礦業(yè)地質(zhì)評職范文淺析礦井接地系統(tǒng)的作用

　　摘要：接地仍然是應(yīng)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(hù)接地。

　　關(guān)鍵詞：防雷,工作,保護(hù)

　　接地就是把設(shè)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(yīng)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(hù)接地。

　　(一)防雷接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。主要用于防雷接地的主要設(shè)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(shè)備的正常運(yùn)行。它在電力系統(tǒng)的運(yùn)行、通信系統(tǒng)的正常工作、電子線路的穩(wěn)定工作中都起著十分重要的作用。

　　(三)保護(hù)接地作用是設(shè)備的保護(hù)接地各種電氣設(shè)備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護(hù)層、安裝電氣設(shè)備的金屬支架等，由于導(dǎo)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(chǎn)生過大的對地電壓危及人身安全而設(shè)置的接地系統(tǒng)。

　　在《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》中對防雷接地系統(tǒng)作出了嚴(yán)格的要求:如在第一百四十六條抽放瓦斯設(shè)施必須有防雷電裝置距進(jìn)風(fēng)井口和主要建筑物不得小于50m，并用柵欄或圍墻保護(hù)。第一百六十條礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具有防雷電保護(hù). 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(shè)防雷電設(shè)備。第三百條地面臨時性爆炸材料庫的內(nèi)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(shè)防雷電裝置，并遵守下列規(guī)定：(一)經(jīng)由地面架空線路引入井下的供電線路和電機(jī)車架線，必須在入井處裝設(shè)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(jìn)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(shè)熔斷器和防雷電裝置。第六百九十一條 接觸網(wǎng)防雷電裝置地線應(yīng)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(diǎn)上。

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

　　在《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》中的第九章第六節(jié)，更是對電氣設(shè)備保護(hù)和接地作出了詳細(xì)的要求。規(guī)程中明確規(guī)定：“地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)的接地電阻值不得超過2Ω。每一移動式和手持式電氣設(shè)備至局部接地極之間的保護(hù)接地用的電纜芯線和接地連接導(dǎo)線的電阻值，不得超過1Ω。主接地極應(yīng)在主、副水倉中各埋設(shè)1塊。主接地極應(yīng)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(shè)置在水溝中的局部接地極應(yīng)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(yīng)平放于水溝深處。設(shè)置在其他地點(diǎn)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(yīng)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(yīng)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(lián)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(jiān)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(shè)備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護(hù)層、安裝電氣設(shè)備的金屬支架等，由于導(dǎo)體的絕緣損壞后可能帶電產(chǎn)生過大的對地電壓危及人身安全。

　　現(xiàn)在煤礦井下多為660V用電設(shè)備，在此本人僅以660的供電系統(tǒng)為例，對煤礦井下防雷接地系統(tǒng)的設(shè)置情況作簡要的分析：設(shè)定在井下空氣潮濕的環(huán)境中人體的接地電阻為R=1000Ω, 根據(jù)公式，I= = =0.66A，即在發(fā)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(fā)生了人體觸電事故時,事故發(fā)生地點(diǎn)又沒有接地時，足以在1S內(nèi)致人死亡。井下對接地系統(tǒng)中的各個地點(diǎn)的接地電阻作出詳細(xì)規(guī)定的依據(jù)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(jìn)行計(jì)算后得出的結(jié)果。設(shè)定總漏電電流I=10A，人體電阻Rr=1000Ω，接地電阻為Rd=2Ω，根據(jù)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(jīng)實(shí)際測定，設(shè)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(yīng)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(tǒng)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(yīng)大于80Ω。

　　從上述的公式計(jì)算與實(shí)測的數(shù)值可以看出，規(guī)程中規(guī)定“連接主接極的接地母線，應(yīng)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(guī)模的增大，10kV高壓下井已普遍使用，有些礦井已經(jīng)開始使用10kV高壓電機(jī)，在提高供電電壓，減少線路損失，減少設(shè)備運(yùn)行損耗，提高線路供電容量的同時，電網(wǎng)對地電容電流也越來越大，接地電火花能量也越來越高，發(fā)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(hù)，并對保護(hù)接地按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)。

　　接地極(體)按其布置方式可分為外引式接地極和環(huán)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(huán)形幾種基本形式。若按接地極的結(jié)構(gòu)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(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu);敷設(shè)于地下而其數(shù)量不少于兩根的電纜金屬包皮及敷設(shè)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(xué)腐蝕性的土壤中，則可采用鍍鋅的上述兒種鋼材或銅質(zhì)的接地極。(詳見外引式接地極、環(huán)路式接地極接地裝置示意)

　　到目前為止，在煤礦安全生產(chǎn)中接地對礦井電力系統(tǒng)、通訊、綜合保護(hù)中是應(yīng)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(yīng)充分認(rèn)識到礦井接地系統(tǒng)對煤礦安全生產(chǎn)的重大意義，做好接地工程，避免因井下接地系統(tǒng)的不合理而造成的電力系統(tǒng)供電不安全、通訊系統(tǒng)工作得不到保障、綜合保護(hù)裝置誤動而引發(fā)的各種不安全因素。