电气接地技术在选煤厂的应用

杜志华

（煤炭工业太原设计研究院，山西太原030001）



电气接地技术在选煤厂的应用

杜志华

（煤炭工业太原设计研究院，山西太原030001）

在选煤厂生产特点的基础上分析选择了适合选煤厂的最佳接地方式为共用接地装置和等电位连接，最后对该接地方式提出了设计方案。

电气接地；共用接地；等电位连接；选煤厂电气

引言

选煤生产的特点是流水线作业，生产设备数量众多，少则几十台，多则上百台，且大都是带水作业，存在漏电的几率高，电器接地更为重要。选煤厂生产采用集中控制，控制线路多且长，变频器多，需要的功能接地也十分重要。

选煤厂生产设备集中度比较大，送电距离长，负载的电能密度也较大。在用电负荷中，电动机负载占绝大多数。为了节约能源、节约投资、减少贵重金属铜的消耗，国家于1990年颁发了《关于推广采用660 V升压供电等两项技术成果的通知》，要求新建的选煤厂及矿井地面生产系统均采用660 V供电”。采用660 V电压等级后，为漏电保护带来了较大的难度，380 V电压等级下的接地技术不能满足660 V的电压等级［1］。

1　接地种类及共用接地

接地类型按功能分为：保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地、重复接地、等电位等。

保护接地：电气设备金属外壳的接地称作保护接地，它用以降低与地间的电位差，例如降低人体的接触电压，减少电击危险。

工作接地：电源中性点的接地称作系统接地或工作接地。它用以使系统正常和安全地工作。例如当架空线路感应雷电涌压时，它可提供泄放雷电流入地通路，以保护电气设备。又如当高压线坠落在低压线上时，它提供高压侧接地故障电流返回电源的通路，使高压侧继电保护动作，避免高压窜入低压系统引起事故。不同的工作接地各有不同的功能。如变压器、发电机的中性点直接接地，用以维持三相系统中相线中电压不变等。

防雷接地：为了防止电气设备和建筑物遭受雷击将避雷设施进行的接地，称为防雷接地。

屏蔽接地：既要防止外来电磁波的干扰和侵入，还要防止电子设备产生的高频能量向外部泄放而进行的接地。

防静电接地：为了防止静电引发事故或静电干扰电子设备的正常工作，需要将静电荷释放进大地而进行的接地。

重复接地：三相四线制的零线（或中性点）一处或多处经及接地装置与大地再次可靠连接，称为重复接地。

目前建筑物、工业厂房趋于体积庞大功能复杂综合，很难做出完全独立的防雷、安全、工作三类接地系统，也无法保障不同接地之间需要的安全距离。出于现状需求的考虑，目前普遍采用防雷、安全、工作三种接地连接在一起的接地方式，称为共用接地系统。为了提高接零保护系统的安全性，还需要进行等电位联接［2］。

等电位是将外露导电部分、装置外导电部分适当地连接起来，即使有故障电流流过，人所能接触到的两个导体基本是等电位，这就避免了电击的危险。等电位联结在TN系统中还可起到消除电源侧故障电压沿电源线路进入建筑物引起电击事故的作用。由于重复接地的接地电阻上存在电压降，重复接地只能降低而不能消除这一故障电压。

2　适合选煤厂的接地形式

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》，低压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、TN系统。

TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。TN系统还可划分为TN-S系统（适用于适用于有内设变电所的建筑物内，工业企业单相负荷占较大比重，且变频器等干扰设备多、防电击要求高、有火灾危险的场所，因此对环境要求高的大、中型选煤厂）、TN-C系统（由于一些不安全因素，通常少采用）、TN-C-S系统（适用于没有内设变电所低压供电的建筑物）三种形式。

TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。适用于没有等电位联结的户外场所。

IT系统电源中性点不接地、用电设备外露金属部分直接接地的系统。IT系统中，连接设备外露金属部分和接地体的导线，就是PE线。IT系统适用于大功率设备多、供电连续性要求较高的大型选煤厂。三种接地系统示意图如图1所示：

图1　三种接地系统示意图

低压供电系统的电压等级为380 V时，一般均采用三相四线制方式供电。在三相四线制供电系统中，通常只设置过电流保护装置，一般不设置漏电保护装置。如果将低压供电系统的电压等级升为660 V，各相对地电压随之升高，将达到380 V，超过了250 V的低压界限。根据《电业安全工作规程》的规定，当操作电压超过250 V时必须按高压对待，遵守高压操作规定。因此三相四线制的动照混供电方式不再适用于660 V的电压等级，而且也不能采用中性点直接接地的方式，否则会因为单相接地短路电流太大而造成触电事故。因此必须研究适合660 V电压等级和供电方式的接地保护措施和方式。

选煤厂既有车间变电所、也有计算机控制系统、还需要防雷、防静电、需要屏蔽，且目前大多采用660 V的电压等级。因此选煤厂低压配电系统接地设计十分复杂。需要全面考虑各种接地的特点，满足规范要求，还要防止接地方式的混乱以及接地、接零混用，并满足配电系统的安全运行。

根据选煤生产的特点和选煤厂的供配电、控制、防雷等接地要求，选煤厂接地设计，应首先采用TN-S系统；并设置电气、电子设备的防雷接地、工作接地、安全保护接地、屏蔽接地与防静电接地，且各种接地应用共用接地装置和等电位连接。等电位连接示意图如图2所示。

图2　等电位连接示意图

3　共用接地装置和等电位连接的设计

将TN系统的PE线作重复接地可使PE线电位在发生接地故障时更接近电位。在实施等电位联结后地下金属水管、基础钢筋等都是良好的自然接地极，其接地电阻一般小于要求值，又因裹有水泥而不受腐蚀，寿命无限长。因此具有总等电位联结的建筑物不必作人工的重复接地。

等电位联结在TN系统中还可起到消除电源侧故障电压沿电源线路进入建筑物引起电击事故的作用。由于重复接地的接地电阻上存在电压降，重复接地只能降低而不能消除这一故障电压。

接地是以大地电位为参考电位，在大地表面实现的等电位联结；等电位联结则是以某一导体的电位为参考电位，以与该导体的连接代替与大地的连接的接地。两者互通，但不完全等同。例如不与大地连接的等电位联结无法对地泄放雷电流和静电荷。

共用接地是把所需接地的各系统连接到1个地网上，使其成为电气相通的统一接地网。共用接地在满足每个系统的不同要求之外，还应解除各个系统连接到共用地网上所产生的影响。共用地网的接地电阻值应低于各系统接地要求的最低值，防雷接地的主要目的是泄放巨大的雷电流，因此接地网的尺寸也应该足够大，并考虑地网结构及布置形式、脉冲雷电流的屏蔽效应和土壤击穿放电效应等对泄流接地的影响［3］。

建筑物内的多个电气系统的接地必须采用共同的接地装置，以消除电位差引起的电气危险。但不必为高频的信息系统接地追求小于1Ω的接地电阻。因高频条件下的接地阻抗Z=R2+X2，设接地线长10 m，每米电感为1μH，工作频率为f=10×106Hz，则电抗为X=2πfL=2π×10×106×10×10-6=628Ω，即使R=0Ω，Z仍为628Ω。因此不能靠降低接地电阻R来降低Z，而需以高频低阻抗的等电位联结来代替接大地。

每一电源进线处应作一次总等电位联结，它们之间应互相联通。因铜材导电性能和强度较好，连接材料应使用多股铜线。在土壤中或基础钢筋处处连接时，为防止产生电化学腐蚀，不得使用裸铜线，还可使用与连接物相同的金属。

4　结语

电气接地保护是整个电网系统中重要的一环，密切关系到每个人的生活工作以及供配电系统正常工作，由于其细致性、严密性、和高强的技术逻辑要求，须要我们根据各类接地的具体情况，采用正确合理接地方案，就能够尽可能地防止各类触电事故的发生和生产的正常运行。根据选煤生产的特点和选煤厂的供配电、控制、防雷等接地要求，选煤厂接地设计，应首先采用TN-S系统且各种接地应用共用接地装置和等电位连接。

［1］许志华.低压配电系统的接地保护［J］.电气时代，2005（3）:98-99.

［2］邓中民，史广尚.选煤厂的电气接地技术应用［J］.煤，2007（1）: 31-32.

［3］高建文，李全景.共用接地系统的技术要求［J］.现代农业科技，2010（15）：324-325.

（编辑：王慧芳）

Application of Electrical Grounding Technology in the CoalCleaning Plant

Du Zhihua
（Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry，Taiyuan Shanxi 030001）

Combined with the characteristics of production in coal preparation plant，this paper puts forward the tow grounding methods for coal preparation plant which are common grounding and the equipotential connection，and this paper finally puts forward design scheme of the grounding method.

electric grounding；common grounding；equipotential connection；electric of coal cleaning plant

TD948.3

A

2095-0748（2015）23-0047-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.20

2015-10-28

杜志华（1979—），女，山西吕梁人，本科，毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，中级工程师，现就职于煤炭工业太原设计研究院，主要从事选煤厂电气设计工作。