王智杰

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院寧德分院，福建 寧德 352100）

起重機(jī)異常帶電案例分析及對(duì)策

王智杰

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院寧德分院，福建 寧德 352100）

由于起重機(jī)觸電事故頻發(fā)，從一起起重機(jī)觸電事故入手，通過現(xiàn)場勘查和分析，結(jié)合事故致因理論，找出事故發(fā)生的根本原因，提出相應(yīng)的對(duì)策，避免類似事故再次發(fā)生。

事故案例；案例分析；對(duì)策

某工廠員工李某，在使用車間一臺(tái)電動(dòng)單梁起重機(jī)起吊一捆物料時(shí)，由于不按操作規(guī)程辦事，一手操作手電門，一手扶吊鉤保持物料平衡，最后發(fā)生觸電事故，最終導(dǎo)致李某必須住院治療。本文針對(duì)該臺(tái)起重機(jī)械接地故障保護(hù)失效進(jìn)行研究，以期使設(shè)計(jì)者、安裝、使用以及檢驗(yàn)單位在設(shè)備的存續(xù)期間明確起重機(jī)的接地保護(hù)形式的選擇。

1 事故現(xiàn)場分析

1.1 事故直接原因查找

（1）斷開電源開關(guān)，檢查手電門絕緣是否破損，因絕緣盒未破損，所以未測量手電門控制電源電壓（應(yīng)不大于50 V）。

（2）合上電源開關(guān)，用萬用表測量吊鉤與地面總電源開關(guān)箱內(nèi)N線之間的電壓（測量值為225V），表明吊鉤帶電。正常情況下當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，間接接觸防護(hù)要求應(yīng)能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷供電電源，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)接觸電壓，即電源供電系統(tǒng)接地故障保護(hù)失效。

供電系統(tǒng)分為三種；TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。其中，TT系統(tǒng)僅限于局部對(duì)接地要就高的電子設(shè)備場合；IT系統(tǒng)主要用于10kV及35kV的高壓系統(tǒng)和礦山井下某些低壓供電系統(tǒng)。起重機(jī)供電系統(tǒng)普遍采用TN系統(tǒng)，圖1所示是三種不同TN系統(tǒng)。

圖1 三種不同TN系統(tǒng)

1.2 確認(rèn)該臺(tái)電動(dòng)單梁起重機(jī)供電系統(tǒng)形式

首先，檢查電動(dòng)單梁起重機(jī)供電的變壓器至電動(dòng)單梁起重機(jī)地面總電源開關(guān)箱線路。變壓器低壓側(cè)共四個(gè)接線柱，引出三根相線一個(gè)根性線，其中中性線接線柱又與變壓器下的接地線連接。四個(gè)接線柱引出的四根電纜（三根相線一個(gè)根中性線）直接連接至電動(dòng)單梁起重機(jī)地面總電源開關(guān)箱處，中性線連接在開關(guān)盒的N接線柱上。測量電源中性點(diǎn)的接地電阻R0為2Ω。

其次，檢查地面電源開關(guān)箱及開關(guān)箱與電動(dòng)單梁起重機(jī)之間導(dǎo)線。地面總電源開關(guān)箱中有PE接線柱、N接線柱、以及額定電流為20 A的自動(dòng)斷路器。PE接線柱由開關(guān)箱外殼引出。N接線柱上連接由變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)引出的中性線，為起重機(jī)供電的四根導(dǎo)線中的一根由PE接線柱引出，連接至電動(dòng)單梁起重機(jī)上電源開關(guān)箱中的PE接線柱上（如圖2所示）。測量起重機(jī)自然接地電阻Rd為50Ω。

圖2 金屬結(jié)構(gòu)不與TN系統(tǒng)的電源保護(hù)接地線PE連接示意圖

最后，斷開地面總電源開關(guān)后，進(jìn)行接地回路導(dǎo)電連續(xù)性檢驗(yàn)，即用萬用表歐姆檔測量起重機(jī)接地線與電源中性線之間電阻為30Ω。也就是說，電源中性點(diǎn)與起重機(jī)上易于帶點(diǎn)的金屬結(jié)構(gòu)未連接，即該單梁起重機(jī)直接接地，并未對(duì)保護(hù)零線做重復(fù)接地。

由此可以判定該電動(dòng)單梁起重機(jī)供電電源系統(tǒng)為故障的是TN-C-S系統(tǒng)。

1.3 尋找接地故障點(diǎn)

接地故障指相線對(duì)地發(fā)生短路或與地有關(guān)系的導(dǎo)電體之間短路。因此斷開總電源開關(guān)，使用絕緣電阻儀測量各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)各相線對(duì)地絕緣。其中起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)有一相電源對(duì)地絕緣電阻為零。遂檢查起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)該相電源線線路上是否有絕緣破損，發(fā)現(xiàn)在該電動(dòng)機(jī)接線盒中，該相接線柱上一個(gè)引線上絕緣層已經(jīng)破損，其與金屬接線盒搭碰在一起，故而使得吊鉤在起吊貨物時(shí)帶電。

2 接地故障防護(hù)失效原因

如圖2所示，該電動(dòng)單梁起重機(jī)設(shè)置Q10、Q11兩個(gè)額定電流為20 A的自動(dòng)斷路器，則該型號(hào)自動(dòng)斷路器瞬時(shí)電流脫鉤器整定電流為200 A。根據(jù)GB50054-2011第6.2.4條：“當(dāng)短路保護(hù)電器為短路器時(shí)，被保護(hù)線路末端的短路電流不應(yīng)小于斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過電流脫扣器整定電流的1.3倍”，則Q10、Q11瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)為260 A。如圖3所示，發(fā)生接地故障時(shí)形成的短路回路，短路電流Id=U/(Ro+Rd）=4.33 A<

圖3 故障的TN-C-S系統(tǒng)接地故障短路回路示意圖

因此，接地故障防護(hù)失效原因是易帶電金屬結(jié)構(gòu)未與電源中性點(diǎn)連接，線路上自動(dòng)斷路器短路電流遠(yuǎn)小于瞬時(shí)動(dòng)作電流，自動(dòng)斷路器無法動(dòng)作切斷供電電源，這也是吊鉤帶點(diǎn)的主要原因。

3 解決措施

（1）更改起重機(jī)接地的接線方式。首先，消除接地故障，更換起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)中接線盒內(nèi)引線。其次，將電動(dòng)單梁起重機(jī)易于帶點(diǎn)的金屬機(jī)構(gòu)與TN系統(tǒng)電源中性點(diǎn)連接，如圖4所示。最后，為起重機(jī)設(shè)置一個(gè)重復(fù)接地點(diǎn)使得Rd不大于10Ω。

圖4 系統(tǒng)接地故障短路回路示意圖

依據(jù) GB50054-2011條款5.2.8：“TN系統(tǒng)中配電線路的間接接觸防護(hù)電器的動(dòng)作特性滿足Ia≤Uo/Zs（其中，Ia為自動(dòng)斷路器瞬時(shí)動(dòng)作電流（A）；Zs為接地故障回路阻抗（Ω）；Uo相導(dǎo)體對(duì)地標(biāo)稱電壓）。圖4中接地故障回路為相零回路，一般值很小，取0.5Ω。

在上述故障回路中，短路電流Id=U0/Zs=450 A，自動(dòng)斷路器瞬時(shí)動(dòng)作電流Ia（260A），滿足上式要求，即發(fā)生接地故障時(shí)，自動(dòng)斷路器能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷故障電源。

（2）保持接線方式不變，將自動(dòng)斷路器更換成剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置。首先，消除接地故障，更換絕緣損壞引線。其次，將自動(dòng)斷路器Q10、Q11更換成剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置,以及在所有線路上設(shè)置剩余電流保護(hù)裝置。最后，設(shè)置獨(dú)立于電源中性點(diǎn)的接地裝置使得I△nRd≤50，其中一般要求Rd不大于1～4Ω。I△n為剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置額定剩余動(dòng)作電流（mA×10-3）。發(fā)生接地故障后故障回路如圖5所示。發(fā)生接地故障，漏電電流大于I△n時(shí)，剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置動(dòng)作切斷供電電源。

圖5 TT系統(tǒng)接地故障短路回路示意圖

該電動(dòng)單梁起重機(jī)經(jīng)由上述兩種方式整改后，能實(shí)現(xiàn)發(fā)生接地故障時(shí)，在接觸電壓尚未產(chǎn)生危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)切除供電，使得吊鉤不可能長期帶電，從而發(fā)生觸電事故。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)者，安裝、使用以及檢驗(yàn)單位應(yīng)根據(jù)不同電網(wǎng)采用不用的接地故障保護(hù)形式，包括防止出現(xiàn)危險(xiǎn)接觸電壓（切除供電）和防止產(chǎn)出危險(xiǎn)接觸電壓（可導(dǎo)電部分的接觸電壓不大于50 V）。因此在設(shè)備存續(xù)過程中應(yīng)加強(qiáng)供電系統(tǒng)類型判斷以及相應(yīng)接地故障防護(hù)功能性驗(yàn)證。采用TN系統(tǒng)時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)接地回路導(dǎo)電連續(xù)性，即電氣設(shè)備的接地端子與電源中性點(diǎn)O之間的導(dǎo)電連續(xù)性的檢驗(yàn)以及所選用的自動(dòng)斷路器是否合適。采用TT系統(tǒng)時(shí)各線路上都應(yīng)有剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置，起重機(jī)接地裝置應(yīng)獨(dú)立于電源中性點(diǎn)接地裝置且起重機(jī)接地裝置接地電阻Rd不大于1～4Ω。

[1]GB 50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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

Analysis and Countermeasures on AbnormalCharged Case of Crane

WANG Zhi-jie
(Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute，Ningde Branch Institute，Ningde Fujian 352100，China)

Hoistingmachinery electric shock accidents frequently occurred,this paper from the electric shock accidents of crane,through field investigation and analysis,combined with the accident causing theory,find out the root cause of the accident,and puts forward the corresponding countermeasures,avoid similaraccident to happen again.

accidentcases；case analysis；countermeasures

TH21

B

1672-545X（2014）04-0261-03

2014-01-05

王智杰（1986—），男，助理工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測工作。