起重機(jī)械接地檢驗(yàn)之探討

雷紹群

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建福州 350008）

0 引言

2008年4月，某食品廠一臺型號為CD11－6的鋼絲繩電動葫蘆發(fā)生漏電事故，導(dǎo)致操作工人觸電后跌落水池中，經(jīng)搶救無效死亡。據(jù)調(diào)查，該廠工人在事故發(fā)生數(shù)天前曾發(fā)現(xiàn)電動葫蘆漏電，而在事故發(fā)生前不到一分鐘，另外一位工人在操作該電動葫蘆時，有被電麻的感覺，之后停止了操作，但未引起足夠的重視，最終慘釀悲劇。經(jīng)查，該電動葫蘆的接地和絕緣均不合格。由于接地不合格引起的起重機(jī)觸電事故屢見不鮮，筆者在檢驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)較多有資質(zhì)的起重機(jī)安裝單位對系統(tǒng)接地形式不是很了解，未對起重機(jī)進(jìn)行正確的保護(hù)接地，從而埋下事故隱患。因此，正確理解起重機(jī)接地的形式及其重要性是非常必要的。

1 起重機(jī)械檢驗(yàn)規(guī)則對接地的規(guī)定

1.1 監(jiān)檢規(guī)則要求

《起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》（TSG Q7016－2008）（以下簡稱監(jiān)檢規(guī)則）B8.2電氣保護(hù)裝置規(guī)定:“根據(jù)電氣接線圖，按照GB6067－1985《起重機(jī)械安全規(guī)程》要求，核查以下電氣保護(hù)裝置檢測和試驗(yàn)的施工記錄，必要時檢查接地保護(hù)”。

1.2 檢驗(yàn)規(guī)則要求

根據(jù)《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》（TSG Q7015－2008）（以下簡稱定檢規(guī)則）對起重機(jī)接地的規(guī)定，國家質(zhì)檢總局已對定檢規(guī)則進(jìn)行了修改，現(xiàn)將修改前后的有關(guān)起重機(jī)接地的檢驗(yàn)內(nèi)容作一對比，如表1所示。

表1《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》修改前后的金屬結(jié)構(gòu)接地檢驗(yàn)內(nèi)容對比

續(xù)表

修改前后的定檢規(guī)則對電氣設(shè)備接地的規(guī)定基本是一樣的，但對金屬結(jié)構(gòu)接地的規(guī)定修改較大，主要是增加了金屬結(jié)構(gòu)與供電電源保護(hù)接地線連接的檢查和IT系統(tǒng)的檢查。相對監(jiān)檢規(guī)則和第1版定檢規(guī)則而言，2011年1月1日實(shí)施的第2版定檢規(guī)則規(guī)定得更為全面，也更符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。本文主要根據(jù)第2版定檢規(guī)則的相關(guān)檢驗(yàn)內(nèi)容及要求來探討起重機(jī)接地的檢驗(yàn)方法。

監(jiān)檢規(guī)則對起重機(jī)接地保護(hù)的檢查的規(guī)定較籠統(tǒng)，為保障起重機(jī)的安全運(yùn)行，筆者建議，在安裝改造維修監(jiān)檢時，應(yīng)按照第2版定檢規(guī)則的要求進(jìn)行實(shí)物檢查。

2 系統(tǒng)接地的形式及其特點(diǎn)

系統(tǒng)接地形式有三種:TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。

2.1 TN 系統(tǒng)

“電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，負(fù)載設(shè)備的外露導(dǎo)電部分通過保護(hù)導(dǎo)體連接到此接地點(diǎn)的系統(tǒng)稱為TN系統(tǒng)。”根據(jù)中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的布置，TN系統(tǒng)的形式分為三種:TN-C系統(tǒng)，TN-S系統(tǒng)，TN-C-S系統(tǒng)。“第一個字母T表示電源系統(tǒng)的一點(diǎn)直接接地，第二個字母N表示設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)直接電氣連接，字母C表示中性導(dǎo)體與保護(hù)導(dǎo)體是合一的，字母S表示中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是分開的。”

1）TN-C系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)的特點(diǎn)是線路簡單，安裝施工方便，接地故障靈敏度高，對切除故障設(shè)備電源快速。但是對于負(fù)荷中含有較多的單相負(fù)荷或三相不平衡時，PEN線會帶電，而且?guī)щ娗闆r非常復(fù)雜，隨時隨地會變化。

2）TN－S系統(tǒng)

TN－S系統(tǒng)的特點(diǎn)是，中性線N與保護(hù)接地線PE僅在變壓器中性點(diǎn)共同接地，其他地方兩線不再有任何電氣連接。在中性線N帶電的情況下，PE線連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，始終不會帶電。該系統(tǒng)由于多了一根PE線，而且對PE線的截面有要求，對設(shè)計、施工等會帶來一些工作量，但是由于PE線作為專用保護(hù)接地線，會大大增加防電擊的安全性;同時由于PE線的存在，可以采用四極開關(guān)在分?jǐn)嘞嗑€時把帶電的N線也分?jǐn)啵瑴p少碰觸N線引起的電擊、火災(zāi)及爆炸的危險。

3）TN－C－S系統(tǒng)

TN－C－S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN－C系統(tǒng)，第二部分是TN－S系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是中性線N與保護(hù)接地線PE分開后，不能再有任何電氣連接。PE線連接的設(shè)備外殼及金屬構(gòu)件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，始終不會帶電。這種系統(tǒng)兼有TN－C系統(tǒng)的價格便宜和TN－S系統(tǒng)的比較安全且電磁適應(yīng)性比較強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.2 TT 系統(tǒng)

“電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地電氣上無關(guān)的系統(tǒng)稱為TT系統(tǒng)。”第一個字母T表示電源系統(tǒng)的一點(diǎn)直接接地，第二個字母T表示設(shè)備外露導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源系統(tǒng)的接地點(diǎn)。

TT系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，不管三相負(fù)荷平衡或不平衡，在中性線N帶電情況下，PE線不會帶電。只有在單相接地故障時，由于保護(hù)接地靈敏度低，故障不能及時切斷，設(shè)備外殼才可能帶電。它的缺點(diǎn)是接地故障靈敏度不高，設(shè)備外殼雖有接地保護(hù)，由于不能及時切斷電源，也可能會引起電擊等危險，因此，TT系統(tǒng)必須裝有剩余電流動作保護(hù)裝置，提高切除設(shè)備電源的靈敏度。

2.3 IT 系統(tǒng)

“電源系統(tǒng)的帶電部分不接地或通過阻抗接地，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地的系統(tǒng)，稱之為IT系統(tǒng)。”第一個字母I表示電源系統(tǒng)所有帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過阻抗接地，第二個字母T表示設(shè)備外露導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源系統(tǒng)的接地點(diǎn)。

IT系統(tǒng)無中性線N，供電線路簡單，接地電位穩(wěn)定，只有線電壓無相電壓，保護(hù)接地線PE各自獨(dú)立接地，正常時保護(hù)接地線PE不帶電。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一相接地時，不會使外殼帶有較大的故障電流，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。缺點(diǎn)是不適用于具有大量220 V單相用電設(shè)備的供電。

3 起重機(jī)電氣設(shè)備接地的檢驗(yàn)

起重機(jī)電氣設(shè)備的接地和金屬結(jié)構(gòu)的接地其實(shí)都是間接接觸防護(hù)的保護(hù)接地，二者在作用上并沒有明顯的區(qū)分，金屬結(jié)構(gòu)接地的目的是為了電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地。電氣設(shè)備的接地方法有二種:1）通過金屬結(jié)構(gòu)的接地形成保護(hù)接地回路;2）通過專門的接地線形成保護(hù)接地回路。如果起重機(jī)電氣設(shè)備的接地是通過金屬結(jié)構(gòu)的接地形成保護(hù)接地回路，那么，金屬結(jié)構(gòu)的接地是電氣設(shè)備接地的前提條件。電氣設(shè)備接地的檢驗(yàn)，主要是檢驗(yàn)電氣設(shè)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(hù)層等是否與金屬結(jié)構(gòu)間有可靠的連接，或者與專門的接地線是否有可靠的連接。

當(dāng)起重機(jī)采用整體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線時，金屬結(jié)構(gòu)的連接有非焊接處，如鉸鏈連接、銷軸連接、軸承連接、車（滾）輪連接等，應(yīng)采用另設(shè)接地線或者跨接線的處理。如港口門座起重機(jī)，保護(hù)接地線通過集電器與下支承部分和上回轉(zhuǎn)部分連接，運(yùn)行臺車與支承門座則采用跨接線連接。

司機(jī)室與起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)如果不是采用焊接連接的，司機(jī)室與起重機(jī)本體接地點(diǎn)之間應(yīng)用雙保護(hù)接地線連接。

4 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)接地的檢驗(yàn)

第2版定檢規(guī)則將金屬結(jié)構(gòu)的接地分為二種情況:1）采用整體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線時，整體金屬結(jié)構(gòu)與供電電源保護(hù)接地線應(yīng)當(dāng)可靠連接;2）不采用整體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線時，電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)當(dāng)直接與供電電源保護(hù)接地線連接。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，交流供電起重機(jī)電源應(yīng)采用三相（3φ+PE）供電方式，且PE線應(yīng)與金屬結(jié)構(gòu)或電氣設(shè)備可靠連接。

如何正確理解采用整體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線呢?這里的“整體金屬結(jié)構(gòu)”應(yīng)理解為，采用焊接連接或跨接線連接的金屬結(jié)構(gòu)，而非整臺起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)。如通用橋式起重機(jī)的小車可視為一個“整體金屬結(jié)構(gòu)”用來作為接地干線，保護(hù)接地線應(yīng)接至小車上，安裝在小車上的電氣設(shè)備可通過小車的金屬結(jié)構(gòu)形成接地回路。大車和小車采用車輪連接，不能視為一個“整體金屬結(jié)構(gòu)”，如果采用大車和小車作為接地干線，接地線應(yīng)分別接至大車和小車的金屬結(jié)構(gòu)上。同理，大車和軌道采用車輪連接，也不能視為一個“整體金屬結(jié)構(gòu)”，如果采用大車作為接地干線，接地線應(yīng)接至大車金屬結(jié)構(gòu)上。

不采用整體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線的起重機(jī)比較少。塔式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用螺栓連接而成，因此不能采用金屬結(jié)構(gòu)做接地干線，電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)當(dāng)直接與供電電源保護(hù)接地線連接。

檢驗(yàn)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的接地，必須正確判別系統(tǒng)的接地形式。首先應(yīng)判別電源系統(tǒng)（如變壓器）的中性點(diǎn)是否有接地，如果有接地則為TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)，如果沒有接地或通過阻抗接地則為IT系統(tǒng)。再檢查電源系統(tǒng)的接地和設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地是否相互獨(dú)立，必要時，可用萬用表測量電源系統(tǒng)的接地線和設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地線的連通性，如果電源系統(tǒng)的接地和設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地有直接的電氣連接，則為TN系統(tǒng)，否則為TT系統(tǒng)。

根據(jù)GB6067.1－2010《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分總則》的規(guī)定，對于保護(hù)接零系統(tǒng)，如TN系統(tǒng)，起重機(jī)械的重復(fù)接地的接地電阻≤10Ω;對于保護(hù)接地系統(tǒng)，如TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω。第2版定檢規(guī)則有關(guān)接地電阻的規(guī)定與GB6067.1－2010《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分總則》一致。

第2版定檢規(guī)則規(guī)定“采用TN接地系統(tǒng)時，零線重復(fù)接地每一處的接地電阻≤10 Ω”。此處的零線應(yīng)理解為PEN線或PE線（下同）。按相關(guān)規(guī)定，架空線路的干線和分支線的終端以及沿線每1 km處，零線應(yīng)重復(fù)接地，電纜和架空線在引入車間處，零線應(yīng)重復(fù)接地（但起重機(jī)距接地點(diǎn)不超過50 m者除外）。由此可見，當(dāng)零線重復(fù)接地有多處時，要測量“每一處”的接地電阻是不現(xiàn)實(shí)的。一般情況下，零線在進(jìn)入車間之前，或在車間配電屏處，或在起重機(jī)地面總電源開關(guān)處，應(yīng)重復(fù)接地。筆者認(rèn)為，只需測量距離所檢起重機(jī)最近的零線重復(fù)接地點(diǎn)的接地電阻即可。采用TN系統(tǒng)的起重機(jī)，電路上還應(yīng)設(shè)置符合要求的熔斷器或瞬時動作斷路器等過電流保護(hù)裝置。

第2版定檢規(guī)則規(guī)定“采用TT接地系統(tǒng)時，起重機(jī)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（電源保護(hù)接地線）的接地電阻≤4 Ω或者起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的接地電阻與漏電保護(hù)器動作電流的乘積≤50 V。”本句的文字表達(dá)容易產(chǎn)生誤解:當(dāng)采用TT接地系統(tǒng)時，只要起重機(jī)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（電源保護(hù)接地線）的接地電阻≤4 Ω，可將此項判為合格。其實(shí)不然，當(dāng)起重機(jī)采用TT接地系統(tǒng)時，應(yīng)先檢查系統(tǒng)中是否有裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)裝置。然后，再按起重機(jī)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（電源保護(hù)接地線）的接地電阻≤4 Ω或者起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的接地電阻與漏電保護(hù)器動作電流的乘積≤50 V來實(shí)施檢驗(yàn)。

采用IT接地系統(tǒng)時，如果起重機(jī)電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（電源保護(hù)接地線）的接地電阻≤4 Ω，可保證在相導(dǎo)體與外露可導(dǎo)電部分發(fā)生第一次接地障時，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分的對地電壓≤50 V，此時，通常不要求自動切斷供電。為了在盡可能短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并消除第一次接地故障，系統(tǒng)中必須裝設(shè)能發(fā)出聲或光信號的絕緣監(jiān)視裝置。針對第二次接地故障，系統(tǒng)中必須裝設(shè)能自動切斷供電的保護(hù)裝置。

5 接地電阻的測量

5.1 單根接地體的測量布極方法

測量單根接地體的接地電阻的布極方法如圖1所示。測量單根接地體接地電阻時，可采用手搖式接地電阻測量儀、數(shù)字式接地電阻測量儀、電壓表－電流表法、鉗形接地電阻儀等儀器。

圖1 單根接地體的測量布極方法

5.2 接地網(wǎng)的測量布極方法

測量接地網(wǎng)時，布極方法如圖2所示。

電流接地極C與被測接地網(wǎng)G的邊緣的距離應(yīng)為

SL≥（4～5）D

電壓接地極P與被測接地網(wǎng)G的邊緣的距離應(yīng)為

SP=（0.5 ～0.618）SL

D為接地網(wǎng)G的對角線長度。

由于D數(shù)值有可能很大，因此采用這種方法測量接地電阻時布線非常麻煩。測量接地網(wǎng)的接地電阻時，為便于布線，應(yīng)盡量采用電壓表－電流表法。

圖2 接地網(wǎng)的測量布極方法

5.3 重復(fù)接地電阻的測量

測量重復(fù)接地電阻時，為了保證所測接地電阻的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)把零線從接地裝置上斷開。

當(dāng)起重機(jī)采用接地網(wǎng)和電源接地點(diǎn)連接時（圖3），起重機(jī)還是采用“接零”保護(hù)，應(yīng)認(rèn)為是TN－S系統(tǒng)。在這種情況下，零線無法從接地裝置上斷開，無法準(zhǔn)確測量重復(fù)接地電阻。檢驗(yàn)時，可在TN系統(tǒng)重復(fù)接地電阻檢驗(yàn)項的檢驗(yàn)結(jié)果欄中填寫“接地通零”，如接地回路正常，可將該項檢驗(yàn)結(jié)論判為“合格”。

6 結(jié)語

起重機(jī)的接地對于起重機(jī)的安全運(yùn)行非常重要，起重機(jī)檢驗(yàn)人員應(yīng)能根據(jù)第2版定檢規(guī)則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求對起重機(jī)的接地進(jìn)行正確地檢驗(yàn)，消除事故隱患，保證起重機(jī)的安全運(yùn)行。

圖3 TN－S系統(tǒng)的接地通零

［1］趙國.起重機(jī)械電氣安全技術(shù)檢驗(yàn)［M］.大連:大連理工大學(xué)出版社，2008.

［2］TSG Q7015－2008起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則［Z］.

［3］TSG Q7016－2008起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則［Z］.

［4］GB/T 3811－2008起重機(jī)設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］GB 6067.1－2010起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分 總則［S］.

［6］GB 14050－2008系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求［S］.

［7］GB/T 4776－2008 電氣安全術(shù)語［S］.

［8］GBJ 65－83工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計規(guī)范［S］.