起重機(jī)接地檢驗(yàn)常見問題的探討

朱 鵬

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院 靖江 214500）

起重機(jī)作為裝機(jī)容量較大的電氣設(shè)備，由于電氣磨損、老化等方面原因，使不應(yīng)帶電的金屬部分有電危及人身安全。接地作為規(guī)避起重機(jī)觸電事故的安全保護(hù)措施，在日常檢查和法定檢驗(yàn)中占據(jù)非常重要的位置。

在例行檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)多數(shù)起重機(jī)接地已經(jīng)不能滿足要求，存在安全隱患。本文通過介紹如何正確理解低壓配電系統(tǒng)中的接地并對(duì)其各種形式進(jìn)行探討，指出起重機(jī)接地檢驗(yàn)的常見誤區(qū)與不足，提出相關(guān)處理方法，以提高檢驗(yàn)質(zhì)量，保證起重機(jī)安全運(yùn)行，減少相應(yīng)事故發(fā)生。

1 起重機(jī)接地的要求和形式

1.1 起重機(jī)接地要求

相線對(duì)地或與地有聯(lián)系的導(dǎo)電體之間的短路，極易發(fā)生觸電等危害人員安全事故。接地是規(guī)避起重機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)電壓危及人身安全而設(shè)的安全保護(hù)措施。依據(jù)GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 6067.1—2010《起重機(jī)械安全規(guī)程》以及TSG Q7015—2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》的相關(guān)要求[1，2，3]。

起重機(jī)接地必須滿足：

1）交流供電起重機(jī)電源應(yīng)采用三相（3Ф+PE）供電方式；

2）起重機(jī)接地形式符合GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的類別要求；

3）起重機(jī)接地保護(hù)應(yīng)滿足保護(hù)接地和保護(hù)接零的相關(guān)要求；

4）專設(shè)保護(hù)導(dǎo)線即PE線，取消了原有的通過軌道和車輪的起重機(jī)接地方式；

5）起重機(jī)使用TT接地系統(tǒng)時(shí)，需要設(shè)置漏電保護(hù)裝置，并且外露的電氣設(shè)備導(dǎo)電部分(電源保護(hù)接電線)的接地電阻應(yīng)不大于4Ω；

6）保護(hù)接零被增加用于TN接地系統(tǒng)，且PE線防雷接地或重復(fù)接地的電阻應(yīng)不大于10Ω；

7）載流零線嚴(yán)禁用于起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)和接地線(不包括電氣系統(tǒng)電壓為安全電壓)。

1.2 起重機(jī)接地形式

IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）規(guī)定了低壓電力網(wǎng)（1000V及以下）的3類接地形式[4，5]，我國(guó)按照GB 50054標(biāo)準(zhǔn)，低壓配電系統(tǒng)接地型式可分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)以及IT系統(tǒng)三種。

一個(gè)中性點(diǎn)接地的三相電網(wǎng)被稱為TN系統(tǒng)，該系統(tǒng)外露的電氣設(shè)備導(dǎo)電部分與系統(tǒng)中性接地點(diǎn)直接相連，一旦出現(xiàn)碰殼短路，其短路電流經(jīng)由金屬導(dǎo)體導(dǎo)致閉合回路形成，出現(xiàn)較大短路電流，引起保護(hù)裝置可靠動(dòng)作切斷電源。保護(hù)接零系統(tǒng)就是一種TN系統(tǒng)，保護(hù)導(dǎo)體與中性導(dǎo)體布置不同，又可分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)以及TN-C-S系統(tǒng)。

TN-S系統(tǒng)中性N線與保護(hù)接地PE線分開，即三相五線制，設(shè)備全部外露可導(dǎo)電部分均與公共PE線相連，接地體在電源中性點(diǎn)處被共用，如圖1所示。同時(shí)，避免正常情況下PE線帶電采用重復(fù)接地確保PE線的可靠性。

圖1 TN-S系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)中性線N和保護(hù)接地線PE合用組成PEN線即日常的三相四線制，外露的設(shè)備導(dǎo)電部分與PEN相連，如圖2所示。TN-C系統(tǒng)通常都能滿足供電可靠性要求，但當(dāng)線路中出現(xiàn)單相用電設(shè)備或者三相負(fù)載不平衡時(shí)，PEN線會(huì)有電流通過，必須考慮采用合適的導(dǎo)線截面、快關(guān)保護(hù)裝置以及熔斷器等輔助設(shè)備確保安全。

圖2 TN-C系統(tǒng)

TN-C-S系統(tǒng)結(jié)合了TN-S與TN-C的優(yōu)缺點(diǎn)，前一部分中性線N和保護(hù)接地線PE是合并的，其他部分PE線與N線從某點(diǎn)分開不再合并，如圖3所示。

圖3 TN-C-S系統(tǒng)

TT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)直接接地，中性線N線被引出，外露設(shè)備可導(dǎo)電部分通過各自的PE線，分別直接接地，如圖4所示。

圖4 TT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)未接地，或者經(jīng)由阻抗有一點(diǎn)接地，一般N線不被引出，如圖5所示。

圖5 IT系統(tǒng)

2 檢驗(yàn)檢查中常見問題及解決方法

2.1 接地型式確認(rèn)

對(duì)于起重機(jī)接地的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，首先需要判斷其接地型式，才能開展后續(xù)的工作。但目前對(duì)如何正確判斷起重機(jī)接地型式存在爭(zhēng)議。筆者認(rèn)為：根據(jù)定義，起重機(jī)接地方式需要了解變壓器的接地型式。但現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，很多用戶并不能很準(zhǔn)確地描述出接地型式。故此從配電箱或總配電柜中識(shí)別，取代變壓器端確認(rèn)更為直觀和準(zhǔn)確。

三相五線制一定是TN-S系統(tǒng)。

三相三線制一定是IT系統(tǒng)。

三相四線制則首先需要判斷是TN還是TT系統(tǒng)。如果斷路器采用逐級(jí)或末端采用漏電保護(hù)性開關(guān)的，那么肯定是TT系統(tǒng)；如果PEN線需要在配電箱或總配電柜作重復(fù)接地，用電設(shè)備外露導(dǎo)電部分應(yīng)接上PEN線，并作重復(fù)接地，則為TN-C系統(tǒng)；而TNC-S系統(tǒng)一般都是四線進(jìn)五線出。

2.2 供電方式誤判

實(shí)際檢驗(yàn)過程中，筆者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)許多起重設(shè)備的進(jìn)線端雖然是四芯或五芯電纜，但往往起重機(jī)的導(dǎo)電滑線部分只有三芯，檢驗(yàn)人員會(huì)認(rèn)為起重機(jī)供電方式符合三相（3Ф+PE）供電方式而進(jìn)行誤判。這種情況下起重機(jī)沒有可靠的接地保護(hù)，如果起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)也沒有保護(hù)接地的話，極容易發(fā)生漏電傷害事故。如何解決此類問題，應(yīng)首先建議企業(yè)更換四芯或者五芯滑線，這樣作為零線保護(hù)線的一項(xiàng)可以直接與起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)相連，作為保護(hù)接零。由于保護(hù)接零可以使漏電保護(hù)裝置靈敏可靠的動(dòng)作，這樣大大提高了起重設(shè)備的安全性能。若起重設(shè)備距離供電電源變壓器中性點(diǎn)接地裝置或零線其他接地點(diǎn)大于50m，還應(yīng)進(jìn)行重復(fù)接地，重復(fù)接地的接地電阻每一處應(yīng)不大于10Ω。同時(shí)還應(yīng)注意，如果配電系統(tǒng)是TN-S系統(tǒng)即三相五線制，那么工作零線是不允許進(jìn)行重復(fù)接地的。一旦工作零線重復(fù)接地，會(huì)直接影響漏電保護(hù)開關(guān)動(dòng)作。 其次，建議企業(yè)將原有接地方式更改為TT系統(tǒng)，并按照要求在起重機(jī)械進(jìn)線端裝有漏電保護(hù)器，同時(shí)大車軌道必須進(jìn)行有效跨接。

2.3 接地方式混用

依據(jù)GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：同一低壓系統(tǒng)中（指同一臺(tái)變壓器供電范圍）不允許部分電氣設(shè)備采用保護(hù)接地部分電氣設(shè)備采用保護(hù)接零，反應(yīng)在實(shí)際環(huán)境中就是多種接地方式混用的情況，在這種環(huán)境下接地設(shè)備漏電時(shí)，其他所有接零設(shè)備即使不漏電，其他金屬外殼上會(huì)出現(xiàn)110V左右的危險(xiǎn)電壓，足以致人觸電事故發(fā)生。該種情況反映在檢規(guī)中就是嚴(yán)禁用起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)和接地線作為載流零線（電氣系統(tǒng)電壓為安全電壓除外），因此除了只有遙控控制的起重機(jī)之外，其他方式控制的起重機(jī)一律不能采用多種接地方式混用。

2.4 保護(hù)接零與保護(hù)接地

日常檢驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)存在保護(hù)接零與保護(hù)接地概念模糊。接地保護(hù)包括兩種形式，即保護(hù)接地、保護(hù)接零，作為安全措施以便防止電氣設(shè)備意外帶電，引起觸電電擊事故。

在電氣設(shè)備正常運(yùn)行情況，將帶電的金屬部分與地線相連，以防此部分接觸火線時(shí)，突然帶電，引起危害，這種方式稱為保護(hù)接地。依據(jù)保護(hù)接地的工作原理，此種方式通常適用于中性點(diǎn)不接地的配電系統(tǒng)。

保護(hù)接零是將正常不帶電的金屬部分，經(jīng)由金屬導(dǎo)體與系統(tǒng)內(nèi)的保護(hù)線PE相連，同時(shí)跟電源接地點(diǎn)相連，一旦損壞設(shè)備絕緣碰殼，引起單相短路，形成相當(dāng)大的短路電流，斷路器則迅速切斷漏電設(shè)備的電源，確保人員安全。由于保護(hù)接零需要電源接地，因此該方式適合電源中性點(diǎn)直接接地的三相四線制配電系統(tǒng)。并且，所有絕緣損壞或其他原因可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分均需要接零。

2.5 重復(fù)接地電阻測(cè)量

首先需要明確，起重機(jī)重復(fù)接地是為了防止保護(hù)零線在配電線路中出現(xiàn)斷線的情況下，造成觸電事故。即是指重復(fù)接地保護(hù)線PE，并非N線的重復(fù)接地。保護(hù)接零僅僅通過PE線與電源處接地并不可靠，經(jīng)由PE線一處或多處采用接地裝置與大地連接，削弱漏電設(shè)備的對(duì)地電壓，降低PE線斷線的觸電危險(xiǎn)率，減少接地短路與碰殼的持續(xù)時(shí)間，該接地方式被稱為起重機(jī)重復(fù)接地[6]。

保護(hù)接零系統(tǒng)中，必須對(duì)PE線采取重復(fù)接地。TN-C系統(tǒng)作為企業(yè)的常用接地方式，按照要求必須重復(fù)接地。測(cè)量時(shí)，要求把PE線從接地裝置上斷開進(jìn)行測(cè)量。如果不斷開，往往測(cè)量的數(shù)據(jù)是供電變壓器中性點(diǎn)接地電阻與低壓供電系統(tǒng)PEN（PE）線所有重復(fù)接地點(diǎn)接地電阻的并聯(lián)值，該測(cè)量數(shù)據(jù)并不能正確表征實(shí)際的重復(fù)接地的每一處接地電阻。但是，往往實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中并不能把相關(guān)的PEN（PE）線全部拆除（多臺(tái)起重機(jī)分布在車間多跨，并有多臺(tái)其他用電設(shè)備），在這種情況下，筆者認(rèn)為對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房而言，通常整個(gè)廠房的PE線和供電變壓器的PE線連接在一起或者做整體接地網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量起重機(jī)與廠房的接觸電阻可以表征相應(yīng)的接地電阻特性，即接觸電阻不大于4Ω，應(yīng)該認(rèn)為是安全的，同時(shí)應(yīng)該注意測(cè)量點(diǎn)的除銹或油漆問題就可以了。

3 結(jié)束語

起重機(jī)接地作為電氣保護(hù)的重要措施，在起重機(jī)檢驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的位置。無論是GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》還是GB/T 6067.1—2010《起重機(jī)械安全規(guī)程》以及TSG Q7015—2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》都有明確規(guī)定和具體要求。

良好規(guī)范的接地能夠避免起重機(jī)觸電和電擊事故的發(fā)生，因此起重機(jī)使用單位必須給予高度的重視并加強(qiáng)日常檢查和維護(hù)，避免起重機(jī)械電氣事故的發(fā)生。

從檢驗(yàn)角度出發(fā)，作為檢驗(yàn)人員必須全面理解和理清接地保護(hù)的相關(guān)概念與要求，提高起重機(jī)檢驗(yàn)的工作質(zhì)量，為企業(yè)排除安全隱患。

[1]GB/T 3811—2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB/T 6067.1—2010 起重機(jī)械安全規(guī)程[S].

[3]TSG Q7015—2016 起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[4]GB 50054—2011 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]雷紹群. 起重機(jī)接地檢驗(yàn)之探討[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化，2013，42(04)：92-94.

[6]王雷松，盧錫俊. 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的接地檢驗(yàn)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2009(05)：69-71.