淺談橋門(mén)式起重機(jī)的接地保護(hù)與檢驗(yàn)

梁峻欣

湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 湖南長(zhǎng)沙 410117

觸電是起重機(jī)安全事故中典型的事故類(lèi)型之一，指的是人體直接或間接觸及帶電體而引發(fā)的人身傷害。

電擊防護(hù)包括直接接觸電擊防護(hù)和間接接觸電擊防護(hù)[1]。直接接觸是指人接觸正常情況下本身帶電的部分，例如線路的接線端子。間接接觸是指人接觸了故障情況下才帶電的部分，例如電氣設(shè)備的金屬外殼。相比直接接觸觸電，間接接觸電擊更具有隱蔽性，不可預(yù)知性。起重機(jī)接地保護(hù)正是針對(duì)間接接觸電擊防護(hù)所采取的保護(hù)措施。

1 起重機(jī)電氣接地保護(hù)的法規(guī)要求

TSGQ7015-2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》附件C 中第C8.9.2.2 款規(guī)定：“測(cè)量重復(fù)接地電阻時(shí)，把PE 線從接地裝置上斷開(kāi)，檢查是否符合以下要求：①采用TN 接地系統(tǒng)時(shí)，PE 線重復(fù)接地每一處的接地電阻不大于10Ω；②采用TT 接地系統(tǒng)時(shí)，起重機(jī)設(shè)置漏電保護(hù)裝置，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分的接地電阻不大于4Ω；③采用IT 接地系統(tǒng)時(shí)，起重機(jī)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分的接地電阻不大于4Ω[2]。”

2 起重機(jī)接地保護(hù)的分析

起重機(jī)的接地保護(hù)是為防止人員因接觸帶電的電氣設(shè)備外殼，將金屬外殼接地的措施，它是通過(guò)避免強(qiáng)電流經(jīng)過(guò)人體來(lái)保證人身安全的。準(zhǔn)確理解法規(guī)對(duì)于起重機(jī)接地保護(hù)的要求是正確進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患的必要前提。

2.1 零線重復(fù)接地

低壓供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地，零線在變壓器處則是接地的。在低壓供電線路的干線和支線的終端以及沿線，或引入車(chē)間、大型建筑物時(shí)，零線上的一處或多處通過(guò)接地裝置與大地再次連接，稱為重復(fù)接地[3]。所以“零線重復(fù)接地”簡(jiǎn)稱為“重復(fù)接地”。

2.2 起重機(jī)的接地系統(tǒng)

在低壓電力網(wǎng)中有三類(lèi)接地系統(tǒng)型式：TN 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)及IT系統(tǒng)。

（1）TN 接地系統(tǒng)。TN 接地系統(tǒng)是中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)。“TN”中的“T”表示變壓器處中性點(diǎn)直接接地，“N”表示電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接連接供電電源的接地端子。

TN 系統(tǒng)的型式又分為三種類(lèi)型：TN-S 系統(tǒng)，系統(tǒng)中有中性導(dǎo)體N 和保護(hù)導(dǎo)體PE；TN-C 系統(tǒng)，系統(tǒng)的中性導(dǎo)體N 和保護(hù)導(dǎo)體PE 是同一導(dǎo)體，用PEN 表示；TN-C-S 系統(tǒng)，初始線路同TN-C 的型式相一致，中性導(dǎo)體N 與保護(hù)導(dǎo)體PE 為同一導(dǎo)體PEN，從某點(diǎn)開(kāi)始后，PEN 導(dǎo)體分開(kāi)為中性導(dǎo)體N 和保護(hù)導(dǎo)體PE，如圖1。

圖1 TN 系統(tǒng)接線示意圖

①TN-S 接地系統(tǒng)的特點(diǎn)。TN-S 系統(tǒng)為三相五線制供電。在正常工作情況下PE 線不通過(guò)工作電流。而單相負(fù)載工作電流及三相不平衡電流會(huì)通過(guò)中性導(dǎo)體N 形成的回路。這樣，正常情況下與PE 線相連接的電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與大地不會(huì)產(chǎn)生電壓降。所以TN-S 系統(tǒng)可以避免接地導(dǎo)體對(duì)敏感電子元件的干擾。而且，當(dāng)線路出現(xiàn)漏電故障時(shí)，故障電流經(jīng)保護(hù)導(dǎo)體PE 形成回路，瞬間產(chǎn)生很大的短路電流觸發(fā)短路保護(hù)裝置迅速動(dòng)作切斷電源，達(dá)到保護(hù)的目的。但是TN-S 系統(tǒng)的造價(jià)較高。

②TN-C 接地系統(tǒng)的特點(diǎn)。TN-C 系統(tǒng)為三相四線制供電。發(fā)生漏電故障產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流，三相不平衡電流及單相負(fù)載工作電流都需經(jīng)導(dǎo)體PEN 形成回路。由于導(dǎo)體PEN 與電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（可觸及的金屬外殼）相連接，所以電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分可能存在對(duì)地電壓降，仍會(huì)存在一定的安全隱患，且會(huì)對(duì)敏感電子元件產(chǎn)生干擾。但TN-C 系統(tǒng)的造價(jià)要比TN-S 系統(tǒng)低廉。

但是，在起重機(jī)供電線路中如果PEN 用作了單相負(fù)載回路，根據(jù)GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.4.7.4 款規(guī)定“嚴(yán)禁用接地線做載流零線”[4]，這時(shí)，是嚴(yán)禁使用TN-C 供電系統(tǒng)中PEN 作接地保護(hù)線的。

③TN-C-S 接地系統(tǒng)的特點(diǎn)。TN-C-S 系統(tǒng)的特點(diǎn)是在供電線路的末端（一般為車(chē)間的配電柜），導(dǎo)體PEN 分為保護(hù)導(dǎo)體PE及中性導(dǎo)體N。分開(kāi)后，中性導(dǎo)體N 只用做單相負(fù)載回路，不能作接地保護(hù)線使用，而保護(hù)導(dǎo)體PE 也只能作為接地保護(hù)線，不得再用作單相負(fù)載的回路。由于TN-C-S 造價(jià)低，且又具備TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛采用。

（2）TT 接地系統(tǒng)。TT 系統(tǒng)中第一個(gè)“T”同樣是表示變壓器處中性點(diǎn)直接接地，第二個(gè)“T”表示電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地。保護(hù)導(dǎo)體PE 與中性導(dǎo)體N 是分別接地的，如圖2。由于TT 系統(tǒng)中保護(hù)導(dǎo)體PE 是單獨(dú)接地的，因此當(dāng)系統(tǒng)中的某一處發(fā)生接地故障時(shí)，可以防止故障電壓沿PE 線傳導(dǎo)至他處，防止事故擴(kuò)散。且TT 接地系統(tǒng)適用于戶外場(chǎng)所。

但是，TT 系統(tǒng)由于發(fā)生漏電事故后，短路電流較小，一般情況下不能使保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)而切斷電源，仍然存在電擊安全隱患，安全性比TN 系統(tǒng)低。所以，起重機(jī)供電系統(tǒng)為T(mén)T 系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)裝置，發(fā)生漏電故障時(shí)通過(guò)漏電保護(hù)功能來(lái)切斷電路。

圖2 TT 系統(tǒng)接線示意圖

（3）IT 接地系統(tǒng)。IT 接地系統(tǒng)中的“I”表示變壓器的中性點(diǎn)未接地或經(jīng)較大阻抗接地，“T”表示電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地。一般該接地點(diǎn)與中性線接地點(diǎn)是分開(kāi)的（如圖3），也可以共用同一接地極（圖3 虛線所示），而這時(shí)，電氣設(shè)備外殼接地導(dǎo)體PE不經(jīng)過(guò)中性點(diǎn)接地的大阻抗或大電阻。

IT 接地系統(tǒng)在短距離供電線路中可靠性高、安全性較好。實(shí)際當(dāng)中，一些需要不間斷供電場(chǎng)所的臨時(shí)供電系統(tǒng)即為IT 供電系統(tǒng)。因此該供電系統(tǒng)很少應(yīng)用于起重機(jī)上。

圖3 IT 系統(tǒng)接線示意圖

2.3 保護(hù)接零與保護(hù)接地

保護(hù)接零即保護(hù)導(dǎo)體PE 與中性導(dǎo)體N 都在變壓器端同一點(diǎn)接地，用于中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)中，例如TN 接地系統(tǒng)。保護(hù)接地即電氣設(shè)備的金屬外殼通過(guò)獨(dú)立的接地點(diǎn)接地，一般用于中性點(diǎn)與保護(hù)導(dǎo)體單獨(dú)接地或中性點(diǎn)不接地或經(jīng)過(guò)較大阻抗接地的供電系統(tǒng)中。例如TT 接地系統(tǒng)及IT 接地系統(tǒng)。

（1）工作原理。保護(hù)接零是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生漏電故障時(shí)，電路產(chǎn)生較大的短路電流，促使保護(hù)裝置動(dòng)作從而切斷電源，達(dá)到保護(hù)的目的。

保護(hù)接地是減小漏電設(shè)備的金屬外殼對(duì)地的電壓降，使之控制在安全范圍之內(nèi)，從而達(dá)到保護(hù)的目的。

（2）應(yīng)用范圍。保護(hù)接零只能應(yīng)用在中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)中。

保護(hù)接地應(yīng)用在高低壓供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地情況，也可用于采取了其他安全措施（如裝設(shè)漏電保護(hù)器）的低壓供電系統(tǒng)。

（3）線路條件。采用保護(hù)接地的電路可以不設(shè)置工作零線，即可用于三相三線制的供電系統(tǒng)中。

采用保護(hù)接零的供電系統(tǒng)，則必須引出中性線，即用于三相四線制或三相五線制供電系統(tǒng)中。并且，保護(hù)接零的線路不應(yīng)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)或熔斷器。

3 起重機(jī)的接地檢驗(yàn)

準(zhǔn)確理解法規(guī)中關(guān)于起重機(jī)接地保護(hù)的要求，正確實(shí)施對(duì)于起重機(jī)接地保護(hù)的檢驗(yàn)是非常重要的。以下歸納了起重機(jī)接地保護(hù)檢驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)：

①檢驗(yàn)“電氣設(shè)備”接地端子與供電電源的“接地保護(hù)線”的連接。

a.接地回路的導(dǎo)電連續(xù)性檢驗(yàn)，連接點(diǎn)無(wú)接觸不良。

b.金屬軟管、硬管、電纜金屬護(hù)套均應(yīng)與供電電源的“接地保護(hù)線”連接，但不能作為供電電源的“接地保護(hù)線”。起重機(jī)械的鋼軌應(yīng)與供電電源的“接地保護(hù)線”連接，但不能作為唯一的供電電源的“接地保護(hù)線”，起重機(jī)必須采用接地線、接地滑觸線連接接地。

c.安裝在罩上、門(mén)上、蓋板上的電氣設(shè)備必須有與相線一起敷設(shè)的接地保護(hù)線作為接地連接。

d.每個(gè)電氣設(shè)備“接地保護(hù)線”的連接端子都應(yīng)標(biāo)有接地符號(hào)。

②正確判斷接地系統(tǒng)的型式（TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT 系統(tǒng)）。

③檢驗(yàn)接地是否符合接地型式的安全要求。

④測(cè)量接地電阻，根據(jù)法規(guī)判斷接地電阻值是否符合接地型式的安全要求。

4 結(jié)語(yǔ)

從起重機(jī)接地保護(hù)檢驗(yàn)的相關(guān)法規(guī)條款出發(fā)，為了更好地理解起重機(jī)接地保護(hù)的要求，有針對(duì)性的對(duì)“重復(fù)接地”、“接地系統(tǒng)類(lèi)型”及“保護(hù)接零與保護(hù)接地”等術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述與分析。最后歸納了起重機(jī)接地保護(hù)檢驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，為起重機(jī)檢驗(yàn)從業(yè)人員提供了參考。