浅谈井下电气设备的保护接地
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中图分类号：S972.7+4
1 概述
人体触及的带电导体或触及因绝缘损坏而带电的设备外壳，都会引起人身触电事故。煤矿井下引起人身触电事故的原因，多是由于对电气设备或供电线路安装、维护不当以及工作中疏忽大意或违反操作规程。因此，必须保证矿井供电安全、可靠、经济、合理，在供电系统的运行过程中，必须有完善的保护装置和保护系统。
井下预防触电的一般方法可综合为防止人身接触或接近带电体，降低使用电压、严格遵守各项用电作业制度，除采取以上措施外，在煤矿井下还采用变压器中性点不直接接地的供电系统和“三大保护”等措施。保护接地是井下电气“三大保护”之一。
为了减少人身触电电流和非接地电气设备一相接地电流火花能量，防止电气事故的发生，《煤矿安全规程》第四百八十二条规定“电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地”。
正确认识、安装、检查和测定保护接地就显得十分重要。
2 保护接地的概念
保护接地是漏电保护的后备保护，是因绝缘破坏而带电的金属外壳或构架同接地体之间做良好的电气连接，称为保护接地。保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。
井下安全电压为36V，人体触及36V带电导体时一般不会有触电死亡的危险，因而电压在36V以上的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。
3 接地保护的作用
当有保护接地时，人身触及设备外壳的触电电流只是入地电流的一部份。因为人身与接地极构成了并联，而人身电阻为1000Ω，接地电阻为2Ω。由于接地电阻的分流作用，通过人身电流将大大减少，因而是安全的。另外，有了保护接极的良好接地，大大减小了因设备漏电时外壳与地接触不良产生的电火花，从而减少了瓦斯、煤尘爆炸的可能性（如图1、图2所示）。
4 井下保护接地系统
井下各种电气设备装设单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危害。《煤矿安全规程》第四百八十三条规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω。任一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1Ω。《煤矿安全规程》不仅规定了接地电阻不超过规定值外，为了进一步减少保护接地电阻，第四百八十四条还明确规定：所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网（如图2所示）。
在井下保护接地连接成保护接地网，如果某一个接地极受到损坏失去作用时，由于接地网的整体接地作用。仍然可以保障与损坏接地极相连的电气设备保护接地的功能。
保护接地网实质上就是所有的设备保护接地都并联成一体，如果每台设备的保护接地电阻认为是Rd，则n台设备的保护接地电阻为Rd/n，我们知道，保护接地电阻值越小保护性能就越好。
在连接成接地网络的各设备中，如果一旦有2台或2台以上的设备金属外壳与不同相的电源之间发生绝缘损坏事故时，则将通过连成一体的接地网流过很大的短路电流，使短路保护装置动作，及时切断故障电路，制止事故的持续蔓延。
井下保护接地网包括：主接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线的连接导线。
4.1 主接地极
《煤矿安全规程》规定，主接地极应在主副水仓中各埋1块，主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2，厚度不得小于5mm。
主接地极在主、副水仓中各设1块的原因是水仓中水的电阻率比土壤低，设在水仓中可以降低接地电阻。主、付水仓中各设1块是为了清理水仓和检修主接地极时，可以保证1个主接地极起保护作用。
主接地极使用耐蚀钢板，主要是因为矿井水含酸性，采用耐腐蚀钢板以提高其抗腐蚀性能。
4.2 局部接地极
根据《煤矿安全规程》的要求：电源在36V以上的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地，除设置于主付水仓的主接地极之外，其余保护接地一般称为局部接地装置。局部接地极装设地点有：
⑴采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。
⑵装有电气设备的峒室和单独装设的高压电气设备。
⑶低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。
⑷无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别装置1个局部接地极。
⑸连接高压动力电缆的金属连接装置
局部接地极可设置于巷道水沟内或其它就近潮湿处。设置在水沟中的局部接地极接地板应用面积不小于0.6m2，厚度不小于3mm钢板或具有等效面积的钢管制成，并应平放在水沟深处。设置在其它地点的局部接地极，可用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制成。管上至少钻出20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板。也可用直径不小于22mm，长度为1m的2根钢管制成。每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根管相距不得小于1m，并且并联后埋入底板。垂直深度不小于0.75m。
4.3 接地线
⑴接地母线
连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都应设置接地母线。采区变电所、采区配电点、其它机电硐室和几个水平电网的连接地线都应设置辅助接地母线。连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线、或截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁钢。
⑵连接线
电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm，截面不小于50mm2的扁钢。
4.4 其它规定
橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其它用途，与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，应有可靠接地。
禁止采用铝导线与总接地网（包括接地母线、辅助接地线直接相连、禁止将几台设备串联接地、也禁止将几个接地部分串联）。
接地母线和主接地极、局部接地极的连接、接地导线连接与局部接地极的连接均要焊接。若采用其它形式的连接，其连接处不得产生接触电阻，否则应采取措施。
5 接地装置的安装
⑴主接地极的构造及安装
示意图如图3所示。
安装时，应保证接地母线和主接地连接不承受较大拉力，并应设有便于取出主接地极进行检修、检查的牵引装置，一般使用专用吊环和吊绳。
⑵局部接地极
局部接地极一般设置于水沟或潮湿的地方，如图4所示。
对于其它地点的管状局部接地极，必须垂直打入地中，地中长度不得小于1.5m，外露部份应留有100mm以上，以便于检查。如图4所示，若局部接地极周围比较干燥，应采用坑埋式，坑埋填有砂子、木炭和食盐混合物，食盐和砂子的体积比为6：1。
6 接地装置的检查
有值班人员的机电峒室和有专职司机的电气设备的保护接地，每班交接班必须进行一次表面检查，其它电气设备的保护接地，由维修人员进行每周不少于一次的表面检查。
每年至少对主接地极和浸在水沟中的局部接地极提出来，详细检查一次，发现问题应及时处理。对那些震动较大及经常移动的电气设备，应随时加强检查，检查后或复查后要随时做好记录，并向有关领导汇报。
7 接地装置的测定
《煤矿安全规程》规定：接地电网接地电阻值的测定每季度1次，新安装的电气设备绝缘电阻和接地电阻的测定，在投入运行前进行测定。井下接地电阻的测量，由电气管理人员（专人）负责，测定后要做好记录，以备查阅，在进行接地电阻测量时，一般使用ZC-1B本质安全型便携式接地电阻测量仪表。
8 结束语
电气设备保护接地，因损坏而未修复以前，禁止向其供电。良好的保护接地，可以有效地防止人身触电，同时大大减少了因设备漏电时外壳与地接触不良产生的电火花，从而减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。因此井下保护接地装置应引起煤矿各级部门管理人员和操作人员的重视。