關于高低壓開關柜接地保護裝置的探析

朱東霞

（大同煤礦集團機電裝備同中電氣有限責任公司， 山西 大同 037305）

引言

在煤礦井下供電系統中，高低壓開關柜是必不可少的電氣裝置，其作用是將外部輸入的高壓電力進行降壓處理并配送到不同的機電設備上[1-2]。因此在日常運行過程中，必須對該設備做好日常維護、檢修和保養工作，以保障井下用電安全和穩定[3-4]。但是在煤礦生產實踐過程中，還是會出現由于檢修操作人員工作失誤導致的各種高低壓開關柜爆炸事故，影響著煤礦生產的連續性，甚至威脅到井下人員的安全[5]。針對該問題，一方面要提升工作人員的綜合素質，避免由于人為失誤造成的事故，二是要對高低壓開關柜的原理進行改造，提升設備的用電安全性。

1 接地保護裝置特征

人們在使用電力能源時，很多原因都會導致機電設備外殼呈現帶電狀態，比如電容耦合、絕緣不良等都可能導致機電設備整體外殼帶電。或者機電設備的某一項絕緣出現了破壞，導致設備外殼有部分相電壓，同樣會導致設備處于帶電狀態。如果機電設備外殼處于帶電狀態，由于多方面原因導致人體的某些部位與殼體發生直接接觸時，就非常容易出現觸電事故。對這些機電設備進行接地處理可以有效避免此類問題的出現。接地方式有兩種，一種是自然接地，一種是人工接地。如果對機電設備安裝了接地裝置，一旦設備出現漏電問題，就會導致接地電流增大，最終導致保護開關跳閘，確保人員安全。

1.1 共用零線系統

當前階段，我國通過對零線進行接地的方式稱為單相兩線制，這里的單相指的就是通過相同導線實現接地連接，兩線制指的就是工作零線與接地線。進行接地保護時，可以將接地線直接與工作零線連接，另一端直接與相關的接地線連接。但必須強調的是不允許將工作零線當作接地線使用，并且零線中間不需要安裝保險絲，應該直接從干線上將保護零線引入，如若不然就達不到保護的目的。

1.2 專用接地零線

與上述的共用零線系統比較而言，專用接地零線系統的不同之處在于接地零線需要專門重新布置，稱之為單相三線制。由于專用接地線不再需要與工作零線相連接，所以也不需要在接地線上設置保險絲，而是將接地線連接到外面進行接地處理。由于沒有保險絲，那么接地線正常情況下不會出現斷裂現象，保障了接地線的正常工作。如果機電設備出現了漏電問題，此種模式能夠快速啟動保護裝置并且將電源進行切斷，避免發生觸電事故。

2 高低壓開關柜接地保護裝置結構及其工作原理

2.1 低壓開關柜接地保護裝置的結構及其工作原理

某煤礦企業井下供電系統使用的低壓開關柜中，在盤體下部位置的角鐵框架上裝設低壓盤節裝置，固定鋼板進行焊接處理以確保其固定的牢靠性，焊接固定的位置與盤門合頁的距離為120 mm 左右。低壓盤在工作過程中，盤門將會處于閉合狀態，由工作人員將蝶形螺栓固定在指定部位。需要對低壓開關柜進行檢修或試驗時，就需要根據要求對低壓開關柜進行接地處理以保證檢修工作人員的安全，防止因為漏電原因導致的觸電事故。首先將低壓盤進行斷電處理，進而將盤門打開，通過蝶形螺栓與螺紋配合將接地線圈擰緊固定，螺栓所在位置正好可以卡住盤門無法關閉。在以前使用的低壓開關柜中，都是在低壓盤外部區域裝設接地線，對這種接地模式進行改進，拆除所有原有的接地線，按照前文所述的方式進行接地。工作人員在完成檢修工作后，如果工作失誤沒有將接地線進行及時拆除，那么其在關閉盤門并合上開關送電時，就會由于蝶形螺栓正好擋在盤門位置導致工作人員無法關閉盤門。如果在不拆除接地線的基礎上將蝶形螺栓直接拆除，接地線同樣會導致盤門無法關閉。必須要把蝶形螺栓擰松，并拆掉接地線后才可以正常關閉盤門，進而開展后續工作，通過這樣的方式可以有效保障工作人員安全。

2.2 高壓開關柜接地保護裝置的結構及其工作原理

某煤礦變電站以往使用的高壓開關柜為手車式高壓開關柜，這種型號的高壓開關柜主要是在室內使用，適用于三相交流50 Hz 單母線系統，不需要靠墻就可以安裝。通常使用鋼網在開關柜后面進行遮攔，底部通過鋼板進行封閉。柜體結構主要由兩部分構成，分別為手車和柜體，柜的正面和兩個側面全部通過鋼板進行保護。變壓器柜以及聯絡母線柜的正面和底面全部通過金屬鋼板進行保護封存，以確保安全。

將高壓開關柜的柜體正面下部兩扇門打開就能夠看到手車室，手車室最下面就是手車軌道，并且在軌道內面焊接有定位機構板，作用是限制拱手車的推進和拉出，將接地觸頭焊接在軌道外部位置，手車與該觸頭接觸后通過金屬柜體就可達到接地的目的。用絕緣隔板將上下隔離觸頭與本手車室進行隔絕。定位機構由多個部分構成，主要包括停擋、定位銷和定位鉤等。該煤礦井下變電站以前都是將接地線沿著墻進行布置，工作人員雖然都會通過工作票進行操作，但在實踐過程中不可避免地會出現人為操作失誤。為了從根本上防止由于工作人員操作失誤而造成的安全事故，結合煤礦井下變電站的實際情況，設計一種高壓開關接地保護裝置。

工作人員對高壓開關柜進行檢修或試驗時，會在小車軌道上放置一個擋塊，并且設置兩個定位塊對該擋塊的軸向移動進行嚴格控制。由于擋塊在軌道上放置，使得小車前輪無法在軌道上自由移動，這樣就從根本上避免了手車滑動造成的安全問題。另外，需要將手把上手柄取下并固定在安裝板上的對應位置，用螺栓進行緊固連接才能夠實現接地。由于手把上沒有手柄，因此無法擰動，可以有效避免操作手把造成的誤動作問題。在完成試驗或檢修工作后，必須按照前述的步驟，反過來一步一步操作才能夠順利合閘。首先需要把固定接地線的螺栓和手柄進行拆除，并將手柄重新安裝到手把中去，通過手把可以控制軌道上的擋塊運動，使之移出軌道。通過對高壓開關柜接地裝置的重新設計，從根本上避免了由于工作人員操作失誤而導致的各類安全問題。

3 高低壓開關柜的應用效果

開關柜和接地裝置的整體結構其實并不復雜，安裝時也比較方便，價格也不貴。通過安裝開關柜和接地裝置能夠達到很好的防護效果，顯著提升了煤礦井下機電設備的安全性。如果安裝了開關柜接地裝置，工作人員在正常檢修和試驗過程中即便出現了一些人為操作失誤也不至于發生觸電安全事故。出現操作失誤后，工作人員也能夠立即發現并及時改正處理，進而繼續推進后續工作。實踐表明，這種接地模式取得了很好的效果，煤礦企業在使用這種結構的高低壓開關柜接地裝置后再也沒有出現由于人為因素導致的各類安全事故。

4 結語

煤礦生產安全的重要性是不言而喻的，用電安全就是其中非常重要的部分。為了保障工作人員的安全，通常需要對高低壓開關柜進行接地處理。基于傳統接地模式存在的缺陷，對開關柜的接地裝置進行改進，可以有效避免由于工作人員操作失誤導致的觸電安全事件，在實踐中應用效果顯著。