露天采場用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)研究

【摘 要】隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于物質(zhì)的需求也越來越多。露天采場是為我國社會發(fā)展提供能量的主要來源地，而采場用電設(shè)備關(guān)系到整個采場人員的安危和我國露天采場的整體用電水平。因此，對于露天采場用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)的研究，具有非常重要的意義。本文通過對露天采場用電設(shè)備供電方式的現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并提出對于增設(shè)和改進露天采場用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)的建議，以及能為提高露天采場的安全做出自己的貢獻。

【關(guān)鍵詞】露天采場 用電設(shè)備 現(xiàn)狀 接地保護

改革開放以來，我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，對于露天采場用電設(shè)備的要求也不斷提高[1]。而采場用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)是保證采場安全的重要措施，近些年來，露天采場的觸電事故仍有發(fā)生，所有用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)的使用必須引起大家的高度重視。為了防止事故的發(fā)生，我們需要對露天采場的用電接地保護系統(tǒng)進行研究，希望能引起大家的重視，提高露天采場的用電安全和降低觸電事故的發(fā)生。

1 露天采場用電設(shè)備的現(xiàn)狀

到目前為止，我國的露天采場采用的供電方式還是20世紀50年代的方式，就是從露天采場的供電網(wǎng)連接多支分支的線路，利用高壓架空線的方式縱向的向各個采場輸送。有一部分采場使用雙層或者多層的供電網(wǎng)，再利用架空線的方式送到各個露天采場[2]。還有一部分利用露天采場配電室，放射式的連接多條分支線路，然后在使用高壓架空線的方式輸送到各個采場。總之，露天采場用電設(shè)備都是采用三相中性點不接地系統(tǒng)，很多露天采場沒有接地裝置，也沒有其他的漏電和接地保護防范措施。這樣一來，如果單項金屬性接地或者高壓發(fā)生漏電，那么采場人員和設(shè)備就很不安全，此時一旦有人觸電就會發(fā)生嚴重的事故。因此目前這種無安全措施的供電方式，存在的危險系數(shù)較高，沒有達到國家關(guān)于用電安全的規(guī)定標準。露天采場的用電安全問題存在著很大的隱患。

隨著技術(shù)的發(fā)展與完善，目前有極少數(shù)的露天采場用電設(shè)備使用了多種不同的保護裝置。在這些高壓接地保護裝置中，有的裝置具備電網(wǎng)絕緣監(jiān)視的功能，有的具備漏電指示的功能，還具備漏電跳閘和短路跳閘等許多綜合性的保護性能。這些設(shè)備技術(shù)比較先進，而且保護性能很完善。即使是這樣較好的設(shè)備也可能發(fā)生危險。因為露天采場的工作環(huán)境比較惡劣，采場面積大且工作區(qū)域經(jīng)常發(fā)生移動，接地條件很差，所以即使安裝了保護性能極強的防護裝置，也需要外設(shè)接地保護裝置[3]。還有極少的露天采場使用了四線供電方式，在很大程度上減少了接地故障設(shè)備的電壓，對用電設(shè)備保護接地系統(tǒng)起了很大的作用。但是也存在著一些問題，采場的開采深度會不斷增加，高壓架空線就會延伸，地線也就跟著延伸，并且常常會有爆破工作，采場的設(shè)備也會頻繁移動，造成地線的損壞而沒有辦法發(fā)現(xiàn)。所以，就算采用了四線供電的方式，沒有對地線的連續(xù)性檢測和漏電保護，也不能從根本上提高露天采場的用電安全問題。

2 露天采場用電設(shè)備存在的問題

2.1 接地系統(tǒng)易發(fā)生單相接地

當接地系統(tǒng)突發(fā)單相接地時，會沒有選擇的發(fā)出報警信號，這個時候電纜接地故障很難查找。如果排查不出問題的具體出處，使得供電網(wǎng)在很長的時間內(nèi)都處于單相接地的運行狀態(tài)，那么設(shè)備就會沒有原因的升高電壓，致使變配電上的設(shè)備燒損，將對整個露天采場的供電系統(tǒng)造成嚴重的威脅。

2.2 接地系統(tǒng)修復不及時

考慮到露天采場的作業(yè)地方會頻繁變動，接地系統(tǒng)的修復就會有一定的延誤，而且考慮到采場工作環(huán)境的復雜，使得出現(xiàn)問題的檢查工作困難，最后使得用電設(shè)備在沒有接地保護的狀態(tài)下運行。較長時間下去，一旦出現(xiàn)問題，也會造成嚴重損傷。

2.3 采場工作易對接地線造成損害

露天采場常常會進行爆破工作，爆破所產(chǎn)生的飛石類的東西很容易對接地線系統(tǒng)造成損害[4]。當使得分支線路的移動電纜和架空地線被打斷的時候，就會存在很多問題。像移動電纜的接地芯線的損害不易排查，架空地線的接地芯線是屬于鋼芯鋁絞線，一旦損壞不容易修復。不管哪種情況都會使供電設(shè)備在無接地線保護的狀態(tài)下進行。

2.4 接地保護系統(tǒng)不完善

我國目前的很多露天采場都沒有完善的接地保護系統(tǒng)。由于采場分支回路比較多，單相接地發(fā)生的故障又比較多，工作人員很難快速的分辨出哪臺設(shè)備出現(xiàn)故障，導致發(fā)生故障的設(shè)備繼續(xù)工作。這樣一來，不但使工作設(shè)備電壓增高，給工作人員和用電設(shè)備造成安全隱患，更有可能危及到工作人員，造成嚴重的后果。

3 保障露天采場用電設(shè)備安全的建議

3.1 采用IT系統(tǒng)

所謂IT系統(tǒng)就是三相電源中性點不接地、整個系統(tǒng)采用接地保護的系統(tǒng)。設(shè)置集中的接地裝置，使得能控制露天采場用電設(shè)備的預期接觸電壓。另外接地線電氣的連續(xù)性是防止電擊的重要點，采場的接地線隨著設(shè)備的經(jīng)常移動會發(fā)生變化，地線很容易被擠斷、拖斷、壓斷和砸斷，但是這些都不容易被發(fā)現(xiàn)[5]。但是如果使用載波的方式對地線實施連續(xù)性的監(jiān)測，那么當?shù)鼐€出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)能及時的切斷電壓，并發(fā)出警報。這樣一來，露天采場的安全就得到了極大的保障。

3.2 控制采場的接地電阻、電壓和電流

如果露天采場的用電設(shè)備沒有接地裝置，那么它的接地電阻就會跟隨不同礦帶的性質(zhì)發(fā)生改變，有的礦帶會使得接地電阻很低，有的會達到很高，容易造成危險。為了保障接地電阻的平穩(wěn)，接地裝置必須具備。當采場沒有接地裝置時，采場的電壓遠遠高于有設(shè)備時的電壓，當發(fā)生故障時，人體接觸到設(shè)備會非常危險。有接地變壓器的時候，用電設(shè)備的接地電流要比沒有接地變壓器的時候大一點，這個問題說明了接地保護系統(tǒng)的接地電流會受線路長度、對地絕緣和參數(shù)有關(guān)和其他的沒有關(guān)系。而有接地變壓器還有一個很大的作用是發(fā)現(xiàn)漏電問題[6]。總之，用電設(shè)備的保護接地電阻要盡可能的小，對于接地故障電流加以限制，使得用電設(shè)備和大地之間的電流不危及到工作人員的人身安全。及時斷開發(fā)生故障的線路，防止因出現(xiàn)故障的線路造成整個設(shè)備的電壓升高、電流增大而帶來危險。

3.3 安裝單相接地跳閘保護裝置

所謂單相接地就是指三相三線制中性點不接地系統(tǒng)中某一發(fā)生接地，它不會對正常的供電造成影響。當發(fā)生接地，中性點電位會升高，如果發(fā)生金屬性的接地，那么中性點電位就會升高成為相電壓，這時候非接地相對地的電壓會升高，而接地相對地的電壓就會變?yōu)榱恪＿@樣的情況容易發(fā)生第二點接地，就需要有保護裝置發(fā)出提醒信號[7]。單相接地保護的原理是，供電設(shè)備發(fā)生單相接問題的時候，零序電流的互感器有電流流過，當電流達到整點定值到時候，接地繼電器工作。在經(jīng)過了一段時間的整定，一種情況是如果連接片在跳閘回路，那么該回路會被接通，開關(guān)就會跳閘。同時，信號繼電器工作并發(fā)出信號。另一種情況是如果連接片在信號的回路，那么只會對信號起作用。自從單相接地跳閘保護裝置投入使用以來，運行效果一直很好，當采場發(fā)生電路故障和絕緣不良等問題時，它能發(fā)出預告信號，給工作人員提醒，以保障采場的安全。

3.4 增加采場線路檢查次數(shù)

因為露天采場的作業(yè)面積廣，供電設(shè)備需要經(jīng)常移動，使得接地線也不得不跟著經(jīng)常移動，所以容易導致電阻、電流以及電壓的變化。再加上其他的因素，即使有完備的接地保護系統(tǒng)，也需要工作人員加強防范。對于干線供電線路要每周檢查一次，對于采場內(nèi)的供電支線線路則需要每天檢查一次。只有工作人員和供電接地保護系統(tǒng)一起，才能最大的保證露天采場的供電安全。

4 結(jié)語

綜上所述，為了保障露天采場的人員和設(shè)備的用電安全，用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)起的作用非常重大。但是由于露天采場的各種條件和原因，會使得用電設(shè)備接地保護系統(tǒng)的功能不能有效的發(fā)揮。在目前國家對于露天采場的供電接地保護系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標準之前，需要我們根據(jù)所在采場的具體情況和已經(jīng)具備的條件，合理的設(shè)計接地保護系統(tǒng)，以最大程度的保證工作人員和供電設(shè)備的安全。

參考文獻：

[1] 張立峰，孟凡嶺.關(guān)于用電設(shè)備接地保護的再認識[C].//中國煉焦行業(yè)協(xié)會第三屆一次理事會資料匯編.2001：129-132.

[2] 楊勇.施工現(xiàn)場用電設(shè)備的漏電保護技術(shù)探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（16）：132.

[3] 莊廷峰.露天礦采掘場供配電系統(tǒng)的安全防范[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2009（15）：63-64.

[4] 郎進平，李鵬翔.大型露天采場供電差動保護整定及改進措施[J].電工技術(shù)，2014（7）：28-29，39.

[5] 盧佳鑫.露天采場供電系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析與對策[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2013（9）：78-79.

[6] 盧云峰.露天采礦工藝與供電方式研究[D].中國礦業(yè)大學，2002.

[7] 德令軍，張波.采場配電系統(tǒng)繼電保護存在的問題與對策[J].露天采礦技術(shù)，2010（1）：66-68.

作者簡介：闞世陽（1986—），男，遼寧本溪人，本科，畢業(yè)于遼寧科技學院，電氣助理工程師，研究方向：露天采場供配電。