各种接地系统

接地制式按照配电系统和电气设备的不同接地组合分类。

按照IEC60364规定，接地系统一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。

第一个字母：表示电源中性点对地的关系T：直接接地I：不接地，或通过阻抗与大地相
连第二个字母：表示电气设备外壳与大地的关系T：独立于电源接地点的直接接地N：表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连后续字母：表示中性线与保护线之间的关系C：表示中性线N与保护线PE合二为一（PEN线）S：表示中性线N与保护线PE分开C－S：表示在电源侧为PEN线，从某一点分开为中性线N和保护线PE低压配电系统有三种形
式：■TN系统■TT系统■IT系统 2.不同接地系统的组成及特点：■TN系统的组成及特点在TN系统中，所有电气设备的外壳接到保护线（PE）上，与配电系统的中性点相连（若无中性点，即变压器二次侧三角形连接或未引出中性点，可将变压器二次侧绕组的一相接地，但该接点不能用作PEN线）。

保护线应在每个变电所附近接地，配电系统引入建筑物时，保护线在其入口处接地。

为了保证故障时保护线的电位尽量接近地电位，尽可能将保护线与附近的有效接地体相连，如必要，可增加接地点，并使其均匀分布。

其特点是故障电流较大，仅与电缆的阻抗大小有关。

出现绝缘故障时，需要短路电流保护装置瞬时断开电路。

国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统分为如下三种：□TN－C □TN－
S □TN－C－S 注：对电网来说，当铜导线截面积≤10mm2，铝导线截面积≤16mm2时，必须采用TN－S系统，而不允许采用TN－C系统。

下面介绍其组成及特点： 2.1 TN－C系统：本系统中，保护线与中性线合二为一，称为PEN线。

优点：□TN－C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用。

□发生接地短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电器瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全缺点：□线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利□PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆
炸□PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围□不能使用剩余电流保护装置RCD（由于检测不出漏电流，RCD会拒动），因此绝缘故障时，不能有效地对人身和设备进行保护 2.2 TN －S系统本系统保护线（PE）和中性线（N）分开优点：□正常时PE线不通过负荷电流，适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合□民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN －S系统，既方便，又安全□如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险缺点：□由于增加了中性线，初期投资较高□TN－S系统相对地短路时，对地故障电压较高 2.3 TN－C－S系统在系统某一点起，PEN分为保护线和中性线，分开后，中性线（N）对地绝缘（注：PEN线分开后，不能再合并）优点：□适用于工矿企业供电，前面TN－C系统可满足固定设备的需要，后端TN－S系统可满足对电位敏感的电子设备的需要□民用建筑中，电源线路采用TN－C，进入建筑物后，采用TN－S系统，可确保TN－S系统的优点 2.4 TT系统的组成及其特点：TT系统的变压器或发电机的中性点直接接地，电气设备的所有外壳用保护线连在一起，接在与电源中性点独立的接地点。

如下图所示：优点：□电气设备的外壳与电源的接地无电
气联系，适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备□故障时对地故障电压不会蔓延□接地短路时，由于受电流接地电阻和电气设备接地电阻的限制，短路电流较小，可减小危险缺点：□短路电流小，发生短路时，短路电流保护装置不会动作，易造成电击事故□短路保护装置的过电流保护不能提供绝缘故障保护，需采用剩余电流保护器RCD进行人身和设备安全保护 2.5 IT系统的组成及特点：IT系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。

优
点：□单相接地第一次故障时，故障电流小，可不切断电源，警报设备报警，通过检查线路消除故障，供电连续性较高，适用于大型电厂的厂用电和重要生产线用电□可采用剩余电流保护器（RCD）进行人身和设备安全保
护缺点：如果消除第一次故障前，又发生第二次故障，如不同相的接地短路，故障电流很大，非常危险，因此对一次故障探测报警设备的要求较高，以便及时消除和减少出现双重故障的可能性，保证IT系统的可靠性。

2.6 接地系统中性线保护以下情况选用4极开关断开中性线：■TT和TN系统的中性线截面积小于相线■终端配电中避免中性线、相线接反中性线必须有保护和能分断：■IT系统中进行第二次故障保护的装置，防止中性线第一次故障后引发二次故障■在TT和TN－S系统中，中性线的截面积小于相线的截面积■所有接地系统中，会产生3次或多次谐波电流的场合（尤其是中性线截面积减少时）在TN－C系统中，中性线也是保护线不能断开，由于负载电流不平衡和绝缘故障电流，会产生危险的中性点电压偏移。

为此，用户必须做好等电位连接和每个区域的接地。

2.7 接地系统的选择：选择接地系统应根据电气装置的特性、运行条件和要求以及维护能力的大小，综合用户和设计安装人员的意见因地制宜地选用。

只要符合安装和运行规范要求，三种接地系统是等效的，没有什麽优先级。

选择接地系统的步骤：■首先，为保证最大的安全性和灵活性，三种接地系统可以应用在同一供电电网中。

如下图所示，不同接地系统的串联连接和并联连接：■必须遵守当地标准和法规的规定■弄清楚用户的要求和现有的维护资
源：□运行连续性要求□是否有维护服务□是否有火灾危险 3.系统选择及应用 3.1 通常按照如下方式选择：□运行连续性要求较高有维护服务的场合：选择IT系统□运行连续性要求较高无维护服务的场合：无完全满意的选择，可选择TT系统（其跳闸选择性易于实现）或选择TN系统（减少危险）□运行连续性要求不重要并且有维护能力：选择TN－S系统?易于快速维修和扩展? □运行连续性要求较低无维护服务的场合：选择TT系统□有火灾危险的场合：可选择IT系统（有人员维护）或选择TT系统（使用0.5A的剩余电流保护装置） 3.2 特殊电网和负载的选择：□对于线路长，泄漏电流大的电网：选择TN－S系统□有备用电源的电网：选择TT系统□对大的故障电流比较敏感的负载（电机）：选择TT或IT系统□绝缘等级较差（电炉）或有大型高频滤波的设备（大型计算机）：选择TN－S系统□控制和监测系统：选择TT（通讯设备间可进行等电位连接）或IT系统（运行连续性高）
11、矿山供配电有哪些安全要求？
答：对矿山供电有以下基本要求。

（1）供电可靠：对矿山企业的重要负荷，如主要排水、通风与提升设备，一旦中断供电，可能发生矿井淹没、有毒有害气体积聚甚至坠罐等事故。

采掘、运输、压气及照明等中断供电，也会造成不同程度的经济损失和人身事故。

根据对供电可靠性要求的不同，矿山电力负荷分为以下三级：
1）一级负荷。

凡因突然中断供电会造成人员生命危险，重要设备损坏报废，造成重大经济损失的，均属一级负荷，如矿井的主排水泵，有爆炸危险的矿井主通风机和竖井载人提升机等。

对于一级负荷应采用两个独立的电源，即双回路供电，保证供电的连续性。

2）二级负荷。

凡因突然停电会严重减产，造成较大经济损失的为二级负荷，如井下和地面生产系统的主要设备等。

二级负荷的供电线路一般应设一回路专用线路，有条件的可采用两回路线路。

3）三级负荷。

凡不属于一级和二级负荷的为三级负荷，如机修厂、生活福利设施等。

对它们的供电一般采用单回路供电线路。

（2）供电安全：必须按照安全生产规程的有关规定进行供电，满足矿山生产的特殊环境，确保安全生产。

（3）供电质量：供电质量主要是衡量供电的电压和频率是否在额定值和允许偏差范围内，因为用电设备的确在额定值下运行性能最好。

供电电压允许偏移范围为±5%，电压偏移增大，用电设备性能恶化，严重时会造成设备损坏。

（4）供电经济：从降低供电设施、器材的建设投资和减少供电系统中的电能损耗及维护费用等方面考虑，以求供电的经济性。

12、保证矿山供电安全的基本要求是什么？
答：（1）绝缘和屏护：为了避免带电体之间或带电体与人体及其他导电体的接触而发生短路、触电等事故，必须将带电体绝缘。

电气设备的绝缘性能主要是以绝缘电阻、耐压强度等指标衡量。

为防止人体接近或触及带电体，用遮拦、护罩、护盖等将带电体隔离开来，就是屏护。

用金属材料制成的屏护装置要与带电体良好绝缘并接地或接零。

（2）安全距离：为了防止意外的人和车辆等接近带电体及防止电气的短路和放电，规定
带电体与别的设备和设施之间，带电体相互之间均需保持一定的安全距离，简称间距。

在露天矿场内，高压输电线架设高度与各种机械设备的最大高度之间不得小于2米，低压输电线不得小于1米。

（3）载流量：载流量是指导线或设备的导电部分通过电流的数量，假若通过的电流数量超过了安全载流量，就会导致严重发热，以致损坏绝缘，损伤设备（电线），甚至可能引起火灾。

因此在选用和装设线路和设备时必须使正常工作时的最大电流不超过安全载流量。

（4）安全标志：电气安全标志有示警告用的，有区别各种不同性质或用途用的。

警告用的一般是警告牌，如“有人工作、禁止送电”等。

表示不同性质或用途的一般是用不同颜色来表示。

13、保证井下安全用电的预防措施是什么？
答：（1）按照允许温升条件正确选择、使用、安装电气设备和电缆线路。

（2）设置漏电保护，及时切除具有危险性的漏电网路，确保人身及生产安全。

（3）合理选择电气设备的额定值，以适应设备的需要，保证电气设备安全运转。

（4）加强日常运转的维护工作，要求值班人员经常注意电器运行情况，注意日常的检查修理。

（5）保证电气设备的安装质量，电缆敷设要严格按照规定要求进行。

（6）变压器油压应定期取样试验、检查。

当绝缘性能降低时，可进行过滤和再生处理，并经耐压试验合格后，才能使用。

（7）井下照明必须有保护罩或使用防爆日光灯。

14、井下电气设备有几种类型？
答：由于井下的环境条件比较特殊，并且各个地方的环境条件又有不同。

因此，井下用的电气设备和地面用的不一样。

主要有以下几种类型：
（1）矿用一般型电气设备
这种电气设备的特点是：导电部分都由封闭的外壳加以隔离，外壳的机械强度较高，能防止水滴入或溅入，有专用的接线匣，绝缘部分有防潮特性。

这种电气设备可在瓦斯矿井中的井底车场、总进风道和主要进风道中使用。

（2）隔爆型电气设备
这种电气设备除了有矿用一般型电气设备的特点以外，其外壳还具有隔爆性能。

既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。

因此，它适用于有沼气、煤尘爆炸危险的场所。

（3）增安型电气设备
这种电气设备是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，再采取措施提高安全程度，以避免在正常或认可的过载条件下出现这些现象的电气设备。

这种设备不适用于煤与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域，也不适用于瓦斯矿井的总回风道、主要回风道、采区回风道、工作面和工作面进风、回风道。

（4）本质安全型电气设备
这种电气设备全部电路均为本质安全电路。

所谓本质安全电路，是指在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。

15、矿山采掘工作场所为什么采用中性点不接地的供电方式？
答：中性点接地供电方式是指将变压器的中性点通过金属接地体与大地相接。

中性点与大地绝缘则称中性点不接地方式。

当电网一相接地时，中性点接地系统即为单相短路，短路点将产生很大的电弧，在有瓦斯的矿井内，会引起瓦斯爆炸；短路电流在大地流通时，易引起电雷管爆炸事故。

而中性点不接地系统只要保持较高的对地绝缘电阻，接地电流就比较小。

此外，在中性点不接地的供电系统中，若人体触及一相带电导体时，通过人身体的电流是从电网的一相经过人身入地，再经过其他两相对地绝缘电阻和对地电容回到电网其他两相，由于此种条件下对地绝缘电阻较高，所以限制住过大的电流，对人体的触电危害就小。

而中性点接地供电系统中，当人触及一相带电体时，人体跨接电网的相电压，流过人体的电流远远超过极限安全电流。

对人是很危险的。

由于矿山环境恶劣，对安全用电要求高，所以安全规程规定井下配电系统和露天采矿场内采用中性点不接地方式。

16、矿山电气设备为什么要接地？
答：运行中的电气设备可能由于绝缘损坏，而使它的金属外壳以及电气设备所接触的其他金属物上出现危险的对地电压。

人体接触后，就有可能发生触电事故。

为了避免触电事故的发生，最常用的方法是接地。

就是把电气设备中正常情况下不带电的金属部分通过接地装置（由接地体和接地线组成）进行接地。

一旦发生绝缘损坏，而使金属外壳（构件）带电，人触礁及外壳时，由于接地装置的分流作用，通过人体的电流就大大减少。

如果电气设备接地良好，则接地电阻比人体电阻小得多，分流作用越大，通过人体的电流越小，保护作用就越大。

矿山利用接地干线、支线或铠装电缆的金属外皮和橡套电缆的接地芯线，把所有需要接地的设备和局部接地极，与设在水仓中的主接地极（不少于两组）相连，形成接地网，以降低系统的接地电阻。

也可防止不同电气设备不同相位同时碰壳接地时产生的短路电流较小，而不足以使过流保护装置动作，造成可能导致的设备及电气火灾事故。

保护接地装置必须齐全可靠。

井下接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2欧姆。

每一移动电气设备至接地干线的接地导线电阻，不得大于1欧姆。

设在水仓或水窝内的主接地极，应采用面积不少于0.75平方米，厚度不小于5毫米钢板制成。

设置在排水沟中的局部接地极，应采用面积不少于0.6平方米的钢板制成，并应平放在水沟深处。

设置在其他地点的局部接地极，应采用直径不小于35毫米，长度不小于1.5米钢管制成，并直埋于地下，钢管上至少有20个直径不小于5毫米的孔。

17、电气事故的原因及预防措施是什么？
答：矿山在供电、用电过程中，往往会发生触电，火灾，爆炸和设备损坏等事故，其原因除了矿山环境条件十分恶劣、电气设备线路容易损坏等客观因素外，从电气工作角度，主要有以下几方面的原因；
（1）作业人员缺乏安全用电知识，违反电气安全操作规程；
（2）电源电压、电气设备等方面的选用与所处的环境条件不相符；
（3）使用了安全性能不合格的设备、器材，缺乏必要的安全保护装置；
（4）设备使用不当，超载运行或强行起动。

（5）设备和线路安装不合格，检查、维修不善，带病运行等等。

根据电气事故的原因和电气安全技术的特点，从技术上、组织上采取的综合措施主要有以下几方面内容：
（1）加强电气安全的组织管理工作，搞好电气作业人员的安全技术培训，严格执行电气安全操作规程。

（2）电气设备要有良好的安全性能，满足保证电气安全基本要素的要求；
（3）根据作业场所的工作条件，采用相应等级的电压和安装适合场所要求的电气设备。

（4）采用合理的中性点连接方式，并选择与之相适应的电气保护形式。

（5）采用各种电气保护装置，使用合格的电气安全用具。

（6）搞好设备和线路的检测与维修，使其保持良好的状态。

18、矿山为什么要采用漏电保护装置？
答：在中性点不接地系统中，当电网一相接地时，往往不容易发现。

如果人体触及另一相带电体，则人身跨接于电网的线电压，通过人身的电流较之中性点接地的供电系统还要大3倍，具有更大的危险性。

为此，必须装设漏电保护装置。

漏电保护装置的主要部分是漏电继电器，其动作电阻值的整定是依据电网漏电时，通过人体的极限电流（30毫安）作参考，计算出来的。

对于不同的电网电压，漏电继电器动作电阻值不同。

井下漏电继电器一般安装在采区变电所或采场附近的配电点，对电网绝缘进行监视。

当电网绝缘下降（漏电）到一定数值或接地时，漏电继电器就动作，并在极短的时间内将电源总开关自动切断。

当人身触电时，漏电器也将动作。

低压电网的绝缘监视，也可用三只规格相同的电压表来实现。

这三只电压表的一端分别接在电源线上，另一端连结在一起，并接地。

电网对地绝缘正常时，地与中性点之间的电压为零，三相对地电压平衡，三只电表读数相同，均为相电压。

当一相接地，或绝缘损坏时，该项相电压表读数急剧降低，另两相显著升高。

为了能在远处监视绝缘状态，可在三个电压表的接地端串接一个声光信号。

在一相接地或绝缘下降到一定值时发出报警信号。

19、井下常见的漏电故障有哪些？
答：井下常见的漏电故障有：
（1）运行中的电气设备绝缘部分受潮或进水，电缆长期浸泡在水中，使与地之间的绝缘电组下降到危险值以下，造成一相接地漏电。

（2）铠装电缆受机械或其他外力的挤压、砍砸、过度弯曲等而产生裂口或缝隙，长期受潮气或水分侵蚀，使绝缘损坏而漏电。

（3）电缆与电气设备连接时，由于火线接头压接不牢，封堵不严、接线嘴压板不紧，移动时接头脱落，造成一根火线与外壳搭接，或接头发热烧坏而漏电。

（4）电气设备内部的连接头脱落，由于长期过负荷运行使绝缘损坏造成一相火线接外壳而漏电。

（5）电气设备内部任意增设其他部件，使带电部分与外壳之间的电气距离小于规定值，造成火线对外壳漏电接地。

（6）电缆与电气设备连接时，由于接错线，使一相火线接外壳而漏电。

20、井下常见的电缆故障及预防措施有哪些？
答：井下常见的电缆故障有：
（1）电缆落在地上，甚至浸泡在水中，遇到各种机械性的压力表、挤、刨、刺或砸等使电缆绝缘损坏而漏电或短路的事故。

（2）铠装电缆弯曲半径过小，使电缆的铠甲裂口，铅包裂纹，导致由此侵入潮气或水分，使电缆的绝缘损坏而漏电造成事故。

（3）电缆吊挂位置过低，电车头或矿车掉道时将电缆碰撞坏；电缆吊挂过高，巷道顶板来压时，由于支架变形将电缆挤坏。

（4）鸡爪子、羊尾巴、明接头是造成漏电和相间短路的主要原因之一。

（5）电缆或电缆接头制作质量不合要求，造成相间短路或断线。

（6）回柱绞车钢丝绳或运输机的链板等将电缆拉断。

（7）由于过负荷运行使电缆过热，绝缘老化而损坏。

为了防止发生各种电缆事故，除设计安装应符合技术规程的要求外，还必须按规定悬挂；高度、强度适当；使用中还要定期巡回检查，出现可能危及电缆的情况时，应立即采取防护措施；应定期测定其绝缘电阻，按规定作预防性绝缘性能试验，发现问题或缺陷，及时汇报处理；必须正确地设置漏电、过负荷和短路保护装置，并保证其动作可靠。

21、井下常见的电气短路事故及预防措施有哪些？
答：井下常见的短路事故及产生原因有：
（1）电缆放炮（爆炸）。

电缆放炮或爆炸，就是发生了两相或三相短路，这时将发出较大的爆裂声。

产生这种短路事故的主要原因是：制作电缆接头时工艺质量不合格，常在三叉口发生短路；由于矿车掉道等机械性撞、压、挤，放炮崩等原因，使芯线绝缘损坏击穿而发生短路；铠装电缆由于弯曲过度使铠装层和铅包层发生裂纹、受潮气侵入后发生短路。

（2）变压器、电动机、开关等电气设备内部发生短路。

产生这种短路事故的原因有：产品质量不合格，检修质量低劣，由于金属工具遗忘在设备内部造成相间短接或长期闲置绝缘受潮，投入运行前又没有按规定作必要的绝缘性能试验，一送电就使绝缘击穿而造成短路事故。

（3）三相短路接地线没有拆除就送电造成三相短路。

电气设备停电进行维修或处理有关问题时，为了安全，按规程要求，必须将三相短路接地以后才能在设备上工作。

如果忘记拆除这种短路接线就送电，会立即发生短路事故。

（4）不同相序的二路电源线或两台变压器如果并联运行，立即造成相间短路。

两路电源线或两台变压器并联时，必须按相序相同的原则进行连接，连接前必须找好同相序，如果相
序不同，必然造成相间短路。

（5）加在电器上的电压过高（即过电压）使电气设备的绝缘击穿而发生短路。

22、井下常见的人身触电事故有哪些？
答：触电事故是人身触及带电体或接近高压带电体时，有电流通过人身而造成的。

触电对人身破坏很大，其主要伤害为电击和电伤。

电击是人身触电后，人体构成了电路的一部分，电流通过人体，引起热化学作用，电解血液，刺激人的呼吸器官，心脏和神经，使其受到破坏。

电伤是指通过人身的电流很大时，烧伤人体，包括电弧烧伤、烫伤及电烙印等，更有甚者，会造成触电死亡。