礦山井下電氣設備保護接地技術與應用

黃凡捍

摘要：電氣設備是礦山井下必備的常用設施，為確保電氣設備能夠正常運行，防止由于設備漏電引發事故，需要對礦山井下電氣設備進行保護接地，本文主要對礦山井下電氣設備保護接地的原理、類型和特點進行了分析，并總結了相關接地技術原則，希望具有一定的借鑒和參考價值。

關鍵詞：礦山井下;電氣設備;保護接地

礦山井下作業條件復雜，井下巷道常常會出現滴水的現象，井下空氣濕度大，導致井下電氣設備的絕緣性能被大大降低，這種情況下就容易發生漏電現象，造成設備故障。同時，如果設備絕緣損壞，其金屬外殼就會帶電，這就大大增加了觸電事故發生的可能性。因此，為了防止事故的發生，要對礦山井下電氣設備進行保護接地，通過將電氣設備與大地連接起來能夠將設備外殼的電位降至安全值范圍內，有效減少了觸電事故的發生，這種將電氣設備的金屬外殼接地的方法稱為保護接地。一般25V以上的電氣設備都應進行保護接地。

1接地保護原理

電氣設備經過長時間的使用可能發生老化，電氣設備的帶電部分與金屬外殼會連接起來導致短路，這時如果有人體接觸設備，短路電流在人體與絕緣電阻之間流動形成一個閉合回路，如果三相電路的每相絕緣電阻值都相同，且絕緣阻值足夠大，電網電壓會變的很小，但如果電網的對地絕緣存在問題且顯著下降時，設備金屬外殼上的電壓值就會大大增加，可能造成漏電事故。接地保護是通過將其金屬結構與接地體進行連接來減小通過人體電流的，它是一種有效的保護接線方式，接地保護的原理如下圖所示。

2礦山井下電氣設備接地類型

保護接地作為最基本的電氣安全措施，其能夠有效防止電氣設備觸電事故的發生，常用的電氣設備的保護接地類型通常包括兩種，一種是保護接地，另一種是保護接零。保護接地是礦山井下常用的接地方式，它是將設備的PE線直接與大地相連，每個電氣設備都有單獨的PE線，這種接地方式形成的接地系統在新國標中稱IT系統，其在企業的高壓系統中應用較為廣泛，保護接零與保護接地最根本的區別在于電氣設備與PE線的連接，保護接零使用的是公共的PE線，這種接地方式常被用于低壓系統中。由于礦山井下的供電由地表用高壓電纜輸入完成，供電系統的接地與電氣設備的接地保護相連，且井下環境復雜，條件差，基于此，礦山井下供電一般采用IT保護接地方式。

3 IT保護接地原理及特點

將電氣設備的金屬外殼與接地體經PE線直接相連，由此構成的系統稱為IT 系統。如果在三相系統中，中性點沒有接地且無保護接地，在這種情況下，人身接觸帶電電氣設備的外殼，其電流會流入身體再進入大地，這個電流值大小與電壓值、絕緣電阻值等有關，絕緣電阻值越大，流過人體的電流值就越小。如果絕緣電阻值足夠大，那么流過人體的電流值可以降到安全極限值范圍內，人體處于相對安全的狀態，即不會發生觸電事故。IT系統保護接地的原理可以看成一個并聯電路，當電氣設備發生漏電后，人體與接地電阻形成兩個并聯的回路，其電流會從兩個支路中流過，根據并聯電路電流值與電阻值成反比的特點來設置接地電阻的阻值可以起到很好的保護效果，正常情況下，人體的電阻值有幾百歐，而接地電阻可以選擇只有幾歐姆的，這時，人體電阻要比接地體電阻值大的多，由于分流作用，流經人體支路的電流就變的很小，對人的身體健康不會產生影響，不會有觸電危險。此外，采用IT保護系統，能夠允許系統帶故障運行兩小時，工作人員能夠利用此時間對故障進行處理，確保了供電系統的連續性，同時增加了供電系統的平穩性，由于礦山井下環境比較差，電纜長期處于潮濕的環境中很容易漏電破損，采用IT系統方式接地，即使電氣設備發生漏電，其對電源電壓的平衡也不會產生太大影響，由此可見，這種接地系統與電源中性點接地的系統方式相比更加可靠。IT系統的電氣設備具有單獨的PE線，所以，每臺電氣設備的PE線沒有電磁聯系，大部分容易出現接地故障的井下工作場所和各種易燃易爆場所都會采用此種接線方式。

4電氣設備接地技術原則

為了確保電氣設備接地良好，其應嚴格按照相關技術標準進行保護接地，保護接地線只用作保護接地，不能用于其它用途，礦山井下的電氣設備分為多種，不同的電氣設備的用途和電壓等級都存在差異，為了操作方便，所有電氣設備應使用一個總的接地體。除此之外，礦山井下帶有金屬構件的建筑物也要連接到總接地體上。這種接地對總接地體的接地電阻的大小是有要求的，其阻值必須以所有設備中需要最小的接地電阻的阻值為標準，只能比這一阻值小不能大于這一阻值。對于一些中壓弱電系統，其接地要求比較特殊，應按照相關技術規定進行專門的接地。不同場所其電氣設備接地要求也不相同，變（配）電所的電氣設備保護接地較為嚴格，其接地線應采用焊接連接。在使用鋼管做接地線時，要特別注意其連接處是否連接可靠。接地線也可以使用穿線的鋼管，這種接地線必須要和設備之間連接穩固，接地線和接地極的連接點也要可靠連接，可以采用焊接的方式。在管道的閥門處應敷設跨接線，確保各部位都能有效連接。此外，接地線與設備和接地極都要具有良好的電氣連接，其連接方式可以采用焊接，接地線與電氣設備的連接也可以選擇螺栓連接，如果選用螺栓連接應注意采取一定的防松措施，防止時間久了出現松動斷開的現象。電氣設備的每個接地部分要單獨使用一根接地線與母線相連，不可以共用或者在一個接地線上串接。避雷針要單獨設立接地裝置。相比之下，易燃易爆場所的電氣設備接地更加嚴格，由于其設備運行環境危險性更高，所以，全部電氣設備都要進行接地保護，此外所有的金屬設備或建筑物都應具有接地裝置。在電壓不到1kV的線路中，可以采用斷路器或熔斷器作為過電流保護裝置，這兩種元件作為過電流保護使用時都具有一定的要求，例如在使用熔斷器時，其保護設備的安全系數應至少為4，使用斷路器時，其動作安全系數至少為2。必須滿足上述要求才可以起到過電流保護的作用。接地干線要連接在建筑物兩端的接地體上，兩者應至少有兩個連接點。在易燃易爆場所如果產生火花，后果是非常嚴重的，在測量接地電阻時就有可能出現火花，為了防止上述現象的發生，在測量接地電阻時要選擇無危險的區域盡相。直流設備的接地與交流設備也存在差異，由于直流電流的影響，一些金屬會發生腐蝕，使接觸電阻變大，為了防止出現此現象，直流設備的接地要避免使用自然接地體做PE線，必須使用人工接地體。此外，人工接地體的厚度不能太薄，為了確保接地體可以正常使用，要定期對其進行檢查。部分電氣設備是可以移動或者手持的，這種類型的設備接地應使用軟銅線，其橫截面積應至少為1.5mm2，。電氣設備與接地線要運用專業的工具進行連接，也可以使用專門的螺栓進行連接，切不可以隨意連接，同時接地系統在短路情況下也應具有一定的穩定性。

5結語

綜上所述，井下電氣設備的接地保護關系到礦山的安全生產與生活，在實際工作中，必須運用好接地保護技術措施，正確選擇和應用電氣設備接地方式，確保礦山井下電氣設備使用安全，保證礦井安全生產，相關工作人員應高度重視電氣設備保護接地技術的運用，嚴格按照相關技術原則進行接地，堅決杜絕失保現象發生，同時確保電氣設備穩定運行，減少觸電事故的發生，促進企業長久發展。

參考文獻

[1]林雁.探討低壓電氣設備接地保護[J].建材與裝飾，2019（23）：257-258

[2]田李劍，遠冠陽，劉杰，劉思源.電氣系統中接地保護系統介紹[J].技術與市場，2018，25（11）：65-67