煤礦保護接地系統(tǒng)的現場應用與技術探討

摘 要：保護接地系統(tǒng)對煤礦井下的安全生產、人身安全有著極其重要的作用，本文針對井下保護接地系統(tǒng)存在的常見問題，從理論認識和現場應用方面進行了闡述。

關鍵詞：保護接地 應用

中圖分類號： X752

煤礦井下巷道狹窄，活動范圍有限，人的肢體接觸電氣設備外殼的機會很多。當電氣設備的絕緣遭到破壞時，導電體就會發(fā)生單相碰殼，使電氣設備金屬外殼與該導體電位，當人的肢體接觸設備外殼時，將會發(fā)生觸電危險。煤礦井下電氣設備的保護接地系統(tǒng)的技術，在《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦井下安全接地裝置的安裝、檢查、測定工作細則》等相關技術規(guī)范中進行了詳細的要求和說明，給現場應用提供了良好的技術指導和規(guī)范標準。但在現場應用中如理論知識、現場操作、檢查驗收、試驗測試等多個環(huán)節(jié)存在著誤區(qū)或問題，需要現在工作者進一步提高理論和操作技能水平；另外隨著礦井生產條件、安全生產形勢的需要，有關煤礦保護接地系統(tǒng)的標準，在執(zhí)行中有部分值得商榷喝探討之處。

一、理論知識方面

1、1保護接地、輔助接地及接地電阻

為了防止人身觸電，將電氣設備的金屬外殼接地的方法，稱為保護接地。保護接地是在電氣運行時保障設備及人身安全所采取的一種防護措施，是將電氣的金屬外殼通過接地導線和接地體與大地進行可靠連接，在發(fā)生觸電時人體電阻與接地電阻并聯，由于人體的電阻在較低時為1k?，而井下總接地網的接地電阻不超過2?，顯然1k?遠遠大于2?，漏電電流絕大部分從接地體上分流而過，通過人體的電流就會遠遠小于安全電流值，從而保障了人身安全。

煤礦機電設備的輔助接地系統(tǒng)，也是一種功能性接地，但不具有漏電保護功能，通常是輔助接地線的一端接地主回路某相線上，然后通過1～1.5k?接地電阻、試驗按鈕、接地體連接大地。由于輔助接地系統(tǒng)是人為造成的預見性的相線直接接地，所以在某臺電氣設備試驗漏電保護裝置時，為避免漏電電流影響其他設備的漏電保護裝置無動作，要求輔助接地系統(tǒng)接地體與保護接地系統(tǒng)接地體的直線距離不得小于5m。

接地電阻是指接地體的對地電阻和系統(tǒng)接地線電阻之和，該阻值的大小反應保護接地系統(tǒng)功能。如煤礦井下要求，有系統(tǒng)接地線與接地體組成的局部接地的接地電阻不得大于80?，因該阻值若過大則在發(fā)生漏電事故后，在接地體與地之間形成較大的對地電位，會給設備及人身帶來極大的危害；若過小則如上所述在形成接地網后增加局部地點的對地泄流能力，導致該地點泄流途徑上的電位差過大而引發(fā)煤塵、瓦斯爆炸事故。

1.2總接地網

在三相四線制系統(tǒng)中有保護接地、保護接零，一般情況下沒有構成保護接地網，而煤礦井下為什么構建總接地網，這就要從煤礦特殊工作環(huán)境說起。當發(fā)生漏電時，其漏電電流通過總接地網散流，而不僅僅從故障點處的接地裝置流向大地。尤其像在回風區(qū)域內的電機設備、采掘工作面的機電設備接地裝置，因漏電電流主要從總接地網散流，而從工作面、回風巷設備流過的電流小得多，使漏電流散流過的途徑所產生的電位差就很小，大大降低了瓦斯、煤塵或電氣雷管爆炸的危險性。

二、現場應用中常見的問題

2.1局部接地極設置、安裝及接地電阻的測試問題

“細則”第5條要求，至少在5種條件下必須設置局部接地裝置。第11條、第12條分別對接地系統(tǒng)連接導線的形式規(guī)格進行要求，第20條對局部接地體的規(guī)格進行了詳細的說明和要求。在實際操作中，對上述某些場所安裝接地極有一定的困難。如環(huán)境比較干燥的點或沒有水溝的地點，一般不能用水平接地體，多采用垂直接地體，但垂直接地體在巖石巷道掘進時安裝，要把接地體打入地下至少1m或1.5m是比較困難的，在現場應用中可以先用鉆機鉆出深1.5m的鉆孔，在放入接地體后并要在接地體與孔內徑填充降阻劑。安裝好后要通過接地體的透孔注入一定濃度的鹽水，以保證良好的接地效果。投入運行后，要至少每月測試一次接地電阻，當接地電阻發(fā)生較大變化時，要及時填充鹽水，處理銹蝕等。

2.2系統(tǒng)接地線的連接

“細則”要求接地系統(tǒng)的連接最好采用焊接方式，但由于煤礦井下條件有限，系統(tǒng)接地線的連接多采用鍍鋅螺栓加防松裝置連接。在現場應用中，常因連接部分不合格引起保護接地電阻過大。常見的故障有連接螺栓沒有安裝防松裝置、防松裝置失效、連接處銹蝕嚴重、內外接地螺栓損壞?！凹殑t”第10條要求，“禁止將幾臺設備串聯接地，也禁止將幾個接地部分串聯”.即嚴禁將連接導線串聯幾臺用電設備后再接地，否則如果連接導線發(fā)生損壞或連接螺栓松動，會造成設備接地電阻超標，甚至保護接地系統(tǒng)失效。要求將每天設備通過單獨的連接導線與接地母線連接。常見如圖1

為防止接地系統(tǒng)失效，還要注意“插花現象”如圖2。接地系統(tǒng)中的“插花”現象，是指在同一連接點處安裝兩個及以上的螺栓。該連接方法容量造成連接點的松動或連接點異常，導致過渡電阻大?？傊瑸楸苊忸愃啤安寤ā钡炔涣嫉倪B接現象，要求不得在同一個連接點安裝兩個及以上連接裝置。

三、保護接地技術探討

3.1回風區(qū)域內局部保護接地的安裝

“細則”要求，可以在回風巷或區(qū)域內安裝保護接地裝置。在現在生產中，尤其是煤巷掘進工作面中，當瓦斯超限時或煤與瓦斯突出后，要求所有回風區(qū)域內的非本安用電設備必須全部斷電。但通過電纜的接地線、用電設備內接地螺栓連接的局部接地系統(tǒng)無法從井下接地網中斷開，若該系統(tǒng)的其他地點出現漏電故障后，可能在高瓦斯區(qū)域內的電纜、用電設備上存在漏電電流。從理論上，本文認為應減少在回風區(qū)域內安裝局部接地裝置，甚至取消在回風區(qū)域內安裝局部接地裝置。如果發(fā)生漏電或保護裝置失效時，經過接地體時產生的跨步電壓對人體會造成一定的危險，所以接地體應遠離行人路道設置。

3.2回風區(qū)域使用媒電鉆綜合保護裝置的探討

回風區(qū)域常見的電氣設備之一是煤電鉆。用來控制媒電鉆的綜合保護裝置，有著完善的保護功能，如過流保護、短路保護、漏電保護、漏電閉鎖功能等，為安全生產提供良好的保障。針對媒電鉆綜合保護裝置的接地裝置在“細則”第11條中明確要求，“媒電鉆只設輔助接地極能滿足要求的可不另設主接地極，對主接地極、輔助接地極的安裝位置卻沒有詳細說明。為徹底消除漏電隱患，可在采掘工作面推廣應用氣動式鉆機，以替代目前在用的煤電鉆綜合保護裝置，且氣動式鉆機在產生應用后，不但能滿足安全生產需求，還能有效提高工作效率。

3.3配電系統(tǒng)中保護接地的安裝

目前隨著礦井機電設備的升級改造，大量智能化的真空饋電開關投入應用，出現了不同廠家生產的饋電開關不能配套使用的問題或互相影響造成誤動作，該類問題需要各行業(yè)部門作進一步的要求與規(guī)范，否則將會造成現場使用困難或不必要的資源浪費。不同廠家的饋電開關的輔助接地方式不一樣，有的要求多臺串聯，有點要求多臺并聯。本文認為，為消除安全隱患、減少設備保護系統(tǒng)誤動作，饋電開關的輔助接地系統(tǒng)應通過單獨的連接導線連接在專用接地極上。

四、結語

煤礦井下保護接地及保護接地系統(tǒng)是一個重要的安全防護措施，對安全生產有著至關重要的作用，本文結合現在應用經驗隊如何保證保護接地系統(tǒng)的安全、有效運行及其裝置安裝、維護、管理作了闡述；針對存在的問題提出了探討意見，需要在現場應用中進一步研究與實踐。

作者簡介：

徐超，（1987.11- ）女，大學學歷，2010年畢業(yè)于黑龍江科技學院電氣工程及其自動化專業(yè)，現任龍煤鶴崗分公司南山煤礦機電科技術員職務。endprint