張曉勛+倪振磊

摘 要：通過對《起重機械定期檢驗規(guī)則》及國家標準相應(yīng)條款關(guān)于起重機械接地保護相關(guān)要求的理解，結(jié)合特種設(shè)備檢驗工作的具體實踐，對塔式起重機的接地進行分析，解決工程建筑中使用的塔式起重機接地系統(tǒng)的檢驗問題。對于一些特殊比較困難的檢驗現(xiàn)場環(huán)境給出了一些可靠的檢驗方法，這些方法值得在相關(guān)的檢驗中推廣應(yīng)用，具有創(chuàng)新意義，其檢驗結(jié)果也具有較高的準確性及權(quán)威性。

關(guān)鍵詞：塔式起重機；電氣設(shè)備接地；金屬結(jié)構(gòu)接地；供電系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.264

1 起重機械接地

塔式起重機作為建筑施工的重要象征與主要運輸機械，在建筑業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。它的工作特點是，根據(jù)建筑需要將物品在很大空間內(nèi)升降和搬運，屬危險作業(yè)。其中，接地是塔式起重機的重要保護措施，在塔式起重機設(shè)備檢查及安全檢驗中是一項必要的保證項目。以下為《起重機械定期檢驗規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定：

1.1 電氣設(shè)備接地

檢查是否符合以下要求：（1） 電氣設(shè)備無異常，若外露可導(dǎo)電部分不帶電，可直接連接供電電源保護接地線；（2）起重機械上所有電氣設(shè)備外殼、金屬導(dǎo)線管、金屬支架及金屬線槽均根據(jù)配電網(wǎng)情況進行可靠接地（保護接地或者保護接零）。

1.2 金屬結(jié)構(gòu)接地

接地線：（1）檢查是否設(shè)置專用接地線，金屬結(jié)構(gòu)的連接有非焊接處，對于非焊接處是否進行了必要處理，且處理是否正確恰當；（2）檢查是否按照規(guī)定禁用金屬結(jié)構(gòu)和接地作為載流零線（電氣系統(tǒng)電壓為安全電壓除外）。

接地電阻：測量起重機械接地電阻時可選用接地電阻測量儀。重復(fù)接地電阻測量時，應(yīng)在接地裝置上將PE線斷開，檢查是否滿足以下條件：（1）測量時把接地線從重復(fù)接地體上斷開，選用TN接地系統(tǒng)時，要求PE線重復(fù)接地每一處的接地電阻都≤10Ω；（2）選用TT接地系統(tǒng)時，應(yīng)將漏電保護裝置設(shè)置在起重機上，外露的電氣設(shè)備可導(dǎo)電部分的接地電阻應(yīng)≤4Ω；（3）選用IT接地系統(tǒng)時，外露起重機電氣設(shè)備的可導(dǎo)電部分的接地電阻≤4Ω。

2 基本供電系統(tǒng)簡介

基本供電系統(tǒng)包括三相三線制和三相四線制等，但由于這些名詞術(shù)語內(nèi)涵并不統(tǒng)一，給相關(guān)工作帶來了不便，為此，國際電工委員會（IEC）對其進行了統(tǒng)一規(guī)定，稱為IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)。其中TN系統(tǒng)包括TN-C-S系統(tǒng)、TN-S、TN-C。

2.1 TN系統(tǒng)

TN保護系統(tǒng)采用保護接零方式，具體是中變壓器中性點直接接地，而塔機金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備的金屬外殼部分，用保護線通過中性線與系統(tǒng)中性點相連。分析保護線和中性線之間的組合關(guān)系，可將TN系統(tǒng)分為三類，具體如下：

2.1.1 TN-C系統(tǒng)

觀察該系統(tǒng)，如圖1所示PEN線，中性線N和保護線PE是合一的。保護中性線PEN直接連接系統(tǒng)中塔機電氣設(shè)備的金屬外殼，如此即使金屬外殼出現(xiàn)意外，也能借零線形成相零回路，瞬時產(chǎn)生較大的短路電流，使線路上的保護裝置快速反應(yīng)并動作，將故障電源切除，起到保護作用。一般情況下，TN-C系統(tǒng)適用于單相負荷容量較小但三相負荷較平衡的場所。

在實踐中我們發(fā)現(xiàn)，若實際施工中存在單相用電設(shè)備且三相負荷不平衡問題，那么其中性線會出現(xiàn)一定的電流，導(dǎo)致中性點偏移。究其原因發(fā)現(xiàn)只要中性線阻抗不為零，而實際上中性線阻抗為零的情況出現(xiàn)概率很小，電流通過中性線勢必會影響到其負載中性點的偏移，一旦中性點出現(xiàn)偏移，電位會隨著阻抗的增加而不斷增加，當達到某個標準時，接地點完全有可能引起較高的電壓，換句話說設(shè)備外殼可能帶有較高的電壓，這也是設(shè)備外殼有時有麻電感的原因。

綜上分析發(fā)現(xiàn)，要想防止麻電問題，應(yīng)使接地點盡量前移，當前移到達極限時就形成了三相五線制系統(tǒng)，即TN-S系統(tǒng)。

2.1.2 TN-S系統(tǒng)

觀察其系統(tǒng)，如圖2所示，該系統(tǒng)整個電網(wǎng)的保護線PE與中性線N是分開的。雖然設(shè)備外殼接在PE上，但一般情況下沒有電流經(jīng)過保護線，因此設(shè)備外殼不帶電，有效杜絕了麻電問題。通常電流不會經(jīng)過PE線，PE首端連接電源端的工作零線，中間不跟任何工作零線連接，末端進行重復(fù)接地，在保護零線上接上設(shè)備外殼，此時線路上沒有電壓，設(shè)備也就得到了有效保護。此種系統(tǒng)，PE 線必須重復(fù)接地，否則一旦PE斷線，那么系統(tǒng)就會處于既不接地也不接零狀態(tài)，得不到任何保護，后果不堪設(shè)想。

TN-S系統(tǒng)進行重復(fù)接地后等于具備了雙重保障，若PE正常，那么系統(tǒng)處于接零保護狀態(tài)；若PE斷線，那么系統(tǒng)處于接地保護狀態(tài)，即PE斷線后由TN-S轉(zhuǎn)變成TT系統(tǒng)的保護方式。當大地和相線斷線出現(xiàn)短路問題時，PE線電位會因為故障電流的存在而升高，此時一旦斷線點與大地間電阻較小，那么PE線的電位就會超過安全電壓，影響到整個設(shè)備的安全使用，甚至威脅到相關(guān)工作人員的生命安全?；诖?，TN-S系統(tǒng)必須進行重復(fù)接地，因為重復(fù)接地電阻會分擔一部分接地電壓，降低PE線對地電壓，有效減少了發(fā)生觸電安全事故的概率。主要注意的是保護接零的措施對其設(shè)備的要求較高，尤其是過載短路保護裝置，必須保證其處于正確的狀態(tài)，只有這樣保護接零措施才能真正的發(fā)揮作用和優(yōu)勢。

2.1.3 TN-C-S系統(tǒng)

實際施工中由于諸多客觀因素的影響，三相五線制有時存在操作難度，這時可采用TN-C-S系統(tǒng)，如圖3所示。該系統(tǒng)PEN線自某個點起分開為保護線（PE）和中性線（N）。分開以后N線應(yīng)對地絕緣。為防止PE線與N線混淆，應(yīng)分別給PE線和PEN線涂上黃綠相間的色標，N線涂以淺藍色色標。此外，自分開后，PE線不能再與N線再合并。TN-C-S系統(tǒng)是一個廣泛采用的配電系統(tǒng)，無論在工礦企業(yè)還是在民用建筑中，其線路結(jié)構(gòu)簡單，又能保證一定安全水平。

如圖3所示，該系統(tǒng)中部分中性線與保護線是合一的，為了最大限度的降低中性線電流，局部采用專設(shè)保護線。GB5144-2006中 “零線和接地線必須分開”實際上指的就是這種情況。

2.2 TT式系統(tǒng)

此種供電系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng)，稱為保護接地系統(tǒng)，也稱TT系統(tǒng)。電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。在TT系統(tǒng)中負載的所有接地均稱為保護接地。

2.3 IT式系統(tǒng)

IT式系統(tǒng)如圖5所示，其中I表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地。第二個字母T表示負載側(cè)電氣設(shè)備進行接地保護。IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方，例如連續(xù)生產(chǎn)裝置、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。

通過了解了不同的接地形式和分析塔式起重機的施工現(xiàn)場，塔式起重機的接地宜采用三相五線制的用電系統(tǒng)，這樣才能起到較理想的保護作用。筆者所處地區(qū)均為采用三相五線制的施工現(xiàn)場，故在此只是簡單分析一下采用TN-S系統(tǒng)的接地檢驗。

3 TN-S保護接地的檢驗

3.1 地面電箱的檢查

地面電箱應(yīng)在塔式起重機3米范圍內(nèi)設(shè)置，內(nèi)配置額定動作電流小于或等于30mA、額定動作時間小于0.1s的漏電保護器。在進線側(cè)工作零線和三相動力線接入漏電保護器，工作零線和保護零線相互之間明顯區(qū)分，各負其責(zé)，永不混接。且總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱內(nèi)，包括起重機上的配電箱，必須設(shè)置工作零線N、接地線PE母排。工作零線N母排與“地”絕緣，接地線PE母排與“地”不必絕緣?，F(xiàn)場檢驗時可根據(jù)母排的固定來確定N線母排和PE線母排是否與地絕緣與否。由于建筑工地工況和供配電施工有差異，接線時，國標規(guī)定的電纜的顏色在實際接線中有可能接錯。此時，可根據(jù)母排與地絕緣與否來區(qū)分PE和N線。此外，還要檢查五條電纜線的直徑，一般，工作零線和保護零線的直徑為三相主電源的50%左右。

在現(xiàn)場檢驗時，對于電源線采用四芯電纜的塔式起重機，最好是讓施工單位更換為五芯電纜?；蚴莿恿驼彰鞣致吩O(shè)置，動力線路由三根相線和一根保護零線組成，照明線路由一根相線、一根工作零線、一根保護零線組成，這樣四芯電纜也可滿足要求。動力和照明還可各自保護。

3.2 檢查零線是否重復(fù)接地

首先檢查地面電箱內(nèi)的PE線是否都接在PE線的母排上，一般一條為母線。一條為接塔式起重機的線，一條接電箱外殼；當塔機電氣設(shè)備距離變壓器中性點接地裝置或零線其它接地點大于50m時，還會有一根電箱的的重復(fù)接地線，從電箱內(nèi)的母排接一根PE線在電箱附近直接接地。此時，可以確定該塔式起重機采用了重復(fù)接地。檢查重復(fù)接地時，需要注意的是電箱和塔吊分別都有接地體才稱作重復(fù)接地，有的施工工地，在塔式起重機基礎(chǔ)節(jié)或支腿上會有多條接地體與基礎(chǔ)混凝土連接，一般認為此種做法只是單純的增加同一電氣設(shè)備接地體的截面積，變相的減小接地電阻，不能認為其為重復(fù)接地體。

3.3 接地體的檢查

首先檢查塔式起重機底座上是否預(yù)留有接地體，一般廠家出廠時會在塔式起重機基礎(chǔ)節(jié)或預(yù)埋支腿上焊一只M12的螺栓，保護體線截面積要大于150mm2，一般取—40×4的扁鐵作接地導(dǎo)線埋入混凝土基礎(chǔ)中。有一些老的設(shè)備，廠家出廠時未預(yù)留接地點，可采用焊接方式直接焊接一根截面滿足要求的接地體將基礎(chǔ)節(jié)及混凝土基礎(chǔ)連接，接點用電焊焊牢，并進行防銹處理，接點不允許采用螺絲緊固連接.在軌道上工作的起重機，通常用車輪和軌道接地。對于一些要求較高的項目，也可采用另設(shè)專用接地滑線等有效措施，最大限度的降低觸電事故的發(fā)生率。

3.4 接地電阻的測量

測量接地電阻時，應(yīng)把零線從重復(fù)接地體上斷開。接地電阻測量儀一般由主機、測試線、輔助接地棒等組成。測試前先檢查電池電壓。打開儀器，首先檢查電池電壓，如果電壓不夠則需更換電池。然后將測試線的插頭插入儀器的測試端。將輔助接地棒用導(dǎo)線與儀器連接，輔助接地棒與被測接地體成一條直線擺開，輔助接地棒打入地下，且應(yīng)插在含水量高的土質(zhì)上，遇干地或碎石地時，須將碎石清除，在輔助接地棒處灌水，保持潮濕，利于減少輔助接地體的接地電阻。把測量連接線接入儀器端子，各測試線不得相互纏繞。完成以上工作后，將接地電阻儀量程選擇開關(guān)轉(zhuǎn)換至接地電壓擋EARTHVOLTAGE。此時，顯示屏若顯示一電壓值，表示系統(tǒng)中有接地電壓存在，請確認此電壓值在10V以下，如果電壓值在10V以上，則接地電阻的測量值可能會產(chǎn)生誤差，此時應(yīng)將使用此被測接地體的設(shè)備斷電，等接地電壓下降后再進行測量。測量過程應(yīng)從大量程檔開始，按下“TEST”鍵，LED燈亮表示在測試中，若顯示值過小， 則降低一個量程，如顯示值還低，再降低至更低擋進行測量。當讀數(shù)穩(wěn)定并能讀出讀數(shù)時，此時的顯示值即為被測接地電阻值。若顯示無窮大或不穩(wěn)定，那么說明輔助接地體的接地電阻太大，此時應(yīng)盡快找到問題所在，檢查輔助接地體周圍土質(zhì)是否濕度不夠、輔助接地棒埋得是否正確、各接線是否松開等，及時的發(fā)現(xiàn)問題并找到有效解決方案。

測量接地電阻時要注意測量線與輔助接地線的端子間會產(chǎn)生最大50V的交流電壓，因此為了避免發(fā)生安全事故，禁止接觸測試導(dǎo)線。

4 等電位聯(lián)結(jié)的檢查

起重機上所有電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼、變壓器鐵心及金屬隔離層等均與金屬結(jié)構(gòu)間有可靠的接地連接。這是我們俗稱的等電位聯(lián)結(jié)，等電位聯(lián)結(jié)是指將具有相同對地電位的各個可導(dǎo)電部分做的電氣連接。等電位聯(lián)結(jié)分總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)。塔式起重機上一般將電箱外殼，電機接線盒接地端，變壓器鐵心等裝置做等電位聯(lián)結(jié)。

塔式起重機的等電位聯(lián)結(jié)可采用導(dǎo)通性進行檢驗，用萬用表或鉗形表的導(dǎo)通檔測量兩個被測物之間的導(dǎo)通性。檢查時，先取一個參考點（如地面電箱的PE接線端子），將去往塔機上的電纜中的PE斷開，測量斷開的PE線和基礎(chǔ)節(jié)或支腿上的接地點，看兩者是否導(dǎo)通，如導(dǎo)通，則塔機標準節(jié)之間電氣聯(lián)結(jié)良好，然后去到塔機上測量需要測量的電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼等裝置與塔機上配電箱中的PE線是否導(dǎo)通。由此可以判斷，該塔機的等電位聯(lián)結(jié)是否良好。

5 塔式起重機接地和接地檢驗的注意事項

（1）安裝塔式起重機時，為確保電氣連接無異常，應(yīng)將各連接處之間的油污，臟物清除；

（2）接地電阻輔助接地棒應(yīng)插在含水量高的土質(zhì)上；

（3）當接地電阻值稍大于規(guī)定要求時，可移動輔助接地棒的位置再測量；

（4）禁止在有雷電或被測物帶電時進行測量；

（5）接地電阻儀表攜帶、使用時須小心輕放，避免劇烈震動。

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