經常作為井下電纜及提升機、主排水管道的主要通道，在檢修時，維修人員的工作空間狹小，容易發生觸電危險。局部接地極主要布置在變電所硐室進出線附近的排水坑、連接動力電纜的每個金屬接線盒、巷道內固定照明設備的接線盒及工作面配電點。井下交流接地主網敷設如圖1所示。

此外，合理而有效的等電位連接除了能保護設備和人身安全外，圖1中副井泵房與副井水渦之間的等電位連接，還能減少對弱電系統的電磁干擾。

2 直流接地輔網

對于井下存在直流牽引網絡或其他直流設備的礦山而言，并沒有具體的規范指導，目前通用的做法是按照交流接地網進行敷設布置，這種做法存在的問題也是顯而易見的。根據礦山電力設計規范(GB50070－2009)6.2.10 中，整流裝置、直流配電裝置的金屬外殼應接地。在接地電流流經直流接地繼電器前的全部直流接地母、支線應與地絕緣，且不應該與交流設備的接地母線、建筑物鋼筋、金屬管道及金屬構件等有金屬連接。該條規范表明交直流不能混用接地網，直流接地網混入交流分量會影響直流接地繼電器，導致其誤動作，影響配電系統的安全運行。因此，筆者提出直流接地輔網的概念，作為直流負荷專用接地網。例如，直流牽引變電所可采用如圖2的接地系統。

圖1 交流主接地網

由圖2可以看出，直流接地繼電器并接在直流接地干線到總接地網的連線上，一般選用DL－11/100型。接地扁鋼一般可選用60mm×4mm規格。圖2中，直流接地網與交流接地之間通過扁鋼進行連接，為達到交直流分開的目的，以使直流接地繼電器有更高的動作可靠性。筆者認為可在直流接地網與交流主接地網連接處加入局部接地極，其具體做法如圖3所示。

綜合上述，井下如有采區－牽引合建變電所，需存在這樣的一種直流接地輔網，而該直流接地輔網在接入直流接地繼電器前應與地及交流接地網嚴格絕緣，可采用絕緣材料充當中間介質或者直流接地輔網刷一層絕緣涂料，并定期通過實驗方法對該直流接地輔網的對地電阻值進行檢測。接地輔網的相關布置如圖4所示，由整流柜引出至接地輔網小電纜溝內，由饋線柜出線與總接地網連接，并在連接處打入局部接地極。

圖2 直流系統接地示意

圖3 直流接地繼電器安裝

圖4 直流接地輔網布置

3 直流接地輔網選材

交流接地總網所選用的接地線及主接地極、負接地極的材料與尺寸均是根據功率等效原則，按照礦山電力設計規范(GB50070－2009)4.6.5中任一點測得的接地保護電阻值不應大于2Ω的要求進行材料的規格選擇，即交流接地網所用材料的選型標準同樣適用于直流接地輔網，即:

(1)直流接地輔網局部接地極應采用直徑不小于35mm、長度不小于1.5m、厚度不小于3.5mm的鋼管，鋼管上至少鉆有20個直徑不小于5mm的孔以便于往里灌鹽水，并豎直插在1.5m深、濕或定期浸濕的鉆孔中，這樣可以有效降低局部接地極的電阻值;

(2)直流接地輔網母線應采用斷面不小于50 mm2、厚度不小于4mm的鍍鋅扁鋼，或直徑不小于12mm的鍍鋅圓鋼;

(3)直流接地輔網與交流接地總網的連接線應采用斷面不小于48mm2、厚度不小于4mm的鍍鋅扁鋼或直徑不小于8mm的鍍鋅圓鋼。

4 結論

本文分析了礦山井下保護接地網的敷設布置方法，給出了交流接地總網的一些優化。提出了在含直流負荷情況下直流接地輔網的概念，并以采區－牽引合建變電所為例給出了直流接地輔網的敷設方法，闡明了直流接地輔網存在的意義。這為礦山井下保護接地網賦予了更加全面的含義，也為礦山井下電力系統的安全運行提供了更加安全的保障。

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