煤矿供电接地系统应用问题探讨

【摘 要】在煤矿供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性，安全性。不管哪类煤矿供电，在供电设计中总包含有接地系统设计。本文通过对几种供电接地系统的概括介绍，筛选出适合作为煤矿供电接地系统，并对其所应采取的各类接地措施作了较为详尽的说明与分析，对煤矿供电应采取的电气保护与接地方法提出了适当的建议。

【关键词】单点接地；防静电接地；统一接地体

随着煤矿供电的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。尤其进入90年代后，大量的自动化煤矿的出现对接地系统设计提出了许多新的内容。常用的接地方式有以下几种。

1.TN-C系统

TN-C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。煤矿供电大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N电压波动，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此TN-C接地系统不能作为自动化煤矿供电的接地系统。

2.TN-C-S系统

TN-C-S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在煤矿的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN-S系统。TN-C系统前面已作分析。TN-S系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。因此TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性，同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN-C-S系统可以作为自动化煤矿的一种接地系统。

3.TN-S系统

TN-S系统是一个三相四线加PE线的接地系统。通常煤矿内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN-S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要像TN-C-S接地系统，采取同样的技术措施，TN-S系统可以用作自动化煤矿的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于煤矿供电来自公共电网的地方。TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。正常运行时的TT系统类似于TN-S系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。随着大容量的漏电保护器的出现，该系统也会越来越作为自动化煤矿的接地系统。从目前的情况来看，由于公共电网的电源质量不高，难以满足智能化设备的要求，所以TT系统很少被自动化煤矿采用。

4.IT系统

IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相压压（220V），保护接地线PE各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N。因此它是不适用于拥有大量单相设备的自动化煤矿的。

煤矿供电中应采取的各种接地措施：（1）防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。（2）交流工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接，称为工作接地。（3）安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。（4）直流接地：在煤矿供电系统中，包含有大量的计算机，通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。在这些电子设备进行输入信息，传输信息，转换能量，放大信号，逻辑动作，输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。（5）屏蔽接地与防静电接地：在煤矿供电系统中，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，避免甚至会出现的设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。防静电干扰也很重要。接地装置的接地电阻越小越好，独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω；独立的安全保护接地电阻应≤4Ω；独立的交流工作接地电阻应≤4Ω；独立的直流工作接地电阻应≤4Ω；防静电接地电阻一般要求≤100Ω。

【参考文献】

[1]工业与民用配电设计手册（第二版）[S].中国航空工业规划设计院等编水利电力出版社，2005，8.

[2]低压配电设计规范[S].GB50054-95.中国计划出版社.

[3]供配电系统设计规范[S].GB50052-95.中国计划出版社.

[4]刘介才编著.供配电技术（第二版）[M].机械工业出版社，2005，6.

[5]王晓丽主编.供配电系统（第一版）[M].机械工业出版社，2004，2.