TT系統(tǒng)起重機漏電保護(hù)器動作參數(shù)的選擇

蔣元棟 洪 偉 阮一暉 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院

TT系統(tǒng)起重機漏電保護(hù)器動作參數(shù)的選擇

蔣元棟 洪 偉 阮一暉 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院

供用電系統(tǒng)的接地保護(hù)是防止人身受到意外電擊(間接接觸防護(hù))的一種有效措施,同時也是保證電網(wǎng)安全正常運行的重要手段。常見的系統(tǒng)接地保護(hù)型式主要有：TN、TT和IT系統(tǒng)。其中，TT系統(tǒng)也是目前起重機較為常用的一種接地型式。按照TSG Q7015-2008《起重機械定期檢驗規(guī)則》規(guī)定：“采用TT接地系統(tǒng)時，起重機電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分(電源保護(hù)接地線)的接地電阻不大于4Ω或者起重機械金屬結(jié)構(gòu)的接地電阻與漏電保護(hù)器動作電流的乘積不大于50V”。針對這一規(guī)定，筆者就其漏電保護(hù)器(以下簡稱“RCD”)的動作參數(shù)選擇要求提出一些個人觀點，供同行參考。

1 采用RCD的起重機TT系統(tǒng)保護(hù)原理分析

1.1 TT系統(tǒng)的含義

TT系統(tǒng)的第一個字母T表示供電電源的中性點直接接地，第二個字母T表示電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地，與供電電源的中性點的接地是相互獨立的,并采用過電流保護(hù)器、RCD等保護(hù)裝置作為系統(tǒng)漏電故障的保護(hù)元件。

1.2 采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)

以采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)為例(其他類型的起重機類同)，其示意圖見圖1。

圖1 采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)示意圖

如圖1所示，該TT系統(tǒng)中起重機供電電源的中性點N直接接地，即工作接地R0。電氣設(shè)備（起重機）的金屬外殼直接接地通常可分為兩種情形，一種是起重機本體金屬結(jié)構(gòu)（金屬外殼）通過大車軌道經(jīng)PE線直接接地（保護(hù)接地Rb)，見圖1(a)；另一種是起重機本體金屬結(jié)構(gòu)（金屬外殼）由與其直接相連的PE線直接接地（保護(hù)接地Rb)，見圖1(b)。整個TT系統(tǒng)中采用RCD作為系統(tǒng)漏電故障的保護(hù)元件。

1.3 系統(tǒng)安全保護(hù)的基本原理

當(dāng)起重機電氣回路發(fā)生帶電導(dǎo)體與起重機金屬外殼之間的漏電故障（如相線碰殼、電機或變壓器繞組因絕緣損壞而漏電等)，且故障電流達(dá)到系統(tǒng)中保護(hù)電器（RCD）的額定剩余動作電流值時，RCD在規(guī)定的時間內(nèi)自動切除起重機的供電電源，同時要求保證RCD的額定剩余動作電流值與起重機金屬外殼保護(hù)接地電阻的乘積不超過安全電壓值50V。以圖1（a）為例，若當(dāng)供電電源中的相線L2發(fā)生與起重機金屬外殼之間的漏電故障時，則故障電流Id由相線L2經(jīng)起重機金屬外殼—車輪與大車軌道—起重機保護(hù)接地Rb—供電電源工作接地R0—供電電源中性點N構(gòu)成回路。此時，供電電源回路的RCD中檢測出現(xiàn)不平衡電流，亦即故障電流Id。當(dāng)這一不平衡電流達(dá)到RCD的額定剩余動作電流值時，即可促使RCD在規(guī)定的時間內(nèi)動作，并自動迅速地切斷故障電源，以避免起重機金屬外殼的對地電壓對人體產(chǎn)生傷害。

2 起重機TT系統(tǒng)保護(hù)回路斷路危險性

2.1 保護(hù)回路斷路可能性

以圖2為例，橋門式起重機TT系統(tǒng)保護(hù)回路斷路可能性列舉如下（其他類型的起重機類同）：

1）系統(tǒng)中保護(hù)PE線因與保護(hù)接地Rb或大車軌道的連接固定處松脫，或保護(hù)PE線因某種原因機械斷裂等而導(dǎo)致TT系統(tǒng)保護(hù)回路斷路；

2）系統(tǒng)中大車軌道接頭處跨接線因脫焊等而造成TT系統(tǒng)保護(hù)回路斷路；

3）某些作業(yè)環(huán)境較為惡劣的起重機，如煉鋼車間、壓鑄車間、玻璃生產(chǎn)車間等場合使用的起重機，其大車、小車軌道面及相應(yīng)車輪踏面上常會積聚一些帶有絕緣特性的粉塵（如SiO2等）和油污，使大車或小車車輪與其運行軌道面間的電氣導(dǎo)通性迅速降低，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)斷路可能。

圖2 橋門式起重機TT系統(tǒng)保護(hù)回路斷路示意圖

2.2 保護(hù)回路斷路危險性

流過人體的電流大小以及電流的持續(xù)時間是決定是否會對人體造成電擊的兩大關(guān)鍵因素。據(jù)相關(guān)測試分析得出結(jié)論，當(dāng)流過人體的電流超過50mA，且持續(xù)時間超過數(shù)秒時，就會對人體產(chǎn)生危害，甚至致命危險。如圖2中所示，當(dāng)采用RCD的起重機TT系統(tǒng)因上述分析列舉情況而導(dǎo)致保護(hù)回路斷路時，若此時恰巧供電電源某相（如L2）帶電部分碰連起重機的金屬外殼，則故障電流Id將通過相線L2—起重機金屬外殼—吊鉤（或者懸掛于吊鉤上的金屬重物）—人體—供電電源工作接地R0—供電電源中性點N而構(gòu)成回路。此時，只有當(dāng)故障電流Id達(dá)到RCD的額定剩余動作電流值時，RCD才能在規(guī)定的動作時間內(nèi)切斷故障電源。顯然，若不對RCD的動作參數(shù)（額定剩余動作電流值、動作時間）加以選擇限定，那么人體就極易遭受電擊。

3 TT系統(tǒng)起重機RCD動作參數(shù)的選擇

3.1 起重機械的作業(yè)及使用特點

起重機械是用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機電設(shè)備，且在起重機械使用過程中，人體接觸移動中（升降、水平移動）的吊鉤（起重機本體金屬結(jié)構(gòu)的一部分）或者懸掛于吊鉤上的金屬重物機會較多。根據(jù)起重機械的這一作業(yè)及使用特點，故可將其視同為移動電器。由此，筆者建議TT接地系統(tǒng)起重機RCD的動作參數(shù)應(yīng)按照國家關(guān)于移動電器的RCD動作參數(shù)規(guī)定要求加以選擇。

3.2 RCD動作參數(shù)的選擇

按照GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運行》規(guī)定：手持式電動工具、移動電器等應(yīng)優(yōu)先選用額定剩余動作電流不大于30mA的一般型（無延時）剩余電流保護(hù)裝置。由此，筆者認(rèn)為TT系統(tǒng)起重機應(yīng)優(yōu)先選用額定剩余動作電流不大于30mA的瞬時動作型RCD。這樣，當(dāng)TT系統(tǒng)出現(xiàn)保護(hù)回路斷路且起重機又發(fā)生漏電故障時，便可大大減輕或避免人體遭受電擊造成傷亡的可能性。

4 小結(jié)

綜上所述，RCD是間接接觸電擊防護(hù)中的重要保護(hù)元件，其動作參數(shù)的選擇是保證人身和設(shè)備安全的前提。雖然《起重機械定期檢驗規(guī)則》的相關(guān)條文中未對RCD的動作參數(shù)作明確規(guī)定，但是筆者認(rèn)為在起重機械的日常檢驗中這一點還是值得關(guān)注的。

1 楊有啟.電氣安全工程.北京：經(jīng)濟學(xué)院出版社,1990

2 TSG Q7015－2008起重機械定期檢驗規(guī)則

3 GB14050－2008系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求

4 GB13955－2005 剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運行

2013－07－16）