淺析煙草設(shè)備的電氣接地安全

熊先云，石 英，歐陽慶榮，鐘清偉

（江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司井岡山卷煙廠，江西 吉安 343100）

隨著煙草行業(yè)在我國的日益發(fā)展，越來越多的煙草設(shè)備隨之被研發(fā)出來，這對設(shè)備的電氣安全提出了更高的要求。電氣接地就是指在安裝電氣設(shè)備的時候，通過接地線將用電設(shè)備的中性點、外殼或其他可導(dǎo)電部分與接地裝置進(jìn)行電氣連接。對設(shè)備進(jìn)行電氣接地的目的是要保護用電設(shè)備、同時防止觸電事故發(fā)生。通常對電氣設(shè)備的外殼或者其他可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，把設(shè)備出現(xiàn)的噪聲電流或者故障電流導(dǎo)入大地。接地安全是電氣設(shè)備安全平穩(wěn)運行的關(guān)鍵，其關(guān)乎著從業(yè)人員的人身安全及設(shè)備的運行安全。因此，在設(shè)備的安裝過程中就需考慮到設(shè)備的接地問題，做好設(shè)備接地工作，將事故隱患消除在萌芽之中。要做好設(shè)備的接地工作，首先就要認(rèn)識接地系統(tǒng)，重視接地安全。

1 接地系統(tǒng)的分類

接地系統(tǒng)指的是電力系統(tǒng)及用電設(shè)備的中性點、裸露的導(dǎo)電部分等部位通過導(dǎo)體與大地相連接而構(gòu)成的一個系統(tǒng)。它在電力、計算機、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其目的就是防止觸電事故的發(fā)生，同時確保用電設(shè)備安全運行。

1.1 按接地保護形式的分類

接地系統(tǒng)按其保護形式主要包括IT，TT，TN 3 種形式，并且其中的TN 系統(tǒng)又可以分為TN-C，TN-S，TN-C-S 3 種情況，各系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接見圖1。

圖1 接地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖（續(xù)）

圖1 接地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖

IT 系統(tǒng)的電源側(cè)沒有工作接地，其有著較優(yōu)的供電可靠性和安全性，通常應(yīng)用在供電要求較高的場所。在TT 系統(tǒng)中，其電源中性點與地直接相連，同時用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分也是與地直接相連，但二者接地相互獨立，該系統(tǒng)接地短路電阻高，電磁干擾小，安全可靠。在TN 系統(tǒng)中，其電源中性點與TT 系統(tǒng)一樣與地直接相連，同時用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分直接與電源中性點進(jìn)行電氣連接。TN-C 接地方式對線路的損害較高，若企業(yè)在生產(chǎn)過程中時有發(fā)生斷電情況，則需要避免選用TN-C系統(tǒng), 以免造成巨大損失及嚴(yán)重后果。在TN-C 系統(tǒng)中，PE 線（保護線） 與N 線（零線） 共用，由于其安全性能低，可應(yīng)用場合不多。在TN-S 系統(tǒng)中，其PE 線和N 線獨立應(yīng)用，配電網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，整體費用較高[1]，但從安全性來說，TN-S 系統(tǒng)最安全。TN-C-S 系統(tǒng)則綜合了TN-C 系統(tǒng)和TN-S 系統(tǒng)的特點，提高了作業(yè)人員和用電設(shè)備的安全性。總的來說，沒有完美的接線系統(tǒng)，企業(yè)在選擇接地系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實際，選擇合適的接地系統(tǒng)[2]。

1.2 按接地性質(zhì)的分類

接地系統(tǒng)根據(jù)其接地性質(zhì)的不同可以歸納為正常接地與故障接地。

正常接地通常包括工作接地與保護接地這兩種情況。工作接地還可以叫做系統(tǒng)接地，它是根據(jù)供電系統(tǒng)正常運行的需求，將電網(wǎng)某一點進(jìn)行接地，圖1 中電源端（變壓器低壓側(cè)） 的接地方式就是這種情況。保護接地也叫做安全接地，它是將用電設(shè)備的金屬外殼及與其相連的帶電部位與大地相連，以避免帶電的設(shè)備外殼危及人員和設(shè)備的安全，圖1 中的用電設(shè)備端采用的就是保護接地。

此外，正常接地的范疇還包括防靜電接地、防雷接地、重復(fù)接地等情況。其中防靜電接地主要用來防止靜電對易燃油、可燃性粉塵、天然氣儲罐等場合造成危險而設(shè)，同時大部分電子企業(yè)為降低靜電釋放對產(chǎn)品造成損害也采取該接地方式。防靜電接地主要有直接接地、間接接地、跨接接地3 種形式。防雷接地主要由接閃器（如避雷針）、引下線、接地線、接地網(wǎng)、接地電阻等部分組成，其通過接閃器吸引雷電形成雷擊電流，再通過引下線將雷擊電流泄放至大地，以保護建筑物及建筑物內(nèi)人員和電氣設(shè)備的安全。雷擊放電可等同于一個電流源，防雷接地電阻越小，對建筑、設(shè)備的危害也越小。重復(fù)接地應(yīng)用在中性點直接接地的系統(tǒng)中，在其零干線上多處用金屬導(dǎo)線進(jìn)行對地連接。對零線進(jìn)行重復(fù)接地可以縮短故障時間，減少損耗。當(dāng)保護零線因故斷開后，如果設(shè)備相線與外殼相連，零線的重復(fù)接地可以降低設(shè)備外殼的對地電壓，從而降低人員觸電事故的概率。但需注意的是，TN-S 系統(tǒng)中的零線是不允許使用重復(fù)接地的，因為這會影響漏電保護功能。

故障接地又叫做接地故障，在這種情況下，帶電導(dǎo)體與大地發(fā)生意外連接，極易引起間接觸電事故，且易產(chǎn)生電弧和電火花，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故，危及設(shè)備和人身的安全。電力系統(tǒng)中的單相接地故障就屬于常見的故障接地，在這種情況下，雖然系統(tǒng)三相線電壓仍處于對稱狀態(tài)運行，但系統(tǒng)不能長時間處于非正常狀態(tài)運行，這是由于正常的另外兩相對地電壓將變成原先的倍，這對線路絕緣較弱的環(huán)節(jié)構(gòu)成了較大威脅，進(jìn)而易使其他非故障相引發(fā)短路故障，造成更大的破壞。

2 電氣接地的重要性及其原則

2.1 電氣接地的重要性

第一，合理的電氣接地方式能夠防止電擊傷害。合理地將電氣裝置和用電設(shè)備進(jìn)行可靠接地，能夠有效地避免作業(yè)人員受到電擊傷害。第二，電氣接地可以有效地避免設(shè)備或者建筑物受到雷擊傷害。雷電對電氣設(shè)備、人身安全、建筑安全都存在著巨大傷害，就目前的情況來看，防止雷擊最常用的方法就是進(jìn)行防雷接地。第三，一個合理的電氣接地系統(tǒng)能夠保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

2.2 電氣接地的原則

首先，一定要按照國家標(biāo)準(zhǔn)對電氣系統(tǒng)進(jìn)行接地。其次，系統(tǒng)中可能有多個不同類型的用電設(shè)備，須選用一個共同的接地體，也稱之為總接地體，通過這個總接地體把各設(shè)備的金屬外殼進(jìn)行可靠連接，同時一定要保證這個總接地體是整個系統(tǒng)中接地電阻最小的。最后，對于像計算機應(yīng)用場合這樣的弱電系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)定，采用中性點直接接地的系統(tǒng)[3]。

3 煙草設(shè)備的接地保護

煙草設(shè)備接地系統(tǒng)可選擇TN-S，TN-C，TN-C-S，TT 等幾種形式，這幾種接地方式都有著不同的特征。要想選擇合適的接地方式，首先就要能夠辨別這幾種接地方式的不同點，然后根據(jù)企業(yè)實際情況，選用合適的接地方式。同時，在選擇接地方式時一定要考慮到安全性。

現(xiàn)如今我國煙草工業(yè)企業(yè)使用的主流卷接設(shè)備為ZJ17 機組，主要包括YJ17 供絲機（VE）、YJ17卷制成型機（SE）、YJ27 濾嘴接裝機（MAX） 3 個部分，且其生產(chǎn)速度快，作業(yè)率高，具有較高的運行穩(wěn)定性。ZJ17 卷接設(shè)備的供電、接地方式一般采取圖1 中的TT 系統(tǒng)，其機體外殼通過接地裝置直接和大地連在一起，設(shè)備內(nèi)部所需的其他電壓等級的電源則通過變壓器降壓得到，變壓器外殼及鐵芯則通過PE 線與機體外殼相連。圖2 為MAX 加熱部件所用變壓器示意圖。

圖2 MAX 加熱部件所用變壓器示意圖

由圖2 可以看出，MAX 加熱部件所用變壓器，其變壓器鐵芯、底板、支架、防護罩、過線板等部位均通過PE 線與接地端子相連，同時變壓器二次側(cè)的零線也和接地端子連接。此外，系統(tǒng)中各電源模塊、分線盒、電機、工控機顯示屏等部件均應(yīng)與接地端子進(jìn)行可靠連接，以確保系統(tǒng)運行可靠。

煙草設(shè)備中常見有變壓器、電源模塊、接線盒、電機、變頻器、通信模塊等，對這些部件進(jìn)行接地保護是非常有必要的，其關(guān)乎著設(shè)備能否正常運行，同時也對作業(yè)人員起到了很好的保護作用。

4 接地注意事項

煙草設(shè)備同其他通用設(shè)備一樣，在接地過程中應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。即使系統(tǒng)有多個電氣設(shè)備，也應(yīng)該將各設(shè)備與一個總接地體進(jìn)行可靠連接，同時要保證這個總接地體的接地電阻小于任何設(shè)備的接地電阻。在選擇好設(shè)備的接地類型后，在設(shè)備的安裝過程中及各個元器件的選用上也都應(yīng)遵循安全原則，同時做好接地電阻的測試，以確保其達(dá)到接地要求。

為了確保系統(tǒng)中電氣儀表的靈敏可靠，消除其干擾信號，對相關(guān)儀表做屏蔽接地也很有必要。其主要目的是將電磁干擾信號經(jīng)屏蔽裝置引入地下，提高相關(guān)設(shè)備運行的穩(wěn)定性。例如，在伺服控制系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)運行時好時壞，應(yīng)考慮伺服控制器是否有屏蔽接地或者屏蔽接地是否牢固可靠。

完成了設(shè)備的接地工作之后，還應(yīng)定期對各接地點、接地裝置、連接線等部位進(jìn)行檢查，以確保其安全有效，比如檢查其接地線有沒有損壞、連接點有沒有松動脫落等[4]。

5 結(jié)束語

本文主要介紹了煙草電氣設(shè)備的接地安全，同時對接地過程中應(yīng)當(dāng)要注意的問題進(jìn)行了闡述。隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對電氣安全有了更高的要求，這使得人們在設(shè)備接地安全方面同樣要引起重視，避免引發(fā)電氣安全事故，保障人員及設(shè)備的安全。