简议煤矿井下接地保护系统的安装及要求

王森田

摘 要：煤矿井下电气设备的接地保护是保证井下安全的必要条件，其保护作用的有效发挥，保证了现场操作者的生命安全。基于此，本文简述了煤矿井下接地系统安装的必要性以及接地保护系统在煤矿安全生产中的作用，对煤矿井下接地系统的安装及其要求进行了探讨分析，并论述了井下机电设备局部接地的问题及其安装使用管理。

关键词：煤矿井下接地系统；安装；必要性；作用；要求；问题；

一、煤矿井下接地系统安装的必要性

煤矿井下作业环境恶劣，作业空间有限，人身直接碰触电气设备的机会较多，加之巷道空气湿度大，机电设备外壳容易锈蚀，顶板掉矸等机械损伤经常会损坏电缆绝缘，诱发漏电、短路等电气故障，而电气设备一旦带电，将有可能造成人身触电事故，并且电气故障产生的电气火花可能会引发瓦斯、煤尘爆炸，影响操作人员的安全。因此，接地保护作为煤矿井下电气设备三大保护之一，对保证井下安全供电显得尤为重要。

煤矿安全规程规定电压在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（钢丝）、铅皮（屏蔽护套）等必须有保护接地。

二、接地保护系统在煤矿安全生产中的作用

接地保护的原理是用导体将电气设备外壳通过接地体与大地连接起来，当人员触电时，接地体和人员将作为两个并联导体，漏电电压将通过人体和接地体这两个并联导体与大地构成回路，将电流导入大地，而通常人体电阻远大于接地电阻，所以接地体将起到分流作用，来保证触电人员不会受到大电流的伤害。通过人身的电流与通过接地体的电流关系如图：

Rgr ——接地极的接地电阻，要求Rgr≤2Ω；

Igr——流过接地极的电流，A。

接地电阻Rgr越小，则流经人体的电流Ima就越小，大部分电流通过接地极流入大地。

可见有了接地保护后，人体触及带电设备外壳时，设备外壳与大地之间的电流的路径是接地装置和人体所形成的并联电路。接地电阻越小，通过按地装置的电流越大，在人体电阻一定的情况下，通过人体的电流就越小，有了接地装置，当带电导体与带电体外壳连接后，接地电流通过导体流入地下，同时，设置接地装置电阻，可减少人体分担的电流，达到安全电流30mA以下，以保证触电人员的安全。

井下保护接地的侧重点在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严重程度。假设没有接地保护，电气设备发生缺相或相间短路等故障后，人体一旦触碰电气设备，就会导致电流通过人体，直接与大地接通，这时强电流将只通过人体形成，造成人体触电事故，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，从而避免引爆瓦斯、煤尘的危险。

三、煤矿井下接地保护系统的安装及其要求

接地保护是为了降低电气装置外露导电部分和装置外导电部分在故障情况下可能带的电压，减少对人身的危害。

1、井下在接地保护中又分为主接地和局部接地，煤矿安全规程规定：（1）主接地极应当在主、副水仓中各埋设1块.主接地极应当用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。（2）下列地点应当装设局部接地极：采区变电所（包括移动变电站和移动变压器） ；装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备；低压配电点或者装有3台以上电气设备的地点；无低压配电点的采煤工作面的运输巷、回风巷、带式输送机巷以及由变电所单独供电的掘进工作面（至少分别设置1个局部接地极） ；连接高压动力电缆的金属连接装置。

2、井下保护接地的基本要求。接地装置的连接线应采取防腐措施。结合神华宁煤集团清水营煤矿井下接地系统安装及其要求进行分析。清水营煤矿井下潮湿，巷道错综复杂，11采区变电所10kV电源由高压铠装电缆引入，为整个11采区提供电源。接地装置布置：在11采区水泵房主副水仓各设置了一块厚10mm，1m×1m的镀锌钢板作为主接地极。在其他各配电点和水仓设置局部接地极，局部接地极采用φ50mm，L=1500mm的镀锌钢管，钻20个φ6mm的透孔，并全部垂直埋入巷道底板。若配电点附近有水沟，则一般将局部接地极平放于水沟中，若没有水沟则将局部接地极全部垂直埋入巷道底板。

3、井下接地网的连接形式：清水营煤矿井下高压铠装电缆的铠装层和橡套电缆金属屏蔽层均需与配电装置外壳连接，再通过电气设备的接地端子用-25×4镀锌扁钢与接地极相连接。低压供电电缆一般采用四芯的橡套电缆，其中有一芯与电气设备内接地端子连接，再通过电气设备的接地端子用-25×4镀锌扁钢与接地极相连接。这种接地方式中，利用供电的高、低压电缆中的金属外皮和橡套电缆的接地芯线，把分布在井下中央变电所采区变电所及其他地点的电气设备的金属外壳在电气上连接起来，并与安设于主、副水仓中的主接地极、各配电点的局部接地极、接地母线等和接地导线连接起来组成的，它们共同构成一个井下接地网，保证电气设备不正常运行时的人员以及设备安全。

四、井下机电设备接地存在问题及其安装使用管理

1、井下机电设备局部接地存在的主要问题。（1）局部接地极设在巷道干燥处，没有没置在水沟或潮湿的地方。（2）局部接地板、接地线的制作工艺不符合要求，搭接长度不够等。比如钢管打的穿孔直径或者数量不符合要求，有效面积和厚度不符合要求。制作材料未使用防腐材料并且未做防腐处理等。（3）局部接地极连接处松动后没有及时维修或紧固。

2、井下机电设备局部接地的安装使用管理。（1）明确局部接地极、接地线制作标准。第一、规范局部接地极制作：制作局部接地極时严格按照设计图纸施工。第二、根据局部接地极设置地点确定制作与安装：设置在水沟内的局部接地极，用面积不小于0.6㎡，厚度不小于3mm的钢板或同等有效面积的钢管制作。设置在其他地点的局部接地极采用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的钢管制作或采用直径不少于22mm，长度为1m的两根钢管制作。（2）规范局部接地设计安装使用管理。第一、局部接地极的安装地点按《煤矿安全规程》要求设置。第二、确定局部接地极安装标准：钢板和钢管制作的局部接地极均要求平放于水沟深处，而设在其他地点的接地极必须的局部接地极必须全部垂直埋入巷道底板。第三、规范局部接地装置的配备与供应。煤矿供应部门应统一制作接地装置，解决接地装置使用材料不规范的问题。第四、建立局部接地极使用管理机制。煤矿机电部门应按煤矿安全规程要求，定时测量接地电阻，把对局部接地的检查维护列入日常检修计划，维护单位设立专门维护管理台账，确保局部接地极的完好，且设置在水沟中的局部接地极必须确保水沟中有水。

结束语

综上所述，煤矿井下由于巷道狭窄、场地受到限制，加之井下空气潮湿，并且大部分煤矿存在可燃性气体和粉尘爆炸的危险性，使得电气设备漏电和人员触电的危险程度大大增加，因此为了保障煤矿井下作业安全，对煤矿井下接地系统的安装及其要求进行分析具有重要意义。

参考文献：

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