起重机与电梯中的接地保护研究

2023-11-15白亮

大科技 2023年47期

白亮

（抚州市特种设备监督检验中心，江西抚州 344000）

0 引言

电梯成为当下建筑物使用的基本出行工具，科技不断完善，带动了各行业发展。其中接地保护是电梯安全运行的重要内容，电梯漏电成为威胁乘客生命安全的重要因素，所以接地保护是电梯和起重机运行必不可少的保护措施。完善电梯接地保护，能够避免漏电影响扩大，对于电梯应用效果明显。而接地保护是电梯常用确保乘客安全触电的安全措施，由于电梯领域不同，需要根据电梯实际情况应用，选择适合电梯的接地保护方式。接地保护为电梯提供保护的同时，还能够在电梯漏电时，减少误动作，保证电梯正常运行，提高对电梯的保护，降低漏电保护工作难度。

1 电梯设备漏电因素

电梯实际运行过程中，因受到多种因素影响，会导致不同程度的电路故障现象，对电梯正常运行造成影响。电梯漏电严重时，还会威胁人员生命安全，需要合理用电，保证电梯处于正常的电压下运行。高压电作用下，流过电气绝缘体，成为泄露电流。电梯处于强弱电系统下，运行势必存在泄露电流的现象。分析漏电具体因素，才能合理采取措施，保障电梯稳定运行。

1.1 电容电流的影响

电梯构成的各项设备中，电力电容、电源布线长度之间存在密切关系。电容作是两块导体中夹杂的元件，实际应用需要消耗电能运行。因导线与地面、导线、电动机等之间均可以存在电容。这些电容作为带电容器，形成带电体系后储藏电能需要消耗一定能量，即电容器在电力系统中通过电源做功。在电梯通电时，其出现的漏电现象相对明显，需要对电源合理设计，减少电梯通电造成的漏项现象。

1.2 电源载波频率影响

电源中载波频率大小关乎到电容的容抗，当载波频率高时，容抗减少，会引起较大的漏电流。电梯施工安装是，由于变频器载波频率参数设置不合理，进而造成电梯电路事故。可以对设定的载波频率进行调整，降低载波频率后，漏电现象得到缓解。这也说明了载波频率大小与电动机漏电相关，前提条件相同的情况下，载波频率大则漏电流大，反之则是频率小，漏电流小。电梯常用的变频器，频率通常设置为6kHz～10kHz。载波频率调整时，数值过大降低了电动机械设备电磁哚声，也也对逆变原件的寿命造成影响。电动机产生的高频漏电流，有部分电流会通过转子和定子间的电容，经过轴承再到地面，产生轴电流对轴承寿命产生影响。

1.3 开关等的漏点现象

电梯中的开关、半导体等介质都是绝缘设备，其可能存在着不同程度的漏电现象，当漏电现象发生后，这一现象会随着时间推移，导致漏电现象进一步扩大，严重时导致短路，以及接地异常的现象。

2 电梯漏电保护的作用

漏电保护是近些年，兴起的安全技术，是电力领域安全发展的主要象征。由于市场技术产品需要满足国家标准。居民使用的电气设备漏电，存在二相电流被破坏的现象；以及不带电金属外壳发生对地电压，通常这两者为零电位。当电力系统出现运行故障，会导致较大的剩余电流泄露，此时漏电技术就能发挥作用。人体与漏电设备接触会受伤甚至死亡，电气设备电源不及时切断，会形成短路引发火灾。漏电保护技术是利用电气安全装置，在出现漏电现象时，根据设定的电流值，对超出范围的电路进行断电处理。漏电保护以间接接触保护为主，针对绝缘、线路过长等漏电现象，无法通过接零保护切断电源，需要应用该技术对漏电保护进行补充，用于满足现代化电力系统的漏电保护要求[1]。

3 电梯接地系统

接地系统是保障电梯和起重机械运转的基础，能够在出现漏电现象时，根据实际需求保障电梯内部人员安全。正确使用，也能提高电梯运行稳定性，保障其对人员的安全性能。实际使用过程中，由于接地不规范导致接地错误，影响接地系统发挥作用，现对不同系统的接地形式进行阐述，结合设备的漏电现象选择合理的接地系统。

3.1 TN 接零保护系统

TN 接零系统是中性点接地的系统，其特点是电气设备外露部分能够与系统接地相连。当出现短路现象，通过触碰金属外壳，能够形成闭合回路，产生足够的短路电流，依靠保护装置的动作，将故障切除[2]。在TN 系统中，根据保护零线与工作零线划分情况，分为以下3种形式。

3.1.1 TN-S 系统接地

TN-S 系统（图1）指的是电网中，中性线N 与保护线PE 始终分开，通过将电路分开进行保护，实现对系统优化。TN-S 将电气设备外壳与结构保护线可靠连接，作为接地的方式，通过设置保护装置，解决短路问题。当带电部分触碰外壳，形成短路，此时会激发设备保护功能，启动断电功能，防止有人过电。

图1 TN-S 系统

3.1.2 TN-C 系统接地

TN-C 系统（图2）将N 线和PE 线和在一起，电气控制作用，是在设备触碰到电路时，于金属外壳上形成保护电路，并在PEN 线上形成一个回路。并导致内部系统形成回路电流，进而切断事故电源[3]。这也是接零保护的一种，需要保证装置安全使用。当系统的中性点偏移，导致PEN 线出现电流，需要适时启动保护设备，保证三相负荷平衡，才能更好的处理系统电路问题。

图2 TN-C 系统

3.1.3 TN-C-S 系统接地

TN-C-S 系统接地方式，在设备距离变压器较远的电路问题中较为适用，通过合理保护，基于高强度压力下也能使用电路。TN-C-S 对于接地方式要求较高，需要在使用过程中，严格对零线和配电箱接电工作进行管控，保证电梯和起重机械运行，发挥零线保护电路的功能。TN-C-S 要求技术人员将保护零线接在接地桩上，确保接地保护作用发挥。可以说TN-C-S 系统中兼具了TN-C 和TN-S 系统，能够有效应用在电梯和起重机中。实际应用一定程度弥补保护接零的不足，有效防范电梯漏电。TN-C-S 系统如图3 所示，在实际应用过程中，对于线路安装有较高要求，需要技术人员做好安装工作，避免造成额外的隐患。

3.2 接地保护形式

3.2.1 IT 系统接地

IT 系统接地方式指的是中性点直接接地，避免了对电气设备的损伤，能够起到保护装置的作用。实际使用过程中，电梯与起重机的金属外壳，在短路现象发生时，能够基于接地系统将电流导入地面，能够对电路进行控制，当出现电梯漏电现象时，人体与接地设备形成并联支路，通过人体的电流较小，能够保障人员安全。这一方法非常适用在大型起重设备，通过系统接地，使得接地电阻变小，有效对电流进行控制。然而IT 系统对于供电要求较高，需要连续供电。在负载短路时，使用设备会导致漏电电流经过，保护设备不采取动作会非常危险，因此，这种方式在电梯中应用也相对少见[4]。

3.2.2 TT 系统接地

TT 系统要求通电运行过程中，涉及的零件与接地零线都必须连接。当绝缘部分形成漏电故障时，TT 系统因具备一定对电压泄露能力，在电梯漏电时能够保证电梯的安全。当中性点电阻为4.0Ω，根据相应相关算法计算出设备主体电阻。实际来看保证较小的电阻值是较为困难的，需要限制电压来达到这一目的。但是漏电时引发的电流能量不会影响断路器，这也导致断路器无法及时回应。系统在面对高低压线路时，配变发生正、逆变，造成危险电压存在。而技术人员根据断路器情况断定是否存在漏电现象时，这一现象难以被发现，导致隐患存在。电压不平衡时，中心线电压为接地状态，会引发触电危险。综上也能看出，TT 系统实际使用存在不稳定性，难以依靠设备保障安全。无法保证人们不受到漏电的影响，需要配合控制开关才能达到相关要求。加上该系统接地装置消耗的钢材较多，成本较高，不建议应用。

4 接地系统地方式的关键点

4.1 对电梯、起重机械使用的影响

电梯与起重机接地方式连接，需要根据实际情况判断，当金属结构无法有效接地线，盲目接线会导致漏电事故发生。保证接地系统合理，才能降低电流对电梯运行的影响。起重机与电梯是人们生活中不可或缺的工具，尤其对于高层建筑的用户而言，电梯是保证其正常出行的重要工具。因此，系统接地方式是保证电梯稳定运行，为用户提供出行保障的基础。PEN 线的使用，能够降低电梯漏电事故出现的概率。接地系统内部结构需要结合实际电路设置，设置漏电保护时，需要保证电源切断后人员的安全。为了进一步提高起重机与电梯使用安全性，需要技术人员重视接地方式，科学选择接地系统，加大对电路的控制。

根据上述分析，能够明确起重机与电梯中，各种系统的不足之处。需要技术人员结合实际情况，认真对待系统和设备，严格落实国家技术标准，控制电路设置。TN-C-S 系统的接地方式更适合起重机与电梯漏电保护，并且适用于不同结构的电梯。电梯每天承担着往返的任务，保证系统质量，才能最大限度保障电梯电路运行安全，减少电路故障现象发生。按照具体电路的选择，发挥漏电保护的作用[5]。

4.2 注意事项

无论是家庭还是其他环境，电梯设备都需要合理运维。管理人员要不断提升个人技术水平，定期对电梯进行测试，保证漏电保护在事故发生时，有效发挥作用。系统中，设备应做好严格的质检工作，保证其合理使用。漏电检查过程中，根据实际情况断开电源，避免事故危险扩大。实际操作中，要注意启动频率，避免损坏电梯零部件。对于判断电源中性点是否接地，可以根据欧姆定律计算，计算出电压做实际判断。技术人员可以根据实验阶段检查故障，不能尝试多次传输功率。漏电保护时，也可能是系统自身原因，强制通电会造成额外损伤。需要对实际情况分析，考虑安全用电，在不断实践中提高用电知识。此外，起重机的漏电保护过程中非常重要，TN 系统中没有用于提升保护。而起重机本身为金属材质，其金属结构发生短路后，存在较高风险。要充分考虑起重机的特殊用途，定期对设备进行检查，保障漏电事故后漏电保护发挥作用。