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气承膜结构全封闭式储煤场接地系统设计
作者:http://www.randishiy  发布于:2019-11-28 08:49   文字:【】【】【】浏览 (209)

电气接地系统是用于保证电气设备正常运行以及建筑设施与人员安全的一套装置, 接地系统分为电力系统的工作接地, 电气设备的保护接地, 以及建筑物的防雷保护接地。根据《交流电气装置的接地设计规范》规定, 低压系统接地型式分为TN 、TT 、IT 三种, 每种型式均有各自的适应场景, 设计时需要根据接地种类科学合理地进行接地材料选择及接地布置, 既安全可靠, 又经济合理。本次设计根据气承膜储煤场的特点分析接地系统设置与安装。

1 气承膜储煤场的特点

以潞安环能股份公司王庄煤矿北煤场为例, 储煤场封闭采用气承膜结构, 储煤场尺寸为130 m×120 m, 配套建设一座10 kV配电室, 考虑到封闭式储煤场有爆炸危险, 本次配电室独立设置, 与储煤场距离大于20 m, 配电室尺寸为17.9 m×8 m×4 m。配电室采用双电源进线, 低压部分采用380 V供电, 共设计4台变压器, 其中2台为风机供电, 2台为储煤场低压设备供电, 低压系统接线形式均为单母分段。储煤场内主要电气设备为运煤胶带、雾炮机、消防水泵、照明及监控系统, 风机设置在储煤场外侧。

气承膜结构相对于轻钢结构具有单位面积投资少, 允许的结构跨度大等多项优点, 目前气承膜建筑形式的储煤棚在全国煤矿、电厂应用逐渐增多, 气承膜储煤场为全封闭式, 相对于轻钢结构储煤棚, 具有以下特点:

1) 储煤场内部为密闭环境, 原煤残存瓦斯持续释放, 容易造成瓦斯积聚, 因此具有发生瓦斯爆炸可能性, 需持续进行通风排除瓦斯;

2) 储煤场内部储存物料主要为煤, 堆取煤作业中造成大量扬尘, 容易造成煤尘聚集, 具有爆炸危险性, 需持续性进行降尘作业;

3) 储煤场气膜为正压运行, 需风机持续为其供风, 以保证气膜内压力;

4) 储煤场内部有非防爆车辆作业, 具有明显的火源, 一旦瓦斯、煤尘积聚, 容易造成爆炸事故;

5) 储煤场内煤具有自燃性, 长时间堆放需要持续对煤堆温度进行监测。

根据以上特点, 结合《建筑设计防火规范》、《爆炸危险环境电力装置设计规范》、《建筑物防雷设计规范》将王庄煤矿北煤场封闭式储煤场划分为丙类生产性厂房, 耐火等级二级, 二类防雷建筑, 储煤区域爆炸危险性区域划分为二区、21区, 区域内所有电气设备要求防爆。配电室按三类防雷设计。

2 接地系统的适用与选择

1) TT系统适用于保护设备较分散, 无法集中设置接地网的地方。

2) TN 接地系统根据PE线的布置方式又分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种, 其中TN-S为从电源端开始, 单独布置一趟PE线, 系统安全性能好, 常用于有爆炸危险、火灾危险性大及其他安全要求高的场所, 由于多设置一趟PE线, 成本较其它系统要高;TN-C-S系统安全性次于TN-S系统, 相对于TN-S节省了供电干线的PE线, 一般工矿企业及民用建筑低压配电场所均采用本系统;TN-C系统安全性能较低, 适用于触电危险性小、用电设备简单的场所。

3) IT 方式供电接地系统一般用于不允许断电的场所, 一般我国煤矿井下均采用IT接地系统。

根据封闭式储煤场具有瓦斯爆炸危险性、不允许长时间断电的特点, 可选择TN-S系统或者IT系统, 考虑储煤场及其配套设施采用大量220 V的电气设备, 建议采用TN-S系统。

3 接地系统设计

3.1 配电室接地设计

配电室内供电系统工作接地和电气设备保护接地、防雷接地共用接地极, 共用接地电阻按照不大于1欧姆设计。总接地端子与总等电位端子箱合建, 并就近与柱内主筋连接, 保护接地、防雷接地、工作接地独立接入等电位端子箱。其中变压器工作接地采用-50 mm×5 mm热镀锌扁钢直接连接等电位端子箱。

依据规范要求, 10 kV配电室可不设人工接地网, 利用自然接地体作为接地极, 但考虑储煤场严格要求持续供电, 尤其是风机对电源要求较高, 本配电室设人工接地环网。室外接地干网距墙基础3 m, 地下埋深1 m, 接地网材料采用-50 mm×5 mm热镀锌扁钢, 沿接地网每隔5 m设置垂直接地极。室内接地干网沿室内墙壁距地面高300 mm布置一周, 接地网材料采用-40 mm×4 mm热镀锌扁钢, 电缆沟内接地装置采用-40 mm×4 mm热镀锌扁钢, 开关柜外壳利用基础槽钢和预埋件与室内主接地干网联结。

配电室屋顶采用D10 mm的镀锌圆钢沿女儿墙架设成接闪带, 引下线利用配电室四角D18 mm柱内主筋, 下部与总等电位端子箱联结。

3.2 储煤场内接地设计

储煤场内防雷接地、电气设备保护接地共用接地极, 接地电阻按不大于1 Ω设计, 利用独立柱及连梁内两根D16 mm主筋连通做接地极, 并与条形基础内的两根D16 mm主筋连通。建筑物四角引下线在室外地面上0.2 m处设测试卡。引下线在室外地面下1 m处引出1根40 mm×4 mm热镀锌扁钢, 伸离外墙的距离不小于1.5 m。

室内沿墙敷设一圈接地40 mm×4 mm热镀锌扁钢, 过门时暗敷, 接地扁钢在建筑四角与防雷接地钢筋可靠连接;建筑内设总等电位联结, 将建筑物内装置外的所有可导电部分用MEB联结线相互连通。建筑钢筋、电气保护接地均成环状接入总等电位联结箱。

根据气承膜柔性特点, 采用钢索对气承膜进行整形固定, 钢索外套PE保护管对钢索进行保护, 因此不能采用钢索作为接闪器, 储煤场屋顶避雷带设计采用铜绞线沿气承膜钢索布置, 屋顶避雷网和避雷带铜绞线截面为50 mm2。避雷带在屋面设成约10 m×10 m的网格;利用钢索锚固件锚栓 (锚固件锚栓间距不大于1.0 m, 墙内钢筋与锚栓在混凝土内采用D16 mm圆钢就近可靠焊接) 作引下线。

4 结 语

煤矿地面爆炸环境接地系统设计一直以来常用IT与TN-S两种型式, 由于煤矿井下接地系统一般采用IT系统, 因此习惯于地面防爆区域也采用IT系统, 但地面低压电气设备大多采用220 V、380 V电压标准, 获取220 V电压需要额外设计隔离变压器, 增加设备投资并且多种接地系统并存不便于现场管理, 容易造成混乱, 因此, 建议煤矿地面爆炸环境尽量采用TN-S接地系统。


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