起重機械接地檢驗研究

李華政 萬井新

天津市特種設備監督檢驗技術研究院

起重機械接地檢驗研究

李華政 萬井新

天津市特種設備監督檢驗技術研究院

為了明確接地的概念，避免因接地不當造成安全事故，本文根據特種設備安全技術規范和各種檢驗規則，分析探討了起重機械接地檢驗的主要內容，為起重機械檢驗提供有益的參考。

接地;重復接地;供電系統

在起重機械日常應用中，為保證電氣設備的正常，防止人員觸電，將電氣設備的某部分與大地良好的電氣連接，這就是接地。防止觸電、漏電事故的發生，起重機械的接地檢驗尤為重要。

1.檢驗依據

《起重機械安全技術監察規程—橋式起重機》TSG Q0002-2008第六十一條規定，起重機的金屬結構以及所有電氣設備的外殼、管槽、電纜金屬外皮和變壓器低壓側均應當具有可靠的接地。檢修時也應當保持接地良好。

《起重機設計規范》G B/T 3811-2008，7.4.10中關于接地保護的設計要求如下：

（1）起重機本體的金屬結構應與供電線路的地線可靠連接。大車與小車的車輪、任何其他的滾輪或端梁連接采用的鉸鏈均不能替代必需的導電連接，而應另外用專門的接地線將各部分結構件上的接地點連接；司機室與起重機本體接地點之間應用雙接地線連接。

（2）起重機所有電氣設備的金屬外殼，金屬導線管、金屬支架及金屬線槽等均應可靠接地。宜采用專門設置的接地線，保證電氣設備的可靠接地。

（3）接地線及用作接地設施的電導，一般不小于本線路中最大的相電導的1/2，向小車供電的接地線不小于小車上最大用電設備相電導的1/2。

（4）嚴禁用接地線作為載流零線。

《起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則》TSG Q7016-2008，附件B8.2中規定，根據電氣接線圖，按照GB/T6067.1-2010 《起重機械安全規程 第1部分：總則》要求，檢查以下電氣保護裝置檢測和試驗的施工記錄，必要時進行檢查：（1）接地保護；(2)絕緣電阻；（3）短路保護；（4）失壓保護；（5）零位保護；（6）過流（過載）保護；（7）失磁保護；（8）供電電源斷錯相保護；（9）正反相接觸器故障保護。

《起重機械定期檢驗規則》TSG Q7015-2008，附件B7.3中明確規定了對起重機械電氣設備和金屬結構接地的檢驗要求。

2.需要明確的幾個概念

圖1 工作接地、保護接地、重復接地的示意圖

2.1 工作接地

工作接地是為了保證電力系統在正常或事故情況下可靠運行而進行的接地，是電力系統的中性點的接地情況，通常采用三種運行方式：不接地、經消弧線圈接地和直接接地。還有一種情況也是工作接地，即為了保證電氣設備的可靠運行，在電氣回路中某一點必須進行的接地，如變壓器中性點的接地。電壓與中性點接地方式的關系如表1所示。

表1 電壓與中性點接地方式的關系

2.2 保護接地

保護接地是防止觸電事故而將電氣設備的金屬外殼與大地進行良好的電氣連接，有兩方面的含義，即接地保護和接零保護。接地保護，是將設備金屬外殼各自的PE線分別直接接地，多適用于企業高壓系統或中性點不接地的低壓三相三線制系統。接零保護，是設備的金屬外殼經公共的PE線接地，多用于中性點接地的低壓三相四線制系統。

2.3 重復接地

在中性點直接接地的低壓供電系統中，有兩種接地方式：重復接地和非重復接地。把零線上一處或多處通過接地裝置，與大地再次連接，稱為重復接地，這種接地方式可以降低漏電設備外殼上的對地電壓。

3 檢驗細則分析

根據《起重機械定期檢驗規則》附件B7.3，橋門式起重機的接地主要是電氣設備和金屬結構的接地，具體規則如下：

3.1 B7.3.1電氣設備接地

（1）檢查用整體金屬結構做接地干線時，金屬結構的連接有非焊接處，是否采用另設接地干線或者跨接線的處理；

分析：起重機電氣設備的接地，是以起重機整體金屬結構作為接地干線的。因此，起重機電氣設備的接地。就是使電氣設備正常時不帶電的金屬外殼與起重機的整體金屬結構相連接。

當電氣設備的金屬外殼直接固定在金屬結構上，并有可靠的電氣連接時，不必另設電氣連接線。當金屬結構表面涂有油漆或是出現嚴重腐蝕時，可能造成不可靠的電氣連接，此時電氣設備外殼應設接地支線。

若采用萬用表電阻擋測量，若接地電阻連接可靠，讀數應為零；采用接觸電阻測儀測量時，接觸電阻不大于0.1Ω。用接觸電阻測儀測量接地電阻的方法：（1）測量前校驗接觸電阻測儀。短接三個接線柱，搖動手柄，儀表讀數應為零；（2）將P、E、C三個接線柱分別接于被測接地體、電壓極、電流極，以約120r/min的速度轉動手柄，當指針指零時，可直接從刻度盤上讀取被測接地電阻。

（2）檢查起重機械上所有電氣設備正常不帶電的金屬外殼、變壓器鐵芯及其金屬隔離層、穿線金屬管槽、電纜金屬護層等是否與金屬結構間有可靠的接地連接。

分析：根據本規則的要求，需檢驗以下項目的接地：電動機、控制柜、配電箱、控制箱、變壓器等的金屬外殼；變壓器次級功能特低電壓側一端；穿線金屬管槽、電纜金屬護層；手電門的金屬外殼；司機室的金屬構架；若是電磁式起重機還需對直接采用交流電網整流供電的起重電磁鐵的外殼進行接地檢驗。

3.2 B7.3.2金屬結構接地

（1）當起重機械供電電源為中性點直接接地的低壓系統時，整體金屬結構的接地形式采用TN或者TT接地系統，零線非重復接地的接地電阻不大于4Ω,零線重復接地的接地電阻不大于10Ω；

分析：起重機金屬結構（或大車軌道）是采用接地保護還是采取接零保護，要根據供電電網的條件來決定，不同的電網采取不同的保護方式。起重機械檢驗的范圍主要是供電電源為中性點直接接地的低壓系統，此時金屬結構（或大車軌道）應采用接零保護，就是把金屬結構（或大車軌道）與供電電網的零線連接起來，一般采用TN系統和TT系統。

TN系統的電源中性點直接接地，并引出N線，屬三相四線制系統，如圖2所示。當設備帶電部分與外殼相連時，短路電流經外殼和N線(或PE線)而形成單相短路，顯然該短路電流較大，可使保護線快速而可靠地動作，將故障部分與電源斷開，消除觸電危險。其中，中性線N和保護線PE完全分開的稱為TN—S系統(又稱三相五線制)；N線與PE線前段共用、后段分開的稱為TN—C—S系統；N線與PE線完全共用的稱為TN—C系統。

圖2 a.TN—S系統，b.TN—C—S系統，c.TN—C系統

對采用接零保護的電氣設備，當其帶電部分碰殼時，短路電流經過相線和零線形成回路。此時設備的對地電壓等中性點對地電壓和單相短路電流在零線中產生電壓降的相量和。顯然，零線阻抗的大小直接影響到設備對地電壓.而這個電壓往往比安全電壓高出很多。為改善上述情況.在設備接零處再加一接地裝置，可以降低設備碰殼時的對地電壓。這個接地就叫重復接地。重復接地的另一重要作用是當零線斷裂時減輕觸電危險。圖3分別表示無重復接地時零線斷線的危險和有重復接地時零線斷線的情況。但是，盡管有重復接地，也應避免零線斷裂的情況。

重復接地還帶來其他的好處：1、能使設備碰殼時短路電流增大。以加速線路保護裝置的動作；2、降低零線中的電壓損失。

圖3

由此可知，在保護接零系統中重復接地是不可缺少的。特別在線路的終點或分支點。常見的重復接地有如下三種：

1)自然接地體的重復接地。對電纜線路而言，利用電纜的專用線芯作為零線，或者利用其金屬外皮作為零線，從而使零線運行可靠。

2)集中埋設的重復接地。這種重復接地主要用于架空線路的終、始兩端及線路分支處，如果線路太長.每隔一公里需加設重復接地。

3)網絡式的重復接地。這種重復接地也叫環路式重復接地。這種重復接地適用于電器設備固定、且安全要求較高的場合。沿設備周圍或墻壁內側每隔一定距離埋設接地裝置的鋼管，并用扁鋼把鋼管聯結成一個整體。這時，網絡內如有設備發生碰殼時，雖然設備對地電壓仍然較高，但網絡內對地電壓的起伏不大。人的接觸電壓和跨步電壓都是很小的，這就大大減輕了觸電的危險。為了使對地電壓分布更加均勻，通常還將一些自然接地體，如自來水管、建筑物的金屬結構等同接地網絡聯在一起。但是，留有可燃氣體、可燃或爆炸液體的管道是禁止作為接地裝置的。

根據本規則進行檢驗時，首先檢查接地形式，然后用接地電阻測量儀測量接地電阻。測量重復電阻時，應當把零線從接地裝置上斷開。

（2）采用T T接地系統時，起重機械金屬結構的接地電阻與漏電保護器動作電流的乘積不大于50V。

分析：TT系統，就是電源中性點(N)直接接地(即工作接零)，但其設備外殼導體部分的接地保護(PE)線與電源中性點(N)線是不連接的，兩者是相互獨立的。

圖4 TT系統功能

TT系統的功能如圖4。

（a）當電氣設備的外露可導電部分未接地時，一旦漏電，其漏電電流不足以使熔斷器熔斷或過流（過載）保護裝置動作，設備外殼將存在危險的相電壓。此時人誤觸導電部分，是十分危險的。

(b) 當外露導電部分采用接地保護后，當電氣設備外殼漏電時，由于外殼接地故障電流通過保護接地電阻和中性點接地電阻回到變壓器中性點，此時的電流通常能使故障設備電路中的過電流保護裝置動作，切斷故障設備電源，從而減少人體觸電的危險。

檢驗時，起重機總電源的三相上必須有接地短路保護的漏電保護斷路器，測量漏電保護器的額定動作電流，該電流與接地電阻的乘積應小于50V。在設備對地電壓50V前，漏電保護裝置必須動作。

4 結束語

規范、可靠的接地能夠避免起重機意外帶電而造成的人員傷亡、設備損壞，起重機使用單位必須加強日常檢查和維護，高度重視，確保起重機電氣設備和金屬結構可靠、良好接地。起重機檢驗人員應熟悉接地的相關知識，確保在安裝檢驗和定期檢驗過程中，正確而全面地對起重機整體接地情況進行檢驗，為安全排除隱患。

[1] 王福綿.起重機械技術檢驗[M].北京:學苑出版社.2000

[2]起重機械安全技術監察規程—橋式起重機.TSG Q0002-2008

[3]起重機設計規范.GB/T 3811-2008

[4]起重機械定期檢驗規則.TSG Q7015-2008

[5]起重機械安全規程.GB 6067.1-2010

[6]起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則.TSG Q7016-2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.053