矿山井下电气设备保护接地技术与应用

黄凡捍

摘要：电气设备是矿山井下必备的常用设施，为确保电气设备能够正常运行，防止由于设备漏电引发事故，需要对矿山井下电气设备进行保护接地，本文主要对矿山井下电气设备保护接地的原理、类型和特点进行了分析，并总结了相关接地技术原则，希望具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：矿山井下;电气设备;保护接地

矿山井下作业条件复杂，井下巷道常常会出现滴水的现象，井下空气湿度大，导致井下电气设备的绝缘性能被大大降低，这种情况下就容易发生漏电现象，造成设备故障。同时，如果设备绝缘损坏，其金属外壳就会带电，这就大大增加了触电事故发生的可能性。因此，为了防止事故的发生，要对矿山井下电气设备进行保护接地，通过将电气设备与大地连接起来能够将设备外壳的电位降至安全值范围内，有效减少了触电事故的发生，这种将电气设备的金属外壳接地的方法称为保护接地。一般25V以上的电气设备都应进行保护接地。

1接地保护原理

电气设备经过长时间的使用可能发生老化，电气设备的带电部分与金属外壳会连接起来导致短路，这时如果有人体接触设备，短路电流在人体与绝缘电阻之间流动形成一个闭合回路，如果三相电路的每相绝缘电阻值都相同，且绝缘阻值足够大，电网电压会变的很小，但如果电网的对地绝缘存在问题且显著下降时，设备金属外壳上的电压值就会大大增加，可能造成漏电事故。接地保护是通过将其金属结构与接地体进行连接来减小通过人体电流的，它是一种有效的保护接线方式，接地保护的原理如下图所示。

2矿山井下电气设备接地类型

保护接地作为最基本的电气安全措施，其能够有效防止电气设备触电事故的发生，常用的电气设备的保护接地类型通常包括两种，一种是保护接地，另一种是保护接零。保护接地是矿山井下常用的接地方式，它是将设备的PE线直接与大地相连，每个电气设备都有单独的PE线，这种接地方式形成的接地系统在新国标中称IT系统，其在企业的高压系统中应用较为广泛，保护接零与保护接地最根本的区别在于电气设备与PE线的连接，保护接零使用的是公共的PE线，这种接地方式常被用于低压系统中。由于矿山井下的供电由地表用高压电缆输入完成，供电系统的接地与电气设备的接地保护相连，且井下环境复杂，条件差，基于此，矿山井下供电一般采用IT保护接地方式。

3 IT保护接地原理及特点

将电气设备的金属外壳与接地体经PE线直接相连，由此构成的系统称为IT 系统。如果在三相系统中，中性点没有接地且无保护接地，在这种情况下，人身接触带电电气设备的外壳，其电流会流入身体再进入大地，这个电流值大小与电压值、绝缘电阻值等有关，绝缘电阻值越大，流过人体的电流值就越小。如果绝缘电阻值足够大，那么流过人体的电流值可以降到安全极限值范围内，人体处于相对安全的状态，即不会发生触电事故。IT系统保护接地的原理可以看成一个并联电路，当电气设备发生漏电后，人体与接地电阻形成两个并联的回路，其电流會从两个支路中流过，根据并联电路电流值与电阻值成反比的特点来设置接地电阻的阻值可以起到很好的保护效果，正常情况下，人体的电阻值有几百欧，而接地电阻可以选择只有几欧姆的，这时，人体电阻要比接地体电阻值大的多，由于分流作用，流经人体支路的电流就变的很小，对人的身体健康不会产生影响，不会有触电危险。此外，采用IT保护系统，能够允许系统带故障运行两小时，工作人员能够利用此时间对故障进行处理，确保了供电系统的连续性，同时增加了供电系统的平稳性，由于矿山井下环境比较差，电缆长期处于潮湿的环境中很容易漏电破损，采用IT系统方式接地，即使电气设备发生漏电，其对电源电压的平衡也不会产生太大影响，由此可见，这种接地系统与电源中性点接地的系统方式相比更加可靠。IT系统的电气设备具有单独的PE线，所以，每台电气设备的PE线没有电磁联系，大部分容易出现接地故障的井下工作场所和各种易燃易爆场所都会采用此种接线方式。

4电气设备接地技术原则

为了确保电气设备接地良好，其应严格按照相关技术标准进行保护接地，保护接地线只用作保护接地，不能用于其它用途，矿山井下的电气设备分为多种，不同的电气设备的用途和电压等级都存在差异，为了操作方便，所有电气设备应使用一个总的接地体。除此之外，矿山井下带有金属构件的建筑物也要连接到总接地体上。这种接地对总接地体的接地电阻的大小是有要求的，其阻值必须以所有设备中需要最小的接地电阻的阻值为标准，只能比这一阻值小不能大于这一阻值。对于一些中压弱电系统，其接地要求比较特殊，应按照相关技术规定进行专门的接地。不同场所其电气设备接地要求也不相同，变（配）电所的电气设备保护接地较为严格，其接地线应采用焊接连接。在使用钢管做接地线时，要特别注意其连接处是否连接可靠。接地线也可以使用穿线的钢管，这种接地线必须要和设备之间连接稳固，接地线和接地极的连接点也要可靠连接，可以采用焊接的方式。在管道的阀门处应敷设跨接线，确保各部位都能有效连接。此外，接地线与设备和接地极都要具有良好的电气连接，其连接方式可以采用焊接，接地线与电气设备的连接也可以选择螺栓连接，如果选用螺栓连接应注意采取一定的防松措施，防止时间久了出现松动断开的现象。电气设备的每个接地部分要单独使用一根接地线与母线相连，不可以共用或者在一个接地线上串接。避雷针要单独设立接地装置。相比之下，易燃易爆场所的电气设备接地更加严格，由于其设备运行环境危险性更高，所以，全部电气设备都要进行接地保护，此外所有的金属设备或建筑物都应具有接地装置。在电压不到1kV的线路中，可以采用断路器或熔断器作为过电流保护装置，这两种元件作为过电流保护使用时都具有一定的要求，例如在使用熔断器时，其保护设备的安全系数应至少为4，使用断路器时，其动作安全系数至少为2。必须满足上述要求才可以起到过电流保护的作用。接地干线要连接在建筑物两端的接地体上，两者应至少有两个连接点。在易燃易爆场所如果产生火花，后果是非常严重的，在测量接地电阻时就有可能出现火花，为了防止上述现象的发生，在测量接地电阻时要选择无危险的区域尽相。直流设备的接地与交流设备也存在差异，由于直流电流的影响，一些金属会发生腐蚀，使接触电阻变大，为了防止出现此现象，直流设备的接地要避免使用自然接地体做PE线，必须使用人工接地体。此外，人工接地体的厚度不能太薄，为了确保接地体可以正常使用，要定期对其进行检查。部分电气设备是可以移动或者手持的，这种类型的设备接地应使用软铜线，其横截面积应至少为1.5mm2，。电气设备与接地线要运用专业的工具进行连接，也可以使用专门的螺栓进行连接，切不可以随意连接，同时接地系统在短路情况下也应具有一定的稳定性。

5结语

综上所述，井下电气设备的接地保护关系到矿山的安全生产与生活，在实际工作中，必须运用好接地保护技术措施，正确选择和应用电气设备接地方式，确保矿山井下电气设备使用安全，保证矿井安全生产，相关工作人员应高度重视电气设备保护接地技术的运用，严格按照相关技术原则进行接地，坚决杜绝失保现象发生，同时确保电气设备稳定运行，减少触电事故的发生，促进企业长久发展。

参考文献

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