矿山井下保护接地网的分析与优化

惠清龙

(浙江省长兴县白象硅灰石矿有限公司， 浙江湖州市 313100)

0 引言

目前矿山井下所采用的系统为中性点不接地系统(IT系统)。该系统允许在发生单相接地的情况下仍能运行不超过两个小时。这对井下负荷的绝缘提出了很高的要求。同时井下巷道狭窄、灰尘较大加之其潮湿的环境及部分矿山井下存在有直流负荷(如直流牵引)，工作人员在这种环境下，触电的概率大大增加，因此，井下的保护接地问题值得重视。

1 井下交流接地总网

对于只有交流负荷的井下配电系统来讲，其井下接地网的敷设方法已相当成熟，一般在井下主副井水仓至少各设置一主接地极，根据经验，建议在副井井底水涡处增加一处主接地极，因为副井经常作为井下电缆及提升机、主排水管道的主要通道，在检修时，维修人员的工作空间狭小，容易发生触电危险。局部接地极主要布置在变电所硐室进出线附近的排水坑、连接动力电缆的每个金属接线盒、巷道内固定照明设备的接线盒及工作面配电点。井下交流接地主网敷设如图1所示。

此外，合理而有效的等电位连接除了能保护设备和人身安全外，图1中副井泵房与副井水涡之间的等电位连接，还能减少对弱电系统的电磁干扰。

2 直流接地辅网

对于井下存在直流牵引网络或其他直流设备的矿山而言，并没有具体的规范指导，目前通用的做法是按照交流接地网进行敷设布置，这种做法存在的问题也是显而易见的。根据矿山电力设计规范(GB50070－2009)6.2.10 中，整流装置、直流配电装置的金属外壳应接地。在接地电流流经直流接地继电器前的全部直流接地母、支线应与地绝缘，且不应该与交流设备的接地母线、建筑物钢筋、金属管道及金属构件等有金属连接。该条规范表明交直流不能混用接地网，直流接地网混入交流分量会影响直流接地继电器，导致其误动作，影响配电系统的安全运行。因此，笔者提出直流接地辅网的概念，作为直流负荷专用接地网。例如，直流牵引变电所可采用如图2的接地系统。

图1 交流主接地网

由图2可以看出，直流接地继电器并接在直流接地干线到总接地网的连线上，一般选用DL－11/100型。接地扁钢一般可选用60mm×4mm规格。图2中，直流接地网与交流接地之间通过扁钢进行连接，为达到交直流分开的目的，以使直流接地继电器有更高的动作可靠性。笔者认为可在直流接地网与交流主接地网连接处加入局部接地极，其具体做法如图3所示。

综合上述，井下如有采区－牵引合建变电所，需存在这样的一种直流接地辅网，而该直流接地辅网在接入直流接地继电器前应与地及交流接地网严格绝缘，可采用绝缘材料充当中间介质或者直流接地辅网刷一层绝缘涂料，并定期通过实验方法对该直流接地辅网的对地电阻值进行检测。接地辅网的相关布置如图4所示，由整流柜引出至接地辅网小电缆沟内，由馈线柜出线与总接地网连接，并在连接处打入局部接地极。

图2 直流系统接地示意

图3 直流接地继电器安装

图4 直流接地辅网布置

3 直流接地辅网选材

交流接地总网所选用的接地线及主接地极、负接地极的材料与尺寸均是根据功率等效原则，按照矿山电力设计规范(GB50070－2009)4.6.5中任一点测得的接地保护电阻值不应大于2Ω的要求进行材料的规格选择，即交流接地网所用材料的选型标准同样适用于直流接地辅网，即:

(1)直流接地辅网局部接地极应采用直径不小于35mm、长度不小于1.5m、厚度不小于3.5mm的钢管，钢管上至少钻有20个直径不小于5mm的孔以便于往里灌盐水，并竖直插在1.5m深、湿或定期浸湿的钻孔中，这样可以有效降低局部接地极的电阻值;

(2)直流接地辅网母线应采用断面不小于50 mm2、厚度不小于4mm的镀锌扁钢，或直径不小于12mm的镀锌圆钢;

(3)直流接地辅网与交流接地总网的连接线应采用断面不小于48mm2、厚度不小于4mm的镀锌扁钢或直径不小于8mm的镀锌圆钢。

4 结论

本文分析了矿山井下保护接地网的敷设布置方法，给出了交流接地总网的一些优化。提出了在含直流负荷情况下直流接地辅网的概念，并以采区－牵引合建变电所为例给出了直流接地辅网的敷设方法，阐明了直流接地辅网存在的意义。这为矿山井下保护接地网赋予了更加全面的含义，也为矿山井下电力系统的安全运行提供了更加安全的保障。

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［3］ 王衍吉，李秀琴.浅谈岩金矿山井下电气设备的保护接地［J］.黄金，2009(12):37 －39.

［4］ 孙景博郝龙豹.浅谈煤矿井下保护接地技术［J］.煤矿现代化，2010(4):109－110.

［5］ GB50070 －2009.矿山电力设计规范［s］.