一处门式起重机供电方式的分析与改造

张楠 隋仕涛

【摘要】本文通过某一物流公司五台门式起重机的供电方式的改造，结合系统接地型式在起重机械检验方面的要求，以此要求为根据，阐述了系统接地的各种型式在实际情况中的应用，以此加深检验过程中对接地保护相关知识的了解。

【关键词】系统接地 起重机 供电方式 改造

现在社会中起重机械的使用已成为提高生产效率必不可少的工具之一，其安全性也日益引起人们的重视，随着社会水平的进步，起重机械相关的标准在不断的更新进步，早期安装的起重机为满足新实施的标准，自然也会涉及到部分部件的整改问题，需要我们按照新的标准来分析并改造。

某物流公司现有5台门式起重机，分别位于货场的北跨、中跨、南跨三跨，三跨分别由三个独立配电柜供电，三个配电柜均由货场内同一变压室提供电源。配电柜内供电方式均为三相四线制，三相电源由三根架空滑触线为起重机供电（缺少PE线），配电柜内的第四根线为工作零线，作为其他接入配电柜用电设备的工作零线使用。

国家标准GB6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》中电气保护有如下相关规定：

1、交流供电起重机电源应采用三相（3Φ+PE）供电方式。设计者应根据不同电网采用不同型式的接地故障保护，并由用户负责实施。

2、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。

3、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）。

4、严禁用起重机械金属结构和接地线作为载流零线。

由此，需要对该处的5台起重机的供电方式进行改造以满足现行标准的要求，具体工作按以下几个步骤分析进行。

一、系统接地的几种型式介绍

系统接地型式共有三种：TN系统，TT系统，IT系统

1、TN系统

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体连接到此接地点的系统称为TN系统。

根据中性导体和保护导体的布置，TN系统的型式有三种：TN-C系统，TN-S系统，TN-C-S系统。

第一个字母T表示电源端有一点直接接地，

第二个字母N表示电气装置的外露导电部分与电源端接地点有直接电气连接，

字母C表示中性导体与保护导体的功能合在一根导体上，

字母S表示中性导体和保护导体是分开的。

（1）TN-C系统（图1）

TN-C系统为三相四线，中性线N与保护接地线PE合二为一，通称PEN线。该系统适用于三相负荷比较平衡的动力负荷。由于PEN线上流过的电流较小，其截面可以小于相线截面。在采用过电流保护时，因故障回路阻抗较小，故障电流相对较大，所以保护动作灵敏度较高。

（2）TN-S系统（图2）

TN-S系统为三相五线，是一个三相四线加PE线的接地系统。它的特点是，中性线N与保护接地线PE仅在变压器中性点共同接地，PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。由于PE线作为专用保护接地线，会大大增加防电击的安全性，同时由于PE线的存在，可以采用四极开关在分断相线时把带电的N线也分断，减少碰触N线引起的电击、火灾及爆炸的危险。

（3）TN-C-S系統（图3）

TN-C-S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点。它的特点是中性线N与保护接地线PE共同接地后，不能再有任何电气连接。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。这种系统兼有TN-C系统的价格便宜和TN-S系统的比较安全且电磁适应性比较强的特点。

2、TT系统（图4）

第一个字母T表示电源端有一点直接接地，

第二个字母T表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。

TT系统通常称为三相四线接地控制系统。该系统的主要特点是N线与PE线无任何电气连接。其缺点是接地故障灵敏度不高，设备外壳虽有接地保护，由于不能及时切断电源，也可能会引起电击等危险。因此，TT系统必须装有漏电保护器，提高切除设备电源的灵敏度。

3、IT系统（图5）

第一个字母I表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。

第二个字母T表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。

IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，供电线路简单，接地电位稳定，只有线电压无相电压。IT系统主要在煤矿井下等有爆炸性气体混合物存在的环境中的供电使用。

二、现场情况查看及存在问题表述

各起重机、滑触线、变电室、配电柜型号及位置如下：

1、该物流公司货场的北跨与中跨之间有一条铁路，所以变电室与中跨和南跨的配电柜之间几乎不具备重新挖沟铺设电缆的条件。

2、该物流公司的5台起重机由于安装时间均在2010年之前，其供电滑触线均为三相，变电室给配电柜的供电方式为虽为四线制，但其第四相线已作为工作零线使用，没有可以接入起重机的PE线，不能满足国家标准GB6067.1-2010的要求。

3、由变电室接入三个配电柜的第四根线均以工作零线接入，即对配电柜的供电的接地型式为TT系统，由于在配电柜位置接有其他220V电气设备，也不能单纯的把原工作零线改为保护接地PE线使用。

三、系统接地型式的选择分析

根据起重机械安全规程的要求，交流供电起重机电源应采用三相（3Φ+PE）供电方式，即要求供电电源中有单独一根线作为保护接地线（PE线），所以TT和IT系统均不能采用；另外根据该公司现场配电柜的使用情况并综合安全管理及改造成本方面的相关要求，该起重机的配电柜位置同时也需要工作零线（N线），起重机可以使用三相加PE线的供电方式，起重机上部工作用220V电压可以通过隔离变压器实现，因此对配电柜位置能够满足此要求的供电方式只能为TN-S系统或TN-C-S系统。

四、确定改造方案

根据现场情况及相关的分析，制定以下改造方案：

1、中跨和南跨配电柜供电方式改造方案

由于中跨和南跨两个配电柜紧靠在一起，原来的布线对每一个配电柜均有一根作为工作零线（N线）的第四根线，因此将到其中一个配电柜的工作零线继续用作两个配电柜的工作零线；将到另一个配电柜的原工作零线拆除，作为保护接地线（PE线）接入两个配电柜的保护接地端及外壳。由此，实现中跨和南跨配电柜的供电方式TN-S系统。

2、北跨配电柜供电方式改造方案

北跨原来的布线除三相电之外只有另外一根线从变电室到配电柜作为工作零线使用，首先拆除在北跨配电柜内的零线接线端；在配电附近做一重复接地装置，将该工作零线与重复接地装置相连；然后由重复接地装置分别引出一根工作零线（N线）接入配电柜零线端和一根保护接地线（PE线）接入配电柜保护接地端及外壳，重复接地装置之后的两根线严格独立使用。由此，实现北跨配电柜的供电方式TN-C-S系统。

3、接入起重机保护接地线（PE线）的改造方案

为起重机供电的滑触线分别架设第四根滑线（以节省成本考虑，只多架设一根）接入各配电柜的保护接地端，作为PE线使用，各台门式起重机增加第四个导电滑触器，将PE线接入起重机电气设备外壳等相应部位。

五、总结

根据起重机械相关标准及系统接地型式的技术要求，结合该处门式起重机的实际情况，在不重新铺设电缆的情况下，完成了对供电方式的改造。北跨配电柜位置进行简易重复接地，在少量增加成本的情况下，充分保证了北跨PE线接地的可靠性。中跨和南跨的改造方案，避免了跨铁路重新铺设电缆或重新设置接地极等较大规模的施工，极大节省了改造成本。三跨门式起重机改造后的供电方式均已满足现行标准备的相关要求。

参考文献

GB 14050-2008《系统接地的型式及安全技术要求》

GB 6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》