礦業地質評職范文淺析礦井接地系統的作用

　　摘要：接地仍然是應用最廣泛的并且無法用其他方法替代的電氣安全措施之一。從接地功能上可以分為以下幾種：防雷接地、工作接地、保護接地。

　　關鍵詞：防雷,工作,保護

　　接地就是把設備的某一部分通過接地裝置同大地緊密連接在一起。到目前為止，接地仍然是應用最廣泛的并且無法用其他方法替代的電氣安全措施之一。從接地功能上可以分為以下幾種：防雷接地、工作接地、保護接地。

　　(一)防雷接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常運行。主要用于防雷接地的主要設備有避雷針、避雷器、避雷線等。

　　(二)工作接地的作用主要是為了保障電氣設備的正常運行。它在電力系統的運行、通信系統的正常工作、電子線路的穩定工作中都起著十分重要的作用。

　　(三)保護接地作用是設備的保護接地各種電氣設備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護層、安裝電氣設備的金屬支架等，由于導體的絕緣損壞后可能帶電，為了防止這些不帶電金屬部分產生過大的對地電壓危及人身安全而設置的接地系統。

　　在《煤礦安全生產規程》中對防雷接地系統作出了嚴格的要求:如在第一百四十六條抽放瓦斯設施必須有防雷電裝置距進風井口和主要建筑物不得小于50m，并用柵欄或圍墻保護。第一百六十條礦井安全監控系統必須具有防雷電保護. 第二百九十七條爆炸材料庫上面覆蓋層厚度小于10m時，必須裝設防雷電設備。第三百條地面臨時性爆炸材料庫的內外部安全距離、照明、防火和防雷電措施、管理制度與永久性地面爆炸材料庫相同。第四百五十九條井上、下必須裝設防雷電裝置，并遵守下列規定：(一)經由地面架空線路引入井下的供電線路和電機車架線，必須在入井處裝設防雷電裝置。(二)由地面直接入井的軌道及露天架空引入(出)的管路，必須在井口附近將金屬體進行不少于2處的良好的集中接地。(三)通信線路必須在入井處裝設熔斷器和防雷電裝置。第六百九十一條 接觸網防雷電裝置地線應接在單軌道電路回流鋼軌上，或接在雙軌道電路軛流變壓器中性點上。

　　在煤礦供電系統中，礦井的主變壓器接地一般為中性點接地，因為中性點的接地電阻很小，因此中性點與地間的電位差接近于零。當相線碰殼或接地時，其他兩相對地電壓，在中性點絕緣的系統中將升高為相電壓的 倍，而在中性點接地的系統中則接近于相電壓，因此中性點接地將有利于系統的穩定運行，防止系統振蕩，且系統中的電氣設備和線路只需按相電壓來考慮其絕緣水平，可降低電氣設備的制造成本和線路的建設費用。中性點接地的系統，還可以保證繼電保護的可靠動作。同時工作接地對煤礦的通訊系統也有很重要的作用。通信系統一般采用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設備的正常運行。另外隨著煤礦電力系統自動化水平的提高，電子線路在煤礦的地面及井下都已經大量使用，而電子線路需要穩定的參考點才能正常運行，因此也需要進行接地。因此沒有可靠的工作接地系統，就無法保證煤礦設備的正常運行，工作接地系統在煤炭安全生產中起著不可替代的作用。

　　在《煤礦安全生產規程》中的第九章第六節，更是對電氣設備保護和接地作出了詳細的要求。規程中明確規定：“地網上任一保護接地點的接地電阻值不得超過2Ω。每一移動式和手持式電氣設備至局部接地極之間的保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值，不得超過1Ω。主接地極應在主、副水倉中各埋設1塊。主接地極應用耐腐蝕的鋼板制成，其面積不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。” ……“設置在水溝中的局部接地極應用面積不小于0.6m2、厚度不小于3mm的鋼板或具有同等有效面積的鋼管制成，并應平放于水溝深處。設置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小于35mm、長度不小于1.5m的鋼管制成，管上應至少鉆20個直徑不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板;也可用直徑不小于22mm、長度為1m的2根鋼管制成，每根管上應鉆10個直徑不小于5mm的透孔，2根鋼管相距不得小于5m，并聯后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。” ……“連接主接地極的接地母線，應采用截面不小于50mm2的銅線，或截面不小于100mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁鋼。電氣設備的外殼與接地母線或局部接地極的連接，電纜連接裝置兩頭的鎧裝、鉛皮的連接，應采用截面不小于25mm2的銅線，或截面不小于50mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁鋼。” ……“橡套電纜的接地芯線，除用作監測接地回路外，不得兼作他用。”上述要求的主要原因在于防止電氣設備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護層、安裝電氣設備的金屬支架等，由于導體的絕緣損壞后可能帶電產生過大的對地電壓危及人身安全。

　　現在煤礦井下多為660V用電設備，在此本人僅以660的供電系統為例，對煤礦井下防雷接地系統的設置情況作簡要的分析：設定在井下空氣潮濕的環境中人體的接地電阻為R=1000Ω, 根據公式，I= = =0.66A，即在發生人體觸電事故時人體觸電電流約為660mA，而人體的觸電極限電流為30mA·S，通過人體50 mA電流就能致人死亡，可見如果說井下一旦發生了人體觸電事故時,事故發生地點又沒有接地時，足以在1S內致人死亡。井下對接地系統中的各個地點的接地電阻作出詳細規定的依據是以人體的觸電極限電流為30mA，對接地體的總的接地電流進行計算后得出的結果。設定總漏電電流I=10A，人體電阻Rr=1000Ω，接地電阻為Rd=2Ω，根據公式， Id=I× =10× =9.98A，則流過接地電阻的電流約為9.98A，Ir=I× =10× =19.96mA，則流過人體的電流為19.96mA，

　　經實際測定，設置在水溝中的局部接地極為0.6㎡(長L=100㎝,寬b=60㎝)埋深h=30㎝的接地電阻R約為11.46Ω，直徑38m、長8.5m的鋼管制成，管上應至少鉆20個直徑不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板后的電阻值為42.88;單相接地電流通常不超過500mA(380V或660V低壓供電系統中，)從理論上說，如果40V電壓供電時，靠近工作面的局部接地極的接地地電阻也不應大于80Ω。

　　從上述的公式計算與實測的數值可以看出，規程中規定“連接主接極的接地母線，應采用截面不小于50mm2的銅線，或截面不小于100mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁鋼。”的原由。

　　隨著礦井規模的增大，10kV高壓下井已普遍使用，有些礦井已經開始使用10kV高壓電機，在提高供電電壓，減少線路損失，減少設備運行損耗，提高線路供電容量的同時，電網對地電容電流也越來越大，接地電火花能量也越來越高，發生井下人身觸電傷亡的危險性及瓦斯、煤塵爆炸的可能性也越來越大，因此在使用10k高壓下井供電時必須安裝10kV單相接地保護，并對保護接地按有關規定進行各項試驗。

　　接地極(體)按其布置方式可分為外引式接地極和環路式接地極兩種。若按接地極的形狀來分，則有管形、帶形和環形幾種基本形式。若按接地極的結構來分，則有自然接地極和人工接地極之分。可用來作為自然接地極的有:上下水的金屬管道;與大地有可靠連接的建筑物和構筑物的金屬結構;敷設于地下而其數量不少于兩根的電纜金屬包皮及敷設于地下的各種金屬管道，但可燃液體以及可燃或爆炸的氣體管道除外。可用來作為人工接地極的，一般有鋼管、角鋼、扁鋼和圓鋼等鋼材。在煤礦井下有化學腐蝕性的土壤中，則可采用鍍鋅的上述兒種鋼材或銅質的接地極。(詳見外引式接地極、環路式接地極接地裝置示意)

　　到目前為止，在煤礦安全生產中接地對礦井電力系統、通訊、綜合保護中是應用最廣泛的并且無法用其他方法替代的電氣安全措施之一。因此，我們應充分認識到礦井接地系統對煤礦安全生產的重大意義，做好接地工程，避免因井下接地系統的不合理而造成的電力系統供電不安全、通訊系統工作得不到保障、綜合保護裝置誤動而引發的各種不安全因素。