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井下电气设备保护接地的管理与实践

2024-07-03 43 上传者：管理员

摘要：目前矿山井下电气设备受空间环境狭小、光照有限、潮湿渗水、时常会发生的接地故障（特别是单相接地等的影响而引发的漏电事故严重威胁到井下作业人员的人身安全，而且还有可能引发火灾或爆炸事故。本文通过对矿山井下电气设备保护接地的原理及重要性分析后，提出井下电气设备保护接地的相关制作与维护工作要求，为井下电气设备保护接地管理提供解决方案。

关键词：
井下生产活动
井下生产环境
井下电气设备
保护接地
制作与维护
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井下生产活动中，电气设备是主要工作设备之一，如照明、通风、排水、提升运输等等都离不开电气设备。湿度大是井下生产环境的特点，所以井下电气设备极易发生漏电事故。保护接地就是为防止电气设备在绝缘降低、损坏或意外情况下导致设备金属外壳带电从而危及人身安全而设置的较有效、经济、容易实现的解决方案。因此，保护接地是井下生产中一项十分重要的工作，井下电气设备必须全部可靠接地，这样才能保证井下生产活动的顺利进行。

1、保护接地的重要性及作用

(1）防止人员触电。保护接地可以将绝大部分的漏电电流，通过接地体迅速释放，避免了危险电流通过人体造成触电，尤其是在难以预料的电气故障发生时，保护接地可以最大程度的保护人员安全。

(2）保护设备安全。保护接地也可以将设备外壳的故障电流，通过接地体迅速引入大地，防止设备免受故障电流的影响，提高设备使用寿命。

(3）削弱电感干扰。电气设备中若出现故障电流，该电流的瞬时值有可能很大，频率很高，会在电网中产生感抗，从而影响其他设备的正常运行。有了保护接地，电气设备可以有效地减少这种电感干扰，保证电气设备运行稳定性。

2、目前井下生产中保护接地常见问题

(1）井下作业人员文化水平低，安全意识淡薄，对电气设备装设保护接地的必要性和井下保护接地要求的重要性认识不足。

(2）未定期对井下保护接地的电阻值进行检测和维护。

(3）忽视了对局部接地极和支路接地线的技术要求。

(4）接地材料不符合标准。

3 井下保护接地技术的应用与制作

自国家执行矿山井下安全生产许可制度以来，井下生产设备发生了较大变化。落后采矿生产方式的淘汰，新采矿标准的执行，井下电气设备的更新换代（如六大系统的建设）都离不开电气设备的安全可靠运行，这些都进一步提升了对保护接地技术的要求。

保护接地的制作包括如下几个方面：

(1）矿井企业必须加强从业人员安全技能培训，让从业人员充分认识保护接地可靠运行的重要性；

(2）井下使用的是电源中性点不接地的三相三线制供电系统，即变压器低压侧没有中性线引出，此系统的电气设备在正常情况下不带电的金属外壳直接接地。系统中的电气设备外壳未装保护接地时，如图1所示[1]。

图1 未采用保护接地触电时电流示意图

当电气设备w相的绝缘损坏，设备外壳带电，由于线路与大地存在以空气为介质的绝缘电阻和对地电容，此时若人体触及漏电设备的外壳，漏电电流将通过设备外壳传导给人体后流入大地，构成唯一通路，若漏电电流大于30 mA致命电流，会导致电击伤亡事故。

当电气设备金属外壳连接保护接地后，如图2所示[1]，若因设备w相绝缘损坏而外壳带电，此时人体触及设备带电外壳时，漏电电流可同时沿接地装置和人体两条通路流入大地。因为保护接地的阻值在4Ω以下，而人体的电阻通常为1000Ω至2000Ω，远远大于接地阻值，所以漏电电流绝大部分是通过接地装置流入大地，分流在人体上的电流大大减少，人身安全得到了保证。

图2 采用保护接地时触电时电流示意图

流经人体的电流见式（1）。

式（1）中：

Ir——通过人体的电流，m A;

Rr——人体电阻（人体电阻一般为1000Ω～2000Ω），Ω；

Id——通过接地装置的电流，m A;

Rb——接地装置的电阻，Ω。

由式（1）可知，接地电阻值Rb越小，流经人体的电流就越小，安全则越有保障。为使流经人体的电流在安全值以下，必须将接地电阻值限制在一定范围内，一般井下接地装置的总接地电阻值不得大于2Ω[2]。

(3）井下保护接地总网的接地电阻值必须定期检测，特别是浸泡在水仓中或埋于地下的总接地极，常规每半年进行一次检测。对于新安装的接地网，在投入运行前，要进行接地电阻值的探测，并将测得结果记录在案，以备下次检查参照，为检修提供依据。在井下使用的移动式或手持式电气设备的接地电缆芯线，同接地网之间的连接电阻值，都应≤1Ω[3]，以确保在井下潮湿的环境安全使用。

(4）井下保护接地系统由两组以上总接地极、若干组局部接地极、接地母线、接地连接导线等组成。在中大型的矿井企业，接地母线是利用大截面铠装电缆的防护钢带或阻燃电缆的专用接地芯线作为接地总网，用于连接井下的所有接地装置。

若是小型矿井，从安全、经济、实用性等考虑，接地母线可用镀锌扁钢或镀锌圆钢，扁钢用截面积≥100 m2，厚度≥4 mm的型号，圆钢用直径≥12 mm的型号[4]。在有钢支护的巷道，可利用钢支护作为接地母线，以降低成本。这里须保证各钢支护之间可靠焊接，不可用螺杆互锁代替焊接，且确保与总接地网连接牢靠，构成井下总接地系统。

安装总接地极，优先考虑装设在大型电气设备或井下配电硐室附近，首选粘性好、湿度大的土层埋设总接地极，以便于满足井下接地电阻值的要求。若地质条件复杂，都是碎石、分化石或是岩层等，建议采取建造主、副两个水仓以改善总接地极的装设条件。水仓以深2000 mm，长宽各1000 mm为宜。先在水仓底部铺垫上一层约300 mm厚，含导电金属矿的淤泥，把面积≥0.75m2，厚度≥5 mm的耐腐蚀钢板[5]作为主接地极水平放入，再在上面铺上约300 mm厚，含导电金属矿的淤泥，最后将水仓注满水，一个主接地极就建造完成。再照同样的方法建造一个水仓，装设一个副接地极，目的是保证其中一个接地极检修时，另一个接地极能正常工作，同时起降低总接地极阻值的作用，保障井下生产活动安全进行。主、副接地极分别用单独的镀锌扁钢与接地母线牢靠连通。两水仓阻值实测见表1。

表1 水仓阻值实测值

在井下电气设备较集中的其他地方，接地母线的电阻值会因总接地极的距离渐远而逐渐增大，此时这些电气设备除连接接地母线外，可采用增设局部接地极的措施，以降低该处的接地电阻值。

局部接地极的设置地点，可根据巷道情况，将面积≥0.5 m2，厚度≥3 mm的耐腐蚀钢板，装设在有水的沟道中，若一块钢板满足不了要求，可再增加一块；若此处无水沟，可选择较潮湿积水的地方，将强度较高的50 mm×50 mm×5 mm、长1500 mm的角钢打入有积水的地方作为局部接地极。有的地方打入一根即可，有的地方需要打入2～4根才能满足阻值≤2Ω的要求。

4、井下接地系统的管理维护

(1）井下保护接地系统，电气维护人员，每周至少进行一次表面检查。重点巡视整个接地网的连接情况，观察是否有接触不良或严重腐蚀的部位，发现问题及时处理。

(2）水仓中的主、副接地极和水沟里的局部接地极，每年至少全面检查一次，检测其阻值，并应详细记录在案。对锈蚀严重的地极钢板及时更换。

(3）对于打入地下的角钢或钢管接地极，当一根满足不了要求时，建议多打入几根或采用灌注盐水等措施，直至接地电阻值合格。

(4）对于经常移动的局部接地极，应每天检查，发现接地装置有缺陷须修复后才可运行。

5、结语

为确保井下安全生产及有效防止事故发生，电气作业人员应当从各方面对保护接地工作按要求认真落实。只有真正重视保护接地工作，认真实施每一项环节，保护接地就能真正发挥其应起的作用；同时，矿井企业应多对井下从业人员进行安全技能培训，并配备具有专业技术的人员带班、监督，就能最大限度地保障井下生产的安全、稳定运行。

参考文献:

[1]崔政斌,范拴红.用电安全技术[M].北京:化学工业出版社,2020.11.

[2]郝素荣.电气设备接地浅析[J].科技与企业,2013(5):1.

[3]方章英.煤矿电气设备使用与维护[M].合肥:安徽大学出版社,2013.0.

[4]郭雨水.简明实用电工手册[M].上海:科学技术出版社,1988.08.

[5]牛新国.电工技术常用公式与数据手册[M].北京:金盾出版社,1993.06.

文章来源:李谦友.井下电气设备保护接地的管理与实践[J].福建冶金,2024,53(04):13-15.