| 矿井供电保护接地 知识培训
一、保护接地及其作用 为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，《煤矿安全规程》规定：“36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压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。”
在井下变压器中性点不接地供电系统中，用导体把电气设备中所有正常不带电金属外壳、构架与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地。 电气设备无保护接地时（见下图），
无保护接地时人体触电示意图
当人身触及一相绝缘损坏而带电的设备时，电流几乎全部通过人身而入地,其触电电流的回路如图中所标。人身触电电流的大小，取决于电网的电压值、电网对地的电容值和绝缘电阻值。可以通过下式来分析：
人体触电的分析
人体触电的分析
当供电系统绝缘电阻值足够大时（不考虑电容电流的影响），通过人身的电流便会小于我国规定的30mA的极限电流；否则，人身电流将超过安全极限电流。例如，660伏系统，电网的绝缘阻值R=35ΚΩ，通过人身的电流为30mA。由此可知当电网绝缘值低于35ΚΩ，过人体的电流便会超过极限安全电流。当有保护接地时，见下图所示：
无保护接地时人体触电的分析
有保护接地时人体触电示意图
因为人体与接地构成了并联，而人身电阻为1000Ω，接地极电阻为2Ω，通过电阻并联与电流有关，则通过人身电流比较小，因而是安全的。另外，有了保护接地的良好接地，大大减少了因设备漏电时，使其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。
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。因此《煤矿安全规程》规定，将井下电气设备正常不带电的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（钢丝）、铅皮和橡套电缆的地芯线或屏蔽护套用导线与埋在地下的接地极（主接地极、局部接地极）连接起来，形成一个总接地网，如下图所示：
二、井下保护接地系统
井下保护接地网示意图
1—接地母线；2—辅助接地母线；3—主接地极；4—局部接地极；5—漏电保护辅助接地极；6—电缆；7—电缆接地层；8—中央变电所；9—采区变电所；10—配电所；11—电缆接线盒；12—连接导线；13—接地导线；14—采煤机组；15—输送机
井下各个电气设备的金属外壳，铠装电缆的钢带（或钢丝）和铅包，均应通过单独的连接导线与接地母线或辅助接地母线连接。连接导线和接地导线均应采用断面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌铁线）或断面不小于25mm2的裸铜线。对于移动式电气设备，应用橡套电缆的接地芯线进行连接，并要求每台移动式电气设备与总接地网或局部接地极之间的接地电阻，不得超过1欧。
形成接地不仅降低了接地电阻，而且也能防止不同电气设备，不同相同时碰外壳带来的危害。 井下保护接地网包括：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。 此外，与漏电保护装置配合用的电缆屏蔽层，也应可靠接地。低于或等于127伏的电气设备的接地导线和连接导线，可采用断面不小于6mm2的裸铜线。 禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线或接地导线。
二、井下保护接地系统
主接地极，一般设在主、副水仓或集水井内，但必须各段一块。其面积应不小于0.75m2，厚度用不小于5mm的钢板制成。当矿井水为酸性时，还应加大其厚度或镀耐酸金属或用耐腐蚀钢板。如果矿井水为含酸性，应采用锅炉钢板作为接地极材料。与主接地板相连的接地母线，采用截面不小于100mm2镀锌扁钢或截面不小于50mm2的裸铜线。
1、主接地极
如果矿井有多个水平时，各个水平应独立设置主接地极；若有几个水平时，不能设立主接地极的水平，应与有主接地极的水平形成接地网。为保证一个水仓的清理，两块接地极必须分设在两个水仓或两个水仓的集水井内。主接地极板安装方式如上图所示。
2、局部接地极
根据《煤矿安全规程》规定，下列地点应装设局部接地极；
⑴采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。
⑵装有电气设备的硐室和单独装设的高压主电气设备。
⑶低压配电点或者装有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，至少应分别设置1个局部接地极。 ⑸连接高压动力电缆的金属连接装置。
局部接地极可设于巷道水沟或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m钢管制成，
管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板；也可以用直径不小于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根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋深不得小于0.75m。便于往里灌盐水，以降低接地电阻值。局部接地极接地引线应采用断面不小50mm２的镀锌铁线或25mm２的裸铜线。
⑴接地母线 连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须应设置接地母线。采区变电所、采区配电点、其他机电硐室和几个水平电网的连接地线都必须应设置辅助接地母线。连接主接地极的母线，应采用截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2扁钢。
⑵连接地线 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。
橡套电缆的接地芯，除用作监测接地回路外,不是兼作其他用途；与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，应可靠接地。 禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地线。每台设备均需用单独的连接导线与总接地网（包括接地母线、辅助接地母线）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、接地导线直接与局部接地极的连接均要焊接。若采用其他形式的连接，其连接处不得产生接触电阻，否则应采取相应措施。
1、主接地极安装 主接地的构造及安装，见如下示意图，两块主接地极应分别设置在主、副水仓或集水井内，并保证其工作时总是浸没在水中。主接地极的接地导线必须焊接。悬挂时不得使接地干线与接地极板连接处承受太大的拉力。并应装有专门提取接地极板的牵引装置，以便随时能取出检查。
1—吊环；2—吊绳；3—连接螺栓；4—辅助母线（4X25扁钢）；5—主接地极板；6—吊绳孔；7—接地导线（引至接地母线）
安装时，应保证接地母线和主接地极连接处不受较大拉力，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。与主接地板相连的接地母线，采用截面不小于100mm2镀锌扁钢或截面不小于50mm2的裸铜线。
采区变电所、配电点、固定机电硐室、高压接线盒、母线盒、单独设置的固定高压配电装置等，都必须装设局部接地极。但为了减少在工作面设备的漏电流，工作面移动电气设备不设置局部接地极。 局部接地极最宜埋设在巷道的排水沟中或其它潮湿的地方 ，埋设在巷道的排水沟中的局部接地极见如下图：
1—埋设在潮湿地方的钢板接地极
2—放在水沟中的角钢接地极
3—接地导线
4—局部接地极
局部接地极用面积不小于0.6m2，厚度不小于3mm的镀锌或镀锡钢板制成。当使用铁管作局部接地极时，直径不得小于35mm。长度不得小于1.5m、在管子上至少要钻20个直径不小于5mm的透眼，便于往里灌盐水，以降低接地电阻值。局部接地极接地引线应采用断面不小50mm2的镀锌铁线或25mm2的裸铜线。
采区变电所、机电硐室以及配电点，都设有辅助接地母线。将所有电气设备的金属外壳及铠装电缆的铠装层，用连接导线接到辅助接地母线上，辅助接地母线再通过接地导线接到局部接地极上。
局部接地极板平放在水沟深处，下面垫一层约50mm厚的砂子，上面盖一层约150mm厚的砂、石混合物。如上图所示。铁管局部接地极应垂直埋入潮湿的地中。铁管的周围须用砂子、木炭和食盐混合物填满。砂子和食盐的比例按体积约为6：1。
管状局部接地极 管状局部接地极，必须垂直打入潮湿的地中（偏差不大于15度），其埋在地下部分的长度不得小于1.5m，地面部分应留有100mm以上的焊接长度。外露的部分应留有100mm以上，以便于检查，如下图中所示。
双根管状接地极
两根长度不得小于0.75m，且垂直于地面（偏差不得大于15度）埋设在潮湿的地方，两管之间相距5m以上，地面部分应留有100mm以上的焊接长度。其安装见下图
3 、电气设备的接地方法
(1)变压器的接地方法
用连接导线把变压器高低压侧铠装电缆的钢带和铅皮，分别接到变压器外壳专供接地的螺钉上，然后再将该螺钉与接地母线（或辅助接地母线）相接。如用橡套电缆时，则应把电缆的接地芯线接到进出线接线装置的接地端子上，然后再将变压器接地。
(1)变压器的接地方法
橡套电缆的接地线芯与接线盒（箱）内的接地螺钉连接，然后再将电动机外壳上接地螺钉连接到接地母线（或辅助接地母线）上，如用铠装电缆时，则应将其端头的钢带（钢丝）和铅皮直接同该接地螺钉连接。禁止把电动机的底脚螺栓当作外壳的接地螺钉使用。
1—接线盒内的接地螺钉；2—接地螺钉；3—橡套电缆的接地线芯；4—橡套电缆；5—连接导线（接至接地母线或辅助接地母线）；6—连接导线；7—铠装电缆
高压防爆开关的各个进出口的电缆头需要接地的部分（如金属铠装外皮、铅包或接地线芯），应分别用连接导线汇集到配电箱底架（外壳）的接地螺钉上，然后再用连接导线将其与接地母线（或辅助接地母线）相连，也可将各个电缆头的接地部分直接与接地母线（或辅助接地母线）相连，如图中虚线所示。
1—接地螺钉
2—连接导线3—铠装电缆
4—引至接地母线或辅助接地母线
禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。见下图
图a为错误的串联接地方式
图b为正确的接地方法。
a—错误的 接地方式
b—正确的 接地方式
电缆的钢带和铅包用裸铜线绑扎或用铁卡环卡紧时，应沿电缆轴向把铅包二或三等分割开，并倒翻180度，把铅皮紧贴在钢带上，铅皮与钢带接触处应打磨光洁，铁卡环的宽度不得小于30mm。如用裸铜线绑扎时，沿电缆轴向绑扎的长度不得小于50mm。
a—采用镀锌扁铁的连接方法；
b—采用裸铜线的连接方法；
c一铠装电缆接地用的铁卡环
1—铅皮；2—钢带；3—接地导线；4—镀锌铁卡环；5—镀锌扁钢；6—裸铜线
移动变电站的接地，应先将高、低压侧橡套电缆的接地芯线分别接到进线装置的内接地端子上，用连接导线将高压侧电缆引入装置上的外接地端子与高压开关箱的外接地端子连接牢固；再将高、低压侧开关箱和干式变压器上的外接地螺钉分别用独立的连接导线接到接地母线（或辅助接地母线）上
若局部接地极周围比较干燥，应用坑埋式，坑填有砂子、木炭和食盐的混合物，食盐和砂子的体积比例为1：6 。
有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备的保护接地，每班交接班时必须进行一次表面检查。其他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将浸在水沟中的局部接地极提出来，进行详细检查一次。矿井水含酸性较大时，应适当增加检查次数。 进行检查时，应着重检查连接情况和锈蚀情况。发现问题，应及时处理。对那些震动性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。 需要特别注意的是，凡电气设备的保护接地，因损坏而未修复以前，禁止向其送电。
井下接地电阻的测量，由电气管理人员（专人）负责，每季度对接地网接地电阻值至少测定一次，并记录，以备查阅。新安装的接地装置，使用前要进行测量。 在进行接地电阻测量时，一般使用便携式仪表，若在有瓦斯及煤尘爆炸的矿井测量，应使用本质安全仪表。否则必须采取一定的安全技术措施。
结束图：谢谢大家
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