起重机械接地保护方式的识别与检验方法

陈永阳

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350008）

1 引言

随着社会生产的不断发展，起重机械作为提高生产力的重要工具，广泛应用于企业生产加工过程中；同时，随着生产的需要和工作场所的要求，起重机械的种类也越来越多，如桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、架桥机、升降机等，但由于企业生产场地的限制，起重机械电源供电方式多种多样，如何正确识别现场起重机械电源的供电方式，判断其接地安全保护是否采用正确的方式，是否符合检验规程的要求，对企业的安全生产和设备操作人员的人身安全将起到重要的作用。

2 接地保护的重要性与相关检规要求

（1）接地保护的重要性：简单来说就是防止人员触电，保障人身安全。起重机械通常以整体金属结构作为接地干线，而起重机械上正常是不带电的电气设备金属外壳与整体金属结构相连接，构成一体；当设备金属外壳非正常带电时，电流能够通过接地回路导入大地，从而对工作人员起到保护作用。[1]

（2）根据TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》B8.2项“电气保护装置”中规定电气接线应符合GB/T 6067-1985中《起重机械安全规程》要求，其中包括了接地保护[2]；而根据GB6067.1-2010《起重机械安全规程-第1部分：总则》8.8项“接地与防雷”中相关条款规定：起重机械本体的金属结构应与供电线路的保护导线可靠连接；起重机械所有电气设备外壳、金属导线管、金属支架及金属线槽均应根据配电网情况进行可靠接地（保护接地或保护接零）；对于保护接零系统，起重机械的重复接地或防雷接地的接地电阻不大于10Ω，对于保护接地系统的接地电阻不大于4Ω[3]。

3 起重机械电源的主要供电方式

起重机械电源通常采用三相电源供电，三相电源接线可分为三相三线制（三根相线L）、三相四线制（三根相线L、一根零地公用线PEN）、三相五线制（三根相线L、一根中性线N，即零线、一根接地保护线PE，即地线），其中以三相四线制和三相五线制较为常见。根据接线方式的不同，可将起重机械接地保护系统分为IT、TT、TN三大类，其中第一个字母为变压器端的接地型式，第二个字母为用电设备端的接地型式，“I”表示变压器中性点未接地，“T”表示变压器中性点接地或设备不带电金属结构接地，“N”表示电源中性线或零线（备注：当N线用做工作零线时，不能用于接地保护线）；具体接线方式与接地系统之间的对应关系可见下表1：

表1 接线方式与接地系统之间的对应关系

同时，在接地保护系统中几个常见的概念我们应该熟悉：

（1）接地保护（或保护接地）：将设备正常工作中不带电的金属结构与接地装置相连接，称为接地保护[1]；当起重机械上的不带电的金属结构由于意外带电时，由于接地电阻值较小，人体电阻值较大，使较大的短路电流通过接地装置引入大地，通过人体的短路电流就比较小，从而保证了工作人员的人身安全。

（2）接零保护（或保护接零）：将设备正常工作中不带电的金属结构通过保护线（PEN或PE）与电源中性点相连接，中间无连接任何接地装置，称为接零保护[1]；当起重机械上的不带电的金属结构由于意外带电时，能够借零线形成足够大的单相短路电流，使线路上的短路保护装置迅速动作，切除故障电源，保证了工作人员的人身安全。

（3）重复接地保护：除变压器中性点接地外，还有其它接地体与接地保护线PE相连接，称为重复接地保护。

（4）非重复接地保护：除变压器中性点接地外，接地保护线PE不再设置接地保护，称为非重复接地保护。

（5）PEN线：PEN线既可以用于工作零线也可以用于保护零线，但在其接到设备前，必须先将PEN线二次接地分成N线和PE线后，才能把PE线与设备金属结构进行连接，若未进行二次接地，一旦N线出现断路，则容易使整台设备带电，造成触电事故。

具体接地方式特点、图例与接地电阻要求如下所示：

（a） IT系统（如图1所示）

图1 IT系统

系统特点：起重机械电源采用三相三线制供电方式，变压器端中性点未接地，而起重机械设备外壳有接地，多见于老旧厂房或车间；接地电阻要求为：3Rd*U/(3Rd+r)≤50，U为相电压，Rd为接地电阻，r为相线对地绝缘电阻，一般要求Rd小于4Ω。

（b）TT系统（如图2所示）

图2 TT系统

系统特点：起重机械电源采用三相三线制供电方式，变压器端中性点与起重机械设备外壳均有接地，多见于老旧厂房或车间；此接地保护方式要求在起重机采用带有漏电保护功能的开关，且接地电阻与漏电保护动作电流乘积不超过50V；若起重机械接地电阻不大于4Ω，可直接加装漏电保护器。

（c）TN-C系统（如图3、图4所示）

图3 设备外壳重复接地的TN-C系统

图4 设备外壳非重复接地的TN-C系统

系统特点：起重机械采用三相四线制供电方式，变压器中性点接地，起重机械设备外壳与电源PEN线相连接，但前提在于PEN线不做工作零线使用；若起重机械设备外壳重复接地（如图3），则接地电阻Rd不大于10Ω；若起重机械设备外壳非重复接地（如图4），则接地电阻Rd（即R0）不大于4Ω。

（d）TN-C-S系统（如图5所示）

图5 TN-C-S系统

系统特点：起重机械采用三相四线制供电方式，变压器中性点接地，PEN线分工作零线N和保护线PE，起重机械设备外壳与电源PE线相连接，且重复接地，则接地电阻Rd不大于10Ω。

（e）TN-S系统（如图6重复接地系统、图7非重复接地系统、图8接地通零系统所示）

图6 设备外壳重复接地的TN-S系统

图7 设备外壳非重复接地的TN-S系统

图8 设备外壳接地通零的TN-S系统

系统特点：起重机械采用三相五线制供电方式，变压器中性点接地，起重机械设备外壳与电源保护线PE相连接；若起重机械设备外壳重复接地（如图6），则接地电阻Rd不大于10Ω；若起重机械设备外壳非重复接地（如图7），则接地电阻Rd（即R0）不大于4Ω；若起重机械外壳与电源中性点均与厂房同一接地网相连接（如图8），则可不用测量接地电阻，直接“接地通零”。

4 现场检验流程与方法

（1）现场检验流程如图9所示：

图9 现场检验流程图

（2）供电方式检查

首先从电源供电方式判断可能的接地系统方式，（如图10所示）；其次以起重机械电源开关为分段点往上一级开关方向50米距离内检查，判断接地系统是否重复接地。

图10 电源供电方式

（3）开关配置检查

首先检查电源开关接线是否正确（如图11所示），有无连接其它无关设备；其次判断开关配置是否符合要求（如图12所示），如采用TT接地系统，必须配置漏电保护器，其动作电流是否符合检规要求。

图11 电源开关接线

图12 电源开关配置

（4）导线连接可靠性检测

首先检查设备整体金属结构的接线是否符合要求，若采用整体金属结构做接地干线是，PE线应分别接到桥架与小车架上，其次检测各部分接地回路导线是否连通，一般分为两段（变压器至电源开关、电源开关至设备相关部分）。

（5）仪器检测（如图13所示）

在用接地电阻仪测量接地电阻前，应先检查所用仪器是否在检定有效期内，其次在测量重复接地电阻时，应把PE保护线从接地装置上断开。

图13 仪器检测

（6）结论判定

根据起重机械检验规程所要求的接地电阻值，判断仪器测量结果是否符合要求。

5 小结

综上所述，对起重机械接地保护方式的检验，不仅需要扎实的电气基础知识，对相关检验规程的熟悉掌握，更多的还需要检验人员在检验过程中不断实践，积累经验，根据现场实际情况进行判断分析，从而得出正确的检验结论，制定相应的整改措施，从根本上消除设备的安全隐患，才能为企业的安全生产和职工的生命安全提供保障。

[1]王福绵.《起重机械技术检验》[M].北京：学苑出版社，2000.

[2]TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》[S].北京：新华出版社，2008.

[3]GB6067.1-2010《起重机械安全规程-第1部分：总则》[S].北京：中国标准出版社，2010.