礦井供電保護接地 知識培訓
一、保護接地及其作用 為了減少人身觸電電流的非接地電氣設備相對地電流的火花能量，防止電氣設備事故的發生，《煤礦安全規程》規定：“36V以上和由於絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼、構架、鎧裝電纜的鋼帶或鋼絲、鉛皮或屏蔽護套等必須有保護接地。”
在井下變壓器中性點不接地供電係統中，用導體把電氣設備中所有正常不帶電金屬外殼、構架與埋在地下的接地極連接起來，稱為保護接地。 電氣設備無保護接地時（見下圖），
無保護接地時人體觸電示意圖
當人身觸及一相絕緣損壞而帶電的設備時，電流幾乎全部通過人身而入地,其觸電電流的回路如圖中所標。人身觸電電流的大小，取決於電網的電壓值、電網對地的電容值和絕緣電阻值。可以通過下式來分析：
人體觸電的分析
人體觸電的分析
當供電係統絕緣電阻值足夠大時（不考慮電容電流的影響），通過人身的電流便會小於我國規定的30mA的極限電流；否則，人身電流將超過安全極限電流。例如，660伏係統，電網的絕緣阻值R=35ΚΩ，通過人身的電流為30mA。由此可知當電網絕緣值低於35ΚΩ，過人體的電流便會超過極限安全電流。當有保護接地時，見下圖所示：
無保護接地時人體觸電的分析
有保護接地時人體觸電示意圖
因為人體與接地構成了並聯，而人身電阻為1000Ω，接地極電阻為2Ω，通過電阻並聯與電流有關，則通過人身電流比較小，因而是安全的。另外，有了保護接地的良好接地，大大減少了因設備漏電時，使其外殼與地接觸不良產生的電火花。從而減少了引起瓦斯、煤塵爆炸的可能性。
井下各種電氣設備裝設單獨的保護接地裝置，並不能完全消除觸電的危害。因此《煤礦安全規程》規定，將井下電氣設備正常不帶電的金屬外殼、構架、鎧裝電纜的鋼帶（鋼絲）、鉛皮和橡套電纜的地芯線或屏蔽護套用導線與埋在地下的接地極（主接地極、局部接地極）連接起來，形成一個總接地網，如下圖所示：
二、井下保護接地係統
井下保護接地網示意圖
1—接地母線；2—輔助接地母線；3—主接地極；4—局部接地極；5—漏電保護輔助接地極；6—電纜；7—電纜接地層；8—中央變電所；9—采區變電所；10—配電所；11—電纜接線盒；12—連接導線；13—接地導線；14—采煤機組；15—輸送機
井下各個電氣設備的金屬外殼，鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）和鉛包，均應通過單獨的連接導線與接地母線或輔助接地母線連接。連接導線和接地導線均應采用斷麵不小於50mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鐵線）或斷麵不小於25mm2的裸銅線。對於移動式電氣設備，應用橡套電纜的接地芯線進行連接，並要求每台移動式電氣設備與總接地網或局部接地極之間的接地電阻，不得超過1歐。
形成接地不僅降低了接地電阻，而且也能防止不同電氣設備，不同相同時碰外殼帶來的危害。 井下保護接地網包括：主接地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線、接地導線和連接導線等。 此外，與漏電保護裝置配合用的電纜屏蔽層，也應可靠接地。低於或等於127伏的電氣設備的接地導線和連接導線，可采用斷麵不小於6mm2的裸銅線。 禁止采用鋁導體作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導線或接地導線。
二、井下保護接地係統
主接地極，一般設在主、副水倉或集水井內，但必須各段一塊。其麵積應不小於0.75m2，厚度用不小於5mm的鋼板製成。當礦井水為酸性時，還應加大其厚度或鍍耐酸金屬或用耐腐蝕鋼板。如果礦井水為含酸性，應采用鍋爐鋼板作為接地極材料。與主接地板相連的接地母線，采用截麵不小於100mm2鍍鋅扁鋼或截麵不小於50mm2的裸銅線。
1、主接地極
如果礦井有多個水平時，各個水平應獨立設置主接地極；若有幾個水平時，不能設立主接地極的水平，應與有主接地極的水平形成接地網。為保證一個水倉的清理，兩塊接地極必須分設在兩個水倉或兩個水倉的集水井內。主接地極板安裝方式如上圖所示。
2、局部接地極
根據《煤礦安全規程》規定，下列地點應裝設局部接地極；
⑴采區變電所（包括移動變電站和移動變壓器）。
⑵裝有電氣設備的硐室和單獨裝設的高壓主電氣設備。
⑶低壓配電點或者裝有3台以上電氣設備的地點。
⑷無低壓配電點的采煤機工作麵的運輸巷、回風巷、集中運輸巷（膠帶運輸巷）以及由變電所單獨供電的掘進工作麵，至少應分別設置1個局部接地極。 ⑸連接高壓動力電纜的金屬連接裝置。
局部接地極可設於巷道水溝或其他就近的潮濕處。設置在水溝中的局部接地極應用麵積不小於0.6m2、厚度不小於3mm的鋼板或具有同等有效麵積的鋼管製成，並應平放於水溝深處。設置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小於35mm、長度不小於1.5m鋼管製成，
管上應至少鑽20個直徑不小於5mm的透孔，並全部垂直埋入底板；也可以用直徑不小於22mm、長度為1m的2根鋼管製成，每根管上應鑽10個直徑不小於5mm的透孔，2根鋼管相距不得小於5m，並聯後垂直埋深不得小於0.75m。便於往裏灌鹽水，以降低接地電阻值。局部接地極接地引線應采用斷麵不小50mm２的鍍鋅鐵線或25mm２的裸銅線。
⑴接地母線 連接主接地極的接地線、中央變電所、中央水泵房都必須應設置接地母線。采區變電所、采區配電點、其他機電硐室和幾個水平電網的連接地線都必須應設置輔助接地母線。連接主接地極的母線，應采用截麵不小於100mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小於4mm、截麵不小於100mm2扁鋼。
⑵連接地線 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，應采用截麵不小於25mm2的銅線，或截麵不小於50mm2的鍍鋅鐵線，或厚度不小於4mm、截麵不小於50mm2的扁鋼。
橡套電纜的接地芯，除用作監測接地回路外,不是兼作其他用途；與漏電保護裝置配合使用的電纜屏蔽層，應可靠接地。 禁止采用鋁導體作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導線和接地線。每台設備均需用單獨的連接導線與總接地網（包括接地母線、輔助接地母線）直接相連。禁止將幾台設備串聯接地，也禁止將幾個接地部分串聯。
接地母線和主接地極、局部接地極的連接、接地導線直接與局部接地極的連接均要焊接。若采用其他形式的連接，其連接處不得產生接觸電阻，否則應采取相應措施。
1、主接地極安裝 主接地的構造及安裝，見如下示意圖，兩塊主接地極應分別設置在主、副水倉或集水井內，並保證其工作時總是浸沒在水中。主接地極的接地導線必須焊接。懸掛時不得使接地幹線與接地極板連接處承受太大的拉力。並應裝有專門提取接地極板的牽引裝置，以便隨時能取出檢查。
1—吊環；2—吊繩；3—連接螺栓；4—輔助母線（4X25扁鋼）；5—主接地極板；6—吊繩孔；7—接地導線（引至接地母線）
安裝時，應保證接地母線和主接地極連接處不受較大拉力，並應設有便於取出主接地極進行檢修、檢查的牽引裝置，一般使用專用吊環和吊繩。與主接地板相連的接地母線，采用截麵不小於100mm2鍍鋅扁鋼或截麵不小於50mm2的裸銅線。
采區變電所、配電點、固定機電硐室、高壓接線盒、母線盒、單獨設置的固定高壓配電裝置等，都必須裝設局部接地極。但為了減少在工作麵設備的漏電流，工作麵移動電氣設備不設置局部接地極。 局部接地極最宜埋設在巷道的排水溝中或其它潮濕的地方 ，埋設在巷道的排水溝中的局部接地極見如下圖：
1—埋設在潮濕地方的鋼板接地極
2—放在水溝中的角鋼接地極
3—接地導線
4—局部接地極
局部接地極用麵積不小於0.6m2，厚度不小於3mm的鍍鋅或鍍錫鋼板製成。當使用鐵管作局部接地極時，直徑不得小於35mm。長度不得小於1.5m、在管子上至少要鑽20個直徑不小於5mm的透眼，便於往裏灌鹽水，以降低接地電阻值。局部接地極接地引線應采用斷麵不小50mm2的鍍鋅鐵線或25mm2的裸銅線。
采區變電所、機電硐室以及配電點，都設有輔助接地母線。將所有電氣設備的金屬外殼及鎧裝電纜的鎧裝層，用連接導線接到輔助接地母線上，輔助接地母線再通過接地導線接到局部接地極上。
局部接地極板平放在水溝深處，下麵墊一層約50mm厚的砂子，上麵蓋一層約150mm厚的砂、石混合物。如上圖所示。鐵管局部接地極應垂直埋入潮濕的地中。鐵管的周圍須用砂子、木炭和食鹽混合物填滿。砂子和食鹽的比例按體積約為6：1。
管狀局部接地極 管狀局部接地極，必須垂直打入潮濕的地中（偏差不大於15度），其埋在地下部分的長度不得小於1.5m，地麵部分應留有100mm以上的焊接長度。外露的部分應留有100mm以上，以便於檢查，如下圖中所示。
雙根管狀接地極
兩根長度不得小於0.75m，且垂直於地麵（偏差不得大於15度）埋設在潮濕的地方，兩管之間相距5m以上，地麵部分應留有100mm以上的焊接長度。其安裝見下圖
3 、電氣設備的接地方法
(1)變壓器的接地方法
用連接導線把變壓器高低壓側鎧裝電纜的鋼帶和鉛皮，分別接到變壓器外殼專供接地的螺釘上，然後再將該螺釘與接地母線（或輔助接地母線）相接。如用橡套電纜時，則應把電纜的接地芯線接到進出線接線裝置的接地端子上，然後再將變壓器接地。
(1)變壓器的接地方法
橡套電纜的接地線芯與接線盒（箱）內的接地螺釘連接，然後再將電動機外殼上接地螺釘連接到接地母線（或輔助接地母線）上，如用鎧裝電纜時，則應將其端頭的鋼帶（鋼絲）和鉛皮直接同該接地螺釘連接。禁止把電動機的底腳螺栓當作外殼的接地螺釘使用。
1—接線盒內的接地螺釘；2—接地螺釘；3—橡套電纜的接地線芯；4—橡套電纜；5—連接導線（接至接地母線或輔助接地母線）；6—連接導線；7—鎧裝電纜
高壓防爆開關的各個進出口的電纜頭需要接地的部分（如金屬鎧裝外皮、鉛包或接地線芯），應分別用連接導線彙集到配電箱底架（外殼）的接地螺釘上，然後再用連接導線將其與接地母線（或輔助接地母線）相連，也可將各個電纜頭的接地部分直接與接地母線（或輔助接地母線）相連，如圖中虛線所示。
1—接地螺釘
2—連接導線3—鎧裝電纜
4—引至接地母線或輔助接地母線
禁止將幾台設備串聯接地，也禁止將幾個接地部分串聯。見下圖
圖a為錯誤的串聯接地方式
圖b為正確的接地方法。
a—錯誤的 接地方式
b—正確的 接地方式
電纜的鋼帶和鉛包用裸銅線綁紮或用鐵卡環卡緊時，應沿電纜軸向把鉛包二或三等分割開，並倒翻180度，把鉛皮緊貼在鋼帶上，鉛皮與鋼帶接觸處應打磨光潔，鐵卡環的寬度不得小於30mm。如用裸銅線綁紮時，沿電纜軸向綁紮的長度不得小於50mm。
a—采用鍍鋅扁鐵的連接方法；
b—采用裸銅線的連接方法；
c一鎧裝電纜接地用的鐵卡環
1—鉛皮；2—鋼帶；3—接地導線；4—鍍鋅鐵卡環；5—鍍鋅扁鋼；6—裸銅線
移動變電站的接地，應先將高、低壓側橡套電纜的接地芯線分別接到進線裝置的內接地端子上，用連接導線將高壓側電纜引入裝置上的外接地端子與高壓開關箱的外接地端子連接牢固；再將高、低壓側開關箱和幹式變壓器上的外接地螺釘分別用獨立的連接導線接到接地母線（或輔助接地母線）上
若局部接地極周圍比較幹燥，應用坑埋式，坑填有砂子、木炭和食鹽的混合物，食鹽和砂子的體積比例為1：6 。
有值班人員的機電硐室和有專職司機的電氣設備的保護接地，每班交接班時必須進行一次表麵檢查。其他電氣設備的保護接地，由維修人員進行每周不少於一次的表麵檢查。
每年至少對主接地極和將浸在水溝中的局部接地極提出來，進行詳細檢查一次。礦井水含酸性較大時，應適當增加檢查次數。 進行檢查時，應著重檢查連接情況和鏽蝕情況。發現問題，應及時處理。對那些震動性較大及經常移動的電氣設備，應隨時加強檢查。
檢查後或複查後要隨時做好記錄，並向有關領導彙報。 需要特別注意的是，凡電氣設備的保護接地，因損壞而未修複以前，禁止向其送電。
井下接地電阻的測量，由電氣管理人員（專人）負責，每季度對接地網接地電阻值至少測定一次，並記錄，以備查閱。新安裝的接地裝置，使用前要進行測量。 在進行接地電阻測量時，一般使用便攜式儀表，若在有瓦斯及煤塵爆炸的礦井測量，應使用本質安全儀表。否則必須采取一定的安全技術措施。
結束圖：謝謝大家
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