電氣接地技術在選煤廠的應用

杜志華

（煤炭工業太原設計研究院，山西太原030001）

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電氣接地技術在選煤廠的應用

杜志華

（煤炭工業太原設計研究院，山西太原030001）

在選煤廠生產特點的基礎上分析選擇了適合選煤廠的最佳接地方式為共用接地裝置和等電位連接，最后對該接地方式提出了設計方案。

電氣接地；共用接地；等電位連接；選煤廠電氣

引言

選煤生產的特點是流水線作業，生產設備數量眾多，少則幾十臺，多則上百臺，且大都是帶水作業，存在漏電的幾率高，電器接地更為重要。選煤廠生產采用集中控制，控制線路多且長，變頻器多，需要的功能接地也十分重要。

選煤廠生產設備集中度比較大，送電距離長，負載的電能密度也較大。在用電負荷中，電動機負載占絕大多數。為了節約能源、節約投資、減少貴重金屬銅的消耗，國家于1990年頒發了《關于推廣采用660 V升壓供電等兩項技術成果的通知》，要求新建的選煤廠及礦井地面生產系統均采用660 V供電”。采用660 V電壓等級后，為漏電保護帶來了較大的難度，380 V電壓等級下的接地技術不能滿足660 V的電壓等級［1］。

1　接地種類及共用接地

接地類型按功能分為：保護接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地、重復接地、等電位等。

保護接地：電氣設備金屬外殼的接地稱作保護接地，它用以降低與地間的電位差，例如降低人體的接觸電壓，減少電擊危險。

工作接地：電源中性點的接地稱作系統接地或工作接地。它用以使系統正常和安全地工作。例如當架空線路感應雷電涌壓時，它可提供泄放雷電流入地通路，以保護電氣設備。又如當高壓線墜落在低壓線上時，它提供高壓側接地故障電流返回電源的通路，使高壓側繼電保護動作，避免高壓竄入低壓系統引起事故。不同的工作接地各有不同的功能。如變壓器、發電機的中性點直接接地，用以維持三相系統中相線中電壓不變等。

防雷接地：為了防止電氣設備和建筑物遭受雷擊將避雷設施進行的接地，稱為防雷接地。

屏蔽接地：既要防止外來電磁波的干擾和侵入，還要防止電子設備產生的高頻能量向外部泄放而進行的接地。

防靜電接地：為了防止靜電引發事故或靜電干擾電子設備的正常工作，需要將靜電荷釋放進大地而進行的接地。

重復接地：三相四線制的零線（或中性點）一處或多處經及接地裝置與大地再次可靠連接，稱為重復接地。

目前建筑物、工業廠房趨于體積龐大功能復雜綜合，很難做出完全獨立的防雷、安全、工作三類接地系統，也無法保障不同接地之間需要的安全距離。出于現狀需求的考慮，目前普遍采用防雷、安全、工作三種接地連接在一起的接地方式，稱為共用接地系統。為了提高接零保護系統的安全性，還需要進行等電位聯接［2］。

等電位是將外露導電部分、裝置外導電部分適當地連接起來，即使有故障電流流過，人所能接觸到的兩個導體基本是等電位，這就避免了電擊的危險。等電位聯結在TN系統中還可起到消除電源側故障電壓沿電源線路進入建筑物引起電擊事故的作用。由于重復接地的接地電阻上存在電壓降，重復接地只能降低而不能消除這一故障電壓。

2　適合選煤廠的接地形式

根據現行的國家標準《低壓配電設計規范》，低壓配電系統有三種接地形式，即IT系統、TT系統、TN系統。

TN系統即電源中性點直接接地、設備外露可導電部分與電源中性點直接電氣連接的系統。TN系統還可劃分為TN-S系統（適用于適用于有內設變電所的建筑物內，工業企業單相負荷占較大比重，且變頻器等干擾設備多、防電擊要求高、有火災危險的場所，因此對環境要求高的大、中型選煤廠）、TN-C系統（由于一些不安全因素，通常少采用）、TN-C-S系統（適用于沒有內設變電所低壓供電的建筑物）三種形式。

TT系統就是電源中性點直接接地、用電設備外露可導電部分也直接接地的系統。適用于沒有等電位聯結的戶外場所。

IT系統電源中性點不接地、用電設備外露金屬部分直接接地的系統。IT系統中，連接設備外露金屬部分和接地體的導線，就是PE線。IT系統適用于大功率設備多、供電連續性要求較高的大型選煤廠。三種接地系統示意圖如圖1所示：

圖1　三種接地系統示意圖

低壓供電系統的電壓等級為380 V時，一般均采用三相四線制方式供電。在三相四線制供電系統中，通常只設置過電流保護裝置，一般不設置漏電保護裝置。如果將低壓供電系統的電壓等級升為660 V，各相對地電壓隨之升高，將達到380 V，超過了250 V的低壓界限。根據《電業安全工作規程》的規定，當操作電壓超過250 V時必須按高壓對待，遵守高壓操作規定。因此三相四線制的動照混供電方式不再適用于660 V的電壓等級，而且也不能采用中性點直接接地的方式，否則會因為單相接地短路電流太大而造成觸電事故。因此必須研究適合660 V電壓等級和供電方式的接地保護措施和方式。

選煤廠既有車間變電所、也有計算機控制系統、還需要防雷、防靜電、需要屏蔽，且目前大多采用660 V的電壓等級。因此選煤廠低壓配電系統接地設計十分復雜。需要全面考慮各種接地的特點，滿足規范要求，還要防止接地方式的混亂以及接地、接零混用，并滿足配電系統的安全運行。

根據選煤生產的特點和選煤廠的供配電、控制、防雷等接地要求，選煤廠接地設計，應首先采用TN-S系統；并設置電氣、電子設備的防雷接地、工作接地、安全保護接地、屏蔽接地與防靜電接地，且各種接地應用共用接地裝置和等電位連接。等電位連接示意圖如圖2所示。

圖2　等電位連接示意圖

3　共用接地裝置和等電位連接的設計

將TN系統的PE線作重復接地可使PE線電位在發生接地故障時更接近電位。在實施等電位聯結后地下金屬水管、基礎鋼筋等都是良好的自然接地極，其接地電阻一般小于要求值，又因裹有水泥而不受腐蝕，壽命無限長。因此具有總等電位聯結的建筑物不必作人工的重復接地。

等電位聯結在TN系統中還可起到消除電源側故障電壓沿電源線路進入建筑物引起電擊事故的作用。由于重復接地的接地電阻上存在電壓降，重復接地只能降低而不能消除這一故障電壓。

接地是以大地電位為參考電位，在大地表面實現的等電位聯結；等電位聯結則是以某一導體的電位為參考電位，以與該導體的連接代替與大地的連接的接地。兩者互通，但不完全等同。例如不與大地連接的等電位聯結無法對地泄放雷電流和靜電荷。

共用接地是把所需接地的各系統連接到1個地網上，使其成為電氣相通的統一接地網。共用接地在滿足每個系統的不同要求之外，還應解除各個系統連接到共用地網上所產生的影響。共用地網的接地電阻值應低于各系統接地要求的最低值，防雷接地的主要目的是泄放巨大的雷電流，因此接地網的尺寸也應該足夠大，并考慮地網結構及布置形式、脈沖雷電流的屏蔽效應和土壤擊穿放電效應等對泄流接地的影響［3］。

建筑物內的多個電氣系統的接地必須采用共同的接地裝置，以消除電位差引起的電氣危險。但不必為高頻的信息系統接地追求小于1Ω的接地電阻。因高頻條件下的接地阻抗Z=R2+X2，設接地線長10 m，每米電感為1μH，工作頻率為f=10×106Hz，則電抗為X=2πfL=2π×10×106×10×10-6=628Ω，即使R=0Ω，Z仍為628Ω。因此不能靠降低接地電阻R來降低Z，而需以高頻低阻抗的等電位聯結來代替接大地。

每一電源進線處應作一次總等電位聯結，它們之間應互相聯通。因銅材導電性能和強度較好，連接材料應使用多股銅線。在土壤中或基礎鋼筋處處連接時，為防止產生電化學腐蝕，不得使用裸銅線，還可使用與連接物相同的金屬。

4　結語

電氣接地保護是整個電網系統中重要的一環，密切關系到每個人的生活工作以及供配電系統正常工作，由于其細致性、嚴密性、和高強的技術邏輯要求，須要我們根據各類接地的具體情況，采用正確合理接地方案，就能夠盡可能地防止各類觸電事故的發生和生產的正常運行。根據選煤生產的特點和選煤廠的供配電、控制、防雷等接地要求，選煤廠接地設計，應首先采用TN-S系統且各種接地應用共用接地裝置和等電位連接。

［1］許志華.低壓配電系統的接地保護［J］.電氣時代，2005（3）:98-99.

［2］鄧中民，史廣尚.選煤廠的電氣接地技術應用［J］.煤，2007（1）: 31-32.

［3］高建文，李全景.共用接地系統的技術要求［J］.現代農業科技，2010（15）：324-325.

（編輯：王慧芳）

Application of Electrical Grounding Technology in the CoalCleaning Plant

Du Zhihua
（Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry，Taiyuan Shanxi 030001）

Combined with the characteristics of production in coal preparation plant，this paper puts forward the tow grounding methods for coal preparation plant which are common grounding and the equipotential connection，and this paper finally puts forward design scheme of the grounding method.

electric grounding；common grounding；equipotential connection；electric of coal cleaning plant

TD948.3

A

2095-0748（2015）23-0047-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.20

2015-10-28

杜志華（1979—），女，山西呂梁人，本科，畢業于太原理工大學電氣工程及其自動化專業，中級工程師，現就職于煤炭工業太原設計研究院，主要從事選煤廠電氣設計工作。