橋式起重機(jī)接地保護(hù)檢驗(yàn)分析及探討

摘要：橋式起重機(jī)作為搬運(yùn)與裝卸物料的特種機(jī)械設(shè)備，是集機(jī)械化、自動(dòng)化于一體的大型機(jī)電一體化產(chǎn)品，在減輕作業(yè)人員的體力強(qiáng)度和企業(yè)生產(chǎn)效率方面具有突出的作用。接地保護(hù)作為橋式起重機(jī)械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護(hù)系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)起重機(jī)械操作人員以及其他與起重機(jī)械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機(jī)械通電作業(yè)情況下的人身安全。在日常檢驗(yàn)如何準(zhǔn)確地對(duì)接地保護(hù)方式進(jìn)行判斷和檢驗(yàn)，成為當(dāng)前研究的重中之重。闡述了橋式起重機(jī)接地保護(hù)組成，介紹了檢驗(yàn)過程中常見的幾種接地保護(hù)形式，并對(duì)檢驗(yàn)過程中碰到的檢驗(yàn)案例進(jìn)行分析探討，為橋式起重機(jī)械接地保護(hù)的檢驗(yàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī);接地保護(hù);檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TH215文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-9492（2021）12-0330-03

Analysis and Discussion on Inspection of Bridge Crane Grounding Protection

Zheng Zhengping

（Quanzhou Brahch， Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute ， Quanzhou， Fujian 362200， China）

Abstract： As a special mechanical equipment for handling and loading and unloading materials， bridge crane is a large mechatronics product integrating mechanization and automation. It plays a prominent role in reducing the physical strength of operators and enterprise production efficiency. As an electrical safety protection system for electrical equipment of bridge crane， grounding protection is mainly to protect the personal safety of crane operators and other operators related to crane when the crane is powered on. In the daily inspection， how to accurately judge and test the grounding protection mode has become the top priority of the current research. The composition of bridge crane grounding protection was expounded， several common grounding protection forms in the inspection process were introduced， the inspection cases encountered in the inspection process were analyzed and discussed， so as to provide reference for the inspection of bridge crane grounding protection.

Key words： bridge crane; grounding protection; test

0 引言

起重機(jī)械作為集機(jī)械化、自動(dòng)化于一體的大型機(jī)電一體化產(chǎn)品，在減輕作業(yè)人員的作業(yè)強(qiáng)度和提高企業(yè)生產(chǎn)效率方面具有突出的作用。在日常使用中，起重機(jī)械的控制主要通過控制系統(tǒng)對(duì)起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)重物的起吊與運(yùn)輸。

起重機(jī)械是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，接地保護(hù)是橋式起重機(jī)械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護(hù)系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)起重機(jī)械操作人員以及其他與起重機(jī)械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機(jī)械通電作業(yè)情況下的人身安全。在起重機(jī)械的檢驗(yàn)過程中，主要以檢規(guī)為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起重機(jī)械電氣設(shè)備的接地和絕緣進(jìn)行檢驗(yàn)。在檢驗(yàn)過程中，通過判斷其接地方式和測量其阻值來判斷是否符合要求，然而在實(shí)際的檢驗(yàn)過程中，由于起重機(jī)工作環(huán)境較為負(fù)責(zé)和惡劣，一些長期裸露在外的電纜或者絕緣層磨損脫落，以及許多起重機(jī)械的接線并不符合檢規(guī)的要求，造成電氣設(shè)備的接地保護(hù)失效，為設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患，甚至導(dǎo)致與起重機(jī)相關(guān)的操作人員觸電或者其他安全隱患。

本文主要從接地保護(hù)的組成、檢驗(yàn)過程中常見的幾種接地保護(hù)形式進(jìn)行分析，并對(duì)檢驗(yàn)過程中碰到的案例進(jìn)行探討，主要目的就是為了降低操作人員間接接觸觸電時(shí)的實(shí)際傷害程度，提高檢驗(yàn)人員的對(duì)接地保護(hù)的檢驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

1 橋式起重機(jī)接地保護(hù)的組成

針對(duì)橋式起重機(jī)的接地保護(hù)而言，其主要包含了電氣設(shè)備接地與金屬結(jié)構(gòu)接地兩個(gè)組成部分。

（1） 電氣設(shè)備接地，指的是針對(duì)橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼，還需要同起重機(jī)整體的金屬結(jié)構(gòu)或者與供電電源接地線之間存在相互的有效連接。在這一位置，電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼主要包含了變壓器的鐵心、電動(dòng)機(jī)的金屬外罩、電纜線的金屬護(hù)套以及電氣控制柜的外殼等對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。

（2） 金屬結(jié)構(gòu)接地，其指的是橋式起重機(jī)的主梁、端梁、小車等部分就需要同供電電源接地線之間實(shí)現(xiàn)有效的接地連接。一般來說，主梁與端梁都需要通過螺栓和部分焊接焊縫相互連接起來，針對(duì)非焊接位置，一般是利用跨接線處理的方式，這樣就可以讓主梁和端梁能夠形成有效的接地整體，進(jìn)而形成“大車部分”。對(duì)于大車與小車部分，為了確保其有效接觸，就可以考慮到小車金屬車輪與安裝在主梁是哪個(gè)的小車行車軌道實(shí)現(xiàn)線接觸，這樣也可以保證接地連通性，所以，這樣的構(gòu)成就直接稱之為整體的金屬結(jié)構(gòu)。

在選擇整體金屬結(jié)構(gòu)作為接地干線的時(shí)候，對(duì)于電氣設(shè)備的正常不帶電金屬外殼，就需要有效地連接到起重機(jī)的整體金屬結(jié)構(gòu);當(dāng)使用整體金屬結(jié)構(gòu)作為接地干線的時(shí)候，電氣設(shè)備的正常不帶電金屬外殼就需要同供電電源接地線之間實(shí)現(xiàn)相互的有效接地連接。一般來說，橋式起重機(jī)都會(huì)選擇整體金屬結(jié)構(gòu)用于接地干線的使用[1]。

2 橋式起重機(jī)接地保護(hù)形式的分類及判別

起重機(jī)械在低壓配電系統(tǒng)中的接地保護(hù)形式按電源的等電位點(diǎn)與起重機(jī)械電氣設(shè)備中外露可導(dǎo)電部分的接地與否，分為 TN、TT 和 IT 等3種類型[2]。

（1） TN 系統(tǒng)的供電電源端（變壓器一側(cè)）中性點(diǎn)直接接地，起重機(jī)械上的電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過中性線（ N 線）與該中性點(diǎn)直接連接，即保護(hù)接零。按保護(hù)接零線的接線形式，TN 系統(tǒng)可分為 TN-S、TN-C和 TN-C-S等3種類型[3]。

TN-S如圖1所示，零線 N 線與 PE 線從電源（變壓器一側(cè)）起就分開，即采用五線供電的形式。PE 線起保護(hù)作用。

TN-C 如圖2所示，零線 N 線與 PE 線兩個(gè)從電源（變壓器側(cè)）出來合為一條線即為中性線。

TN-C-S如圖3所示，零線 N 線與 PE 線從電源（變壓器側(cè)）到起重機(jī)械的電源開關(guān)前合為一條線即為中性線，形成前半部分的 TN-C ;在開關(guān)之前又把中性線分為兩條，形成三相五線制的 TN-S[4]。

（2） TT 系統(tǒng)如圖4所示，電源（變壓器側(cè)）的等電位中性點(diǎn)接地，并引出 N 線與電氣設(shè)備的外殼接地。TT在發(fā)生漏電時(shí)主要是通過大地電網(wǎng)返回變壓器，相保電流很小，因此要采用漏電保護(hù)器。

（3） IT 系統(tǒng)如圖5所示，電源（變壓器）等電位中性點(diǎn)通過大阻抗或者不接地，而電氣設(shè)備的金屬外殼進(jìn)行保護(hù)接地。

3 接地保護(hù)形式的現(xiàn)場檢驗(yàn)分析

3. 1 案例分析一

針對(duì)橋式起重機(jī)的現(xiàn)場檢驗(yàn)分析，基于橋式起重機(jī)的實(shí)際要求，對(duì)于新安裝的橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)備外殼、電纜金屬外皮、管槽、變壓器低壓側(cè)等方面，都需要做好可靠的接地保護(hù)線的有效連接。在通過現(xiàn)場的檢驗(yàn)分析之后，起重機(jī)的總電源直接選擇三相（3+PE）的供電方式，起重機(jī)的控制回路電壓為36 V ，照明回路電壓為220 V。基于起重機(jī)的隔離變壓器位置上直接的接入[5]。雖然 PE 線已經(jīng)上大車，但是大車并沒有專用的 PE 線實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的安裝，并且也沒有隨著小車電纜線直接進(jìn)入到小車之中。針對(duì)起重機(jī)械的所有電器設(shè)備外殼、金屬支架、金屬導(dǎo)線管、金屬線槽，都沒有直接同專用的 PE 線相互的連接[6]。針對(duì)這一橋式起重機(jī)而言，其接地保護(hù)還與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異，與安全規(guī)程不匹配。針對(duì)起重機(jī)的安裝單位，并沒有掌握相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)于安全規(guī)程之中的實(shí)際要求條款不夠了解。

基于上述的分析，在本次的處理進(jìn)程中，就要求做好檢驗(yàn)情況的合理總結(jié)，具體地分析其不規(guī)范接地可能帶來的后果，然后針對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與處理，以滿足橋式起重機(jī)的接地保護(hù)需求。

3. 2 案例分析二

該設(shè)備的接地保護(hù)采用 TN-C系統(tǒng)，但是電源開關(guān)裝設(shè)斷開 PEN 導(dǎo)體的保護(hù)電器，如圖6所示。

（1） 該臺(tái)起重設(shè)備的電刷和滑觸線均為四線制，380 V-36 V 變壓器用于遙控接收器的用電。照明回路未采用隔離變壓器，以第四線作為照明回路 N 線，同時(shí)作為該臺(tái)起重機(jī)接地保護(hù)線。然而在起重機(jī)的配電箱， PEN 導(dǎo)體裝設(shè)斷路器（空氣開關(guān)）。一次整改時(shí)安裝單位又增加了一條接地線，由于電刷為四線，無法再引第五條線，線懸空屬虛接。該配電系統(tǒng)為TN-C系統(tǒng)，配電變壓器配線[7]。

（2） 該起重機(jī)接地保護(hù)線同時(shí)作為載流零線，不符合規(guī)范要求。接地保護(hù)線上起重機(jī)械只作為接地保護(hù)用，嚴(yán)禁保護(hù)接地線作為載流零線。因此第四線只能作為保護(hù)接地線，當(dāng)需要增加照明時(shí)，需引第五條線或增設(shè)隔離變壓器，由于電刷為四線，無法引第五條線，因此只能增設(shè)隔離變壓器，380 V-36 V變壓器用于遙控接收器的用電，無法滿足照明功率及電壓（照明為220 V）的使用要求。因此需要增加滿足照明回路使用的隔離變壓器。

（3） TN-C接地系統(tǒng)中，由于 PEN 線以保護(hù)為主，因此 TN-C接地系統(tǒng)中，在任何情況下 PEN 線不得斷開。一旦 PEN線斷開，相線未斷開，則負(fù)載外殼帶電后，會(huì)發(fā)生人身觸電。且 TN-C接地系統(tǒng)PEN 線必須多點(diǎn)重復(fù)接地。而 TN-S系統(tǒng)， PE 線在任何情況下不得斷開。一旦 PE 線斷開，則負(fù)載外殼帶電后，會(huì)發(fā)生人身傷害事故，因此，TN-S接地系統(tǒng)的PE 線可以多點(diǎn)重復(fù)接地。但 PE 線與 N 線在分開后，無再電氣連接關(guān)系。N 線是可以斷開的。因此 TN-S下，可以使用4極開關(guān)來合分 N 線。該起重機(jī)配電系統(tǒng)屬于 TN-C接地系統(tǒng)，在配電線路中裝設(shè)斷開 PEN 導(dǎo)體的電器不符合規(guī)范要求。當(dāng)人為斷開 PEN 的保護(hù)電器時(shí)，照明回路打開時(shí)，則電氣外殼及機(jī)整機(jī)金屬結(jié)構(gòu)處于帶電狀態(tài)，會(huì)發(fā)生人身觸電。當(dāng)發(fā)生單相對(duì) PEN 短路，由于 PEN 保護(hù)電器動(dòng)作電流小于配電總斷路器保護(hù)電氣電流，PEN 保護(hù)電器先跳閘。則電氣外殼及機(jī)整機(jī)金屬結(jié)構(gòu)處于帶電狀態(tài)，會(huì)發(fā)生人身觸電[8]。

（4） 該設(shè)備應(yīng)增加滿足照明回路使用的隔離變壓器，拆除 PEN 導(dǎo)體的保護(hù)電器。

4 接地保護(hù)形式的檢驗(yàn)探討

（1） 檢驗(yàn)情況

從上述的案例分析可以看出，雖然橋式起重機(jī)本身的金屬結(jié)構(gòu)已經(jīng)同供電線路的保護(hù)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)相互之間的可靠連接，其電機(jī)的外殼、電阻、金屬線槽等都能夠與起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)相互連接，但是其本身只能夠滿足 GB6067-1985之中提出的接地要求，但是卻和 GB6067. 1-2010之中的接地保護(hù)增加的要求不能相互匹配起來[9]。

（2） 不規(guī)范接地方式造成的后果

從以上兩個(gè)案例分析之中，安裝單位主要是直接將起重機(jī)的所有金屬結(jié)構(gòu)作為了接地保護(hù)的導(dǎo)體，當(dāng)有電氣設(shè)備絕緣保護(hù)破壞問題出現(xiàn)之后，就會(huì)導(dǎo)致外殼帶電，依舊可能出現(xiàn)起重機(jī)上操作人員或者是檢修人員觸電事故的發(fā)生。但是因?yàn)?PE 保護(hù)線本身并沒有通過小車電纜直接進(jìn)入到小車，一旦小車架上的電機(jī)等電器設(shè)備出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象，就可能導(dǎo)致地面的作業(yè)人員出現(xiàn)接觸吊鉤觸電的問題發(fā)生[10]，這也是 GB6067-1985之中對(duì)于接地保護(hù)方面考慮不夠周全的問題表現(xiàn)。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，針對(duì)當(dāng)前橋式起重機(jī)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，而接地保護(hù)作為橋式起重機(jī)械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護(hù)系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)起重機(jī)械操作人員以及其他與起重機(jī)械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機(jī)械通電作業(yè)情況下的人身安全。本文主要從橋式起重機(jī)接地保護(hù)組成、接地保護(hù)的形式以及對(duì)檢驗(yàn)過程中碰到的檢驗(yàn)案例進(jìn)行分析探討，能夠降低操作人員間接接觸觸電時(shí)的實(shí)際傷害程度，提高檢驗(yàn)人員對(duì)接地保護(hù)的檢驗(yàn)?zāi)芰Γ罱K促進(jìn)橋式起重機(jī)的安全使用。

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作者簡介：鄭正評(píng)（1985-），男，大學(xué)本科，研究領(lǐng)域?yàn)樘胤N設(shè)備檢驗(yàn)。

（編輯：王智圣）