起重机接地检验常见问题的探讨

2018-06-13朱鹏

中国特种设备安全 2018年5期

朱鹏

（江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院靖江 214500）

起重机作为装机容量较大的电气设备，由于电气磨损、老化等方面原因，使不应带电的金属部分有电危及人身安全。接地作为规避起重机触电事故的安全保护措施，在日常检查和法定检验中占据非常重要的位置。

在例行检验过程中发现多数起重机接地已经不能满足要求，存在安全隐患。本文通过介绍如何正确理解低压配电系统中的接地并对其各种形式进行探讨，指出起重机接地检验的常见误区与不足，提出相关处理方法，以提高检验质量，保证起重机安全运行，减少相应事故发生。

1 起重机接地的要求和形式

1.1 起重机接地要求

相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，极易发生触电等危害人员安全事故。接地是规避起重机运行过程中出现电压危及人身安全而设的安全保护措施。依据GB/T 3811—2008《起重机设计规范》、GB/T 6067.1—2010《起重机械安全规程》以及TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》的相关要求[1，2，3]。

起重机接地必须满足：

1）交流供电起重机电源应采用三相（3Ф+PE）供电方式；

2）起重机接地形式符合GB 50054—2011《低压配电设计规范》的类别要求；

3）起重机接地保护应满足保护接地和保护接零的相关要求；

4）专设保护导线即PE线，取消了原有的通过轨道和车轮的起重机接地方式；

5）起重机使用TT接地系统时，需要设置漏电保护装置，并且外露的电气设备导电部分(电源保护接电线)的接地电阻应不大于4Ω；

6）保护接零被增加用于TN接地系统，且PE线防雷接地或重复接地的电阻应不大于10Ω；

7）载流零线严禁用于起重机械金属结构和接地线(不包括电气系统电压为安全电压)。

1.2 起重机接地形式

IEC（国际电工委员会）规定了低压电力网（1000V及以下）的3类接地形式[4，5]，我国按照GB 50054标准，低压配电系统接地型式可分为TN系统、TT系统以及IT系统三种。

一个中性点接地的三相电网被称为TN系统，该系统外露的电气设备导电部分与系统中性接地点直接相连，一旦出现碰壳短路，其短路电流经由金属导体导致闭合回路形成，出现较大短路电流，引起保护装置可靠动作切断电源。保护接零系统就是一种TN系统，保护导体与中性导体布置不同，又可分为TN-C系统、TN-S系统以及TN-C-S系统。

TN-S系统中性N线与保护接地PE线分开，即三相五线制，设备全部外露可导电部分均与公共PE线相连，接地体在电源中性点处被共用，如图1所示。同时，避免正常情况下PE线带电采用重复接地确保PE线的可靠性。

图1 TN-S系统

TN-C系统中性线N和保护接地线PE合用组成PEN线即日常的三相四线制，外露的设备导电部分与PEN相连，如图2所示。TN-C系统通常都能满足供电可靠性要求，但当线路中出现单相用电设备或者三相负载不平衡时，PEN线会有电流通过，必须考虑采用合适的导线截面、快关保护装置以及熔断器等辅助设备确保安全。

图2 TN-C系统

TN-C-S系统结合了TN-S与TN-C的优缺点，前一部分中性线N和保护接地线PE是合并的，其他部分PE线与N线从某点分开不再合并，如图3所示。

图3 TN-C-S系统

TT系统电源中性点直接接地，中性线N线被引出，外露设备可导电部分通过各自的PE线，分别直接接地，如图4所示。

图4 TT系统

IT系统电源中性点未接地，或者经由阻抗有一点接地，一般N线不被引出，如图5所示。

图5 IT系统

2 检验检查中常见问题及解决方法

2.1 接地型式确认

对于起重机接地的现场检验，首先需要判断其接地型式，才能开展后续的工作。但目前对如何正确判断起重机接地型式存在争议。笔者认为：根据定义，起重机接地方式需要了解变压器的接地型式。但现场检验中发现，很多用户并不能很准确地描述出接地型式。故此从配电箱或总配电柜中识别，取代变压器端确认更为直观和准确。

三相五线制一定是TN-S系统。

三相三线制一定是IT系统。

三相四线制则首先需要判断是TN还是TT系统。如果断路器采用逐级或末端采用漏电保护性开关的，那么肯定是TT系统；如果PEN线需要在配电箱或总配电柜作重复接地，用电设备外露导电部分应接上PEN线，并作重复接地，则为TN-C系统；而TNC-S系统一般都是四线进五线出。

2.2 供电方式误判

实际检验过程中，笔者经常发现许多起重设备的进线端虽然是四芯或五芯电缆，但往往起重机的导电滑线部分只有三芯，检验人员会认为起重机供电方式符合三相（3Ф+PE）供电方式而进行误判。这种情况下起重机没有可靠的接地保护，如果起重机整体结构也没有保护接地的话，极容易发生漏电伤害事故。如何解决此类问题，应首先建议企业更换四芯或者五芯滑线，这样作为零线保护线的一项可以直接与起重机的金属结构相连，作为保护接零。由于保护接零可以使漏电保护装置灵敏可靠的动作，这样大大提高了起重设备的安全性能。若起重设备距离供电电源变压器中性点接地装置或零线其他接地点大于50m，还应进行重复接地，重复接地的接地电阻每一处应不大于10Ω。同时还应注意，如果配电系统是TN-S系统即三相五线制，那么工作零线是不允许进行重复接地的。一旦工作零线重复接地，会直接影响漏电保护开关动作。其次，建议企业将原有接地方式更改为TT系统，并按照要求在起重机械进线端装有漏电保护器，同时大车轨道必须进行有效跨接。

2.3 接地方式混用

依据GB 50054—2011《低压配电设计规范》规定：同一低压系统中（指同一台变压器供电范围）不允许部分电气设备采用保护接地部分电气设备采用保护接零，反应在实际环境中就是多种接地方式混用的情况，在这种环境下接地设备漏电时，其他所有接零设备即使不漏电，其他金属外壳上会出现110V左右的危险电压，足以致人触电事故发生。该种情况反映在检规中就是严禁用起重机械金属结构和接地线作为载流零线（电气系统电压为安全电压除外），因此除了只有遥控控制的起重机之外，其他方式控制的起重机一律不能采用多种接地方式混用。

2.4 保护接零与保护接地

日常检验中，经常会发现存在保护接零与保护接地概念模糊。接地保护包括两种形式，即保护接地、保护接零，作为安全措施以便防止电气设备意外带电，引起触电电击事故。

在电气设备正常运行情况，将带电的金属部分与地线相连，以防此部分接触火线时，突然带电，引起危害，这种方式称为保护接地。依据保护接地的工作原理，此种方式通常适用于中性点不接地的配电系统。

保护接零是将正常不带电的金属部分，经由金属导体与系统内的保护线PE相连，同时跟电源接地点相连，一旦损坏设备绝缘碰壳，引起单相短路，形成相当大的短路电流，断路器则迅速切断漏电设备的电源，确保人员安全。由于保护接零需要电源接地，因此该方式适合电源中性点直接接地的三相四线制配电系统。并且，所有绝缘损坏或其他原因可能出现危险电压的金属部分均需要接零。

2.5 重复接地电阻测量

首先需要明确，起重机重复接地是为了防止保护零线在配电线路中出现断线的情况下，造成触电事故。即是指重复接地保护线PE，并非N线的重复接地。保护接零仅仅通过PE线与电源处接地并不可靠，经由PE线一处或多处采用接地装置与大地连接，削弱漏电设备的对地电压，降低PE线断线的触电危险率，减少接地短路与碰壳的持续时间，该接地方式被称为起重机重复接地[6]。

保护接零系统中，必须对PE线采取重复接地。TN-C系统作为企业的常用接地方式，按照要求必须重复接地。测量时，要求把PE线从接地装置上断开进行测量。如果不断开，往往测量的数据是供电变压器中性点接地电阻与低压供电系统PEN（PE）线所有重复接地点接地电阻的并联值，该测量数据并不能正确表征实际的重复接地的每一处接地电阻。但是，往往实际现场测量中并不能把相关的PEN（PE）线全部拆除（多台起重机分布在车间多跨，并有多台其他用电设备），在这种情况下，笔者认为对于钢结构厂房而言，通常整个厂房的PE线和供电变压器的PE线连接在一起或者做整体接地网络，测量起重机与厂房的接触电阻可以表征相应的接地电阻特性，即接触电阻不大于4Ω，应该认为是安全的，同时应该注意测量点的除锈或油漆问题就可以了。