井下接地保护技术研究(一)

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摘要：我国目前矿山所采用的配电系统多为中性点不接地(即TT)系统，在中性点不接地的供电系统中，人身触电电流值IH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。由于矿山井下工作环境恶劣，矿井巷道狭窄，地面潮湿，矿山设备随作业面的变化需经常移动，对地电位有变化，矿山供电系统中还混合使用交流电和直流电，更使这个问题复杂。因此，解决好矿山设备的接地保护也更具有一定的现实意义。
关键词：煤矿保护接地接地体中性点不接地系统
1保护接地的必要性
在煤矿井下总接地电网是高、低压电气设备共用的高压电网的单相接地电流远大于低压电网，因此，井下总接地网电阻主要取决于高压电网的单相接地电流。但在中性点不接地系统中，此电流又与高压电网对地电容有关，电网愈大(包括电缆、架空线路)，电容就愈大。
若此电容大至使单相接地电流超过20A（《煤矿安全规程》规定此电流应不大于20A)，则将超过人身允许的最大接触电压40V（《煤矿安全规程》规定接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω，每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1Ω。)，将威胁到人身安全。
为此，应根据单相电流的大小，适当降低总接地网的电阻值；或采用其它措施以减小电网对地的电容电流。目前常用中性点经消弧圈接地方式来补偿电网对地的电容电流。
2接地保护的电阻计算
2.1单根垂直接地体的接地电阻
单根垂直接地体的接地电阻的理论计算公式：
R=0.366Lg，(1)
式中，R为接地体接地电阻，Ω；L为接地体长度，m；ρ为土壤电阻率，Ω；d为接地体的外径或等效外径，m。
常用的简化公式有：
R≈0.3ρ(2)
R≈ρ/L(3)
式中的符号含义同前。
在实际工程中，接地体的材料有角钢、圆钢和钢管三种，(2)式、(3)分别简化为：
2.1.1角钢接地体。取L=2.5，规格40mm×40mm×4mm，即宽b=40mm，等效为0.84b=0.0336m，代入式(1)计算可得：
R=0.36ρ，或R=0.91ρ/L
2.1.2圆钢接地体。取L=2.5m，d=0.025m，
代入式(1)计算可得：
R=0.38ρ，或R=0.95ρ/L
2.1.3管体接地。取L=2.5，d=0.6m，代入(1)式可得：
R=0.32ρ或R=0.81ρ/L
为切实保证接地装置接地电阻的要求，接地电阻计算值宁可适当偏大而不宜偏小。如果接地电阻计算偏小，则设计出来的接地装置可能达不到限定的接地电阻值要求。建议单根垂直接地体的电阻简化计算公式采用式(2)。
2.2单根水平接地体的电阻计算