浅析矿井电网中保护接地系统及原理

(辽宁工贸学校)

【摘要】由于我国煤矿井下工作环境恶劣，供电事故频发，故对供电系统的安全性和可靠性提出了更高的要求，作为井下供电系统三大保护之一的接地保护，在预防和减少井下人身触电事故中起到了至关重要的作用。

【关键词】供电电网接地保护电压电流

一、井下低压供电系统的基本特点

目前我国煤矿井下广泛使用的低压供电系统有以下特点：

1．采用变压器中性点绝缘（不接地）或中性点经高电阻接地的运行方式。

在中性点直接接地的电网中人若触ImA=Vi13Rma决定。取人体电阻为1000Ω，对于线电压为660V的电网，则通过人体的电流为380mA，远远超过安全电流的规定，所以是非常危险的。

在中性点直接接地的电网中，若发生单相接地，便形成单相接地短路，短路电流很大，短路点将产生一个大电弧，如果在井下，就足以引起瓦斯、煤尘爆炸。

鉴于以上原因，我国《煤矿安全规程》第四百十三条规定，严禁井下配电变压器中性点直接接地；严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。

２．以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元

井下低压电网虽然要使用多台动力变压器，而且它们的高压侧必然是数在一起的，即由一回６～10KV电缆给数台动力变压器供电，但各变压器的低压侧却彼此无直接的电联系，即采用分裂运行方式。

3.动力电压等级为380、660、1140V三种

4.低压线路全部由电缆组成

二、井下保护接地及其作用原理

2.１保护接地

为防止绝缘损坏而造成触电危险，将电气设备的金属外壳和接地装置之间做电气连接称为保护接地。保护接地为防止电气设备的绝缘损坏，将其金属外壳对地电压限制在安全电压内，避免造成人身触电事故，宜用于中性点不接地的低压系统中，如：

A.电机、变压器、照明器具、手持式右移动式用电器具和其他电器的金属底座和外壳；

B.电气设备的传动装置；

C.配电、控制和保护用的盘（台、箱）的框架；

D.交直流电力电缆的构架、接线盒和终端盒的金属外壳、电缆的金属护层和穿线的钢管；

E.室内、外配电装置的金属构架或钢筋混凝土构架的钢筋及靠近带电部分的金属遮拦和金属门；

F.架空线路的金属杆塔或钢筋混凝土杆塔的钢筋民及杆塔上的架空地线、装在杆塔上的设备的外壳及支架；

G.变（配）电所各种电气设备的底座或支架；

H.民用电器的金属外壳，如洗衣机、电冰箱等。

２.保护接地的作用原理

在井下电网中，保护接地的作用如图1－1所示。

如图1－1a所示是没有装保护接地时的情况。当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触此外壳，则电流经过人体入地 ，再经其他两相对地绝缘阻抗回到电源。当电网对地绝缘阻抗较低时，则通过人身的电流将远超过安全值。同时，碰壳处出现的漏电电流还可能引起瓦斯、煤尘爆炸。

如图1－1b所示是有保护接地时的情况。这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人体接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成的并联支路入地，再通过其他两相对地绝缘阻抗回到电源。由于接地装置的分流作用，通过人身的电流便大大减少。通过人身的电流与通过接地极的电流有如下关系：

IgrIma=RmaRgr

即 Ima=RgrIgrRma……………………………（1－1）

式中 Rgr－接地极的接地电阻，对于井下，Rgr≤2；

Igr－流过接地极的电流，A；

对于中性点绝缘的660V低压电网，单相接地电流不大于1A。

Rma－人体电阻。取1000.

据式（1－1）可得

Ima=2Ω×1000mA1000Ω=2mA《30 mA

可见，保护接地对人身触电安全是非常重要的。由式（1－1）还可以看出，接地电阻Rgr越小，则流经人体的电流就越小，通过人体的电流也远小于极限电流30 mA，因此，本系统是安全的。

此外，由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏电电流大部分将经接地极入地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花，但由于接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，从而避免了引爆瓦斯、煤尘的危险。

三、井下保护接地系统

为了提高保护接地的安全性和可靠性，通常利用供电的高、低压铠装电缆的金属外皮和橡套电缆的接地芯线或屏蔽护套，把分布在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（36V以上）的金属外壳在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地极也并联起来，形成一个井下保护接地系统。这样做不仅降低了接地电阻，而且也防止了不同电气设备的不同相同时碰壳（接地）所带来的危险。因为这时两相短路电流主要通过接地网流通，如图1－2所示。因而提高了两相短路电流的数值，保证过流保护装置可靠动作。

井下保护接地系统由主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等组成。

四、结论

通过对矿井电网的接地保护方式和原理的分析，不难看出，尽管煤矿矿井环境恶劣，存在一些供电隐患，只要严格按照电气设备接地方式进行接地，并严格执行《煤矿安全规程》，一切供电事故都是可以避免的。

参考文献

［1］《矿山电工学》主编 赖昌干 煤炭工业出版社