朱 鵬

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

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

在例行檢驗過程中發(fā)現(xiàn)多數(shù)起重機接地已經(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)中的接地并對其各種形式進行探討，指出起重機接地檢驗的常見誤區(qū)與不足，提出相關(guān)處理方法，以提高檢驗質(zhì)量，保證起重機安全運行，減少相應事故發(fā)生。

1 起重機接地的要求和形式

1.1 起重機接地要求

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

起重機接地必須滿足：

1）交流供電起重機電源應采用三相（3Ф+PE）供電方式；

2）起重機接地形式符合GB 50054—2011《低壓配電設計規(guī)范》的類別要求；

3）起重機接地保護應滿足保護接地和保護接零的相關(guān)要求；

4）專設保護導線即PE線，取消了原有的通過軌道和車輪的起重機接地方式；

5）起重機使用TT接地系統(tǒng)時，需要設置漏電保護裝置，并且外露的電氣設備導電部分(電源保護接電線)的接地電阻應不大于4Ω；

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

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

1.2 起重機接地形式

IEC（國際電工委員會）規(guī)定了低壓電力網(wǎng)（1000V及以下）的3類接地形式[4，5]，我國按照GB 50054標準，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。

一個中性點接地的三相電網(wǎng)被稱為TN系統(tǒng)，該系統(tǒng)外露的電氣設備導電部分與系統(tǒng)中性接地點直接相連，一旦出現(xiàn)碰殼短路，其短路電流經(jīng)由金屬導體導致閉合回路形成，出現(xiàn)較大短路電流，引起保護裝置可靠動作切斷電源。保護接零系統(tǒng)就是一種TN系統(tǒng)，保護導體與中性導體布置不同，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線與保護接地PE線分開，即三相五線制，設備全部外露可導電部分均與公共PE線相連，接地體在電源中性點處被共用，如圖1所示。同時，避免正常情況下PE線帶電采用重復接地確保PE線的可靠性。

圖1 TN-S系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)中性線N和保護接地線PE合用組成PEN線即日常的三相四線制，外露的設備導電部分與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，但當線路中出現(xiàn)單相用電設備或者三相負載不平衡時，PEN線會有電流通過，必須考慮采用合適的導線截面、快關(guān)保護裝置以及熔斷器等輔助設備確保安全。

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，前一部分中性線N和保護接地線PE是合并的，其他部分PE線與N線從某點分開不再合并，如圖3所示。

圖3 TN-C-S系統(tǒng)

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

圖4 TT系統(tǒng)

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

圖5 IT系統(tǒng)

2 檢驗檢查中常見問題及解決方法

2.1 接地型式確認

對于起重機接地的現(xiàn)場檢驗，首先需要判斷其接地型式，才能開展后續(xù)的工作。但目前對如何正確判斷起重機接地型式存在爭議。筆者認為：根據(jù)定義，起重機接地方式需要了解變壓器的接地型式。但現(xiàn)場檢驗中發(fā)現(xiàn)，很多用戶并不能很準確地描述出接地型式。故此從配電箱或總配電柜中識別，取代變壓器端確認更為直觀和準確。

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或末端采用漏電保護性開關(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接地，用電設備外露導電部分應接上PEN線，并作重復接地，則為TN-C系統(tǒng)；而TNC-S系統(tǒng)一般都是四線進五線出。

2.2 供電方式誤判

實際檢驗過程中，筆者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)許多起重設備的進線端雖然是四芯或五芯電纜，但往往起重機的導電滑線部分只有三芯，檢驗人員會認為起重機供電方式符合三相（3Ф+PE）供電方式而進行誤判。這種情況下起重機沒有可靠的接地保護，如果起重機整體結(jié)構(gòu)也沒有保護接地的話，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，這樣作為零線保護線的一項可以直接與起重機的金屬結(jié)構(gòu)相連，作為保護接零。由于保護接零可以使漏電保護裝置靈敏可靠的動作，這樣大大提高了起重設備的安全性能。若起重設備距離供電電源變壓器中性點接地裝置或零線其他接地點大于50m，還應進行重復接地，重復接地的接地電阻每一處應不大于10Ω。同時還應注意，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行重復接地的。一旦工作零線重復接地，會直接影響漏電保護開關(guān)動作。 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械進線端裝有漏電保護器，同時大車軌道必須進行有效跨接。

2.3 接地方式混用

依據(jù)GB 50054—2011《低壓配電設計規(guī)范》規(guī)定：同一低壓系統(tǒng)中（指同一臺變壓器供電范圍）不允許部分電氣設備采用保護接地部分電氣設備采用保護接零，反應在實際環(huán)境中就是多種接地方式混用的情況，在這種環(huán)境下接地設備漏電時，其他所有接零設備即使不漏電，其他金屬外殼上會出現(xiàn)110V左右的危險電壓，足以致人觸電事故發(fā)生。該種情況反映在檢規(guī)中就是嚴禁用起重機械金屬結(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之外，其他方式控制的起重機一律不能采用多種接地方式混用。

2.4 保護接零與保護接地

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

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

保護接零是將正常不帶電的金屬部分，經(jīng)由金屬導體與系統(tǒng)內(nèi)的保護線PE相連，同時跟電源接地點相連，一旦損壞設備絕緣碰殼，引起單相短路，形成相當大的短路電流，斷路器則迅速切斷漏電設備的電源，確保人員安全。由于保護接零需要電源接地，因此該方式適合電源中性點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)危險電壓的金屬部分均需要接零。

2.5 重復接地電阻測量

首先需要明確，起重機重復接地是為了防止保護零線在配電線路中出現(xiàn)斷線的情況下，造成觸電事故。即是指重復接地保護線PE，并非N線的重復接地。保護接零僅僅通過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，削弱漏電設備的對地電壓，降低PE線斷線的觸電危險率，減少接地短路與碰殼的持續(xù)時間，該接地方式被稱為起重機重復接地[6]。

保護接零系統(tǒng)中，必須對PE線采取重復接地。TN-C系統(tǒng)作為企業(yè)的常用接地方式，按照要求必須重復接地。測量時，要求把PE線從接地裝置上斷開進行測量。如果不斷開，往往測量的數(shù)據(jù)是供電變壓器中性點接地電阻與低壓供電系統(tǒng)PEN（PE）線所有重復接地點接地電阻的并聯(lián)值，該測量數(shù)據(jù)并不能正確表征實際的重復接地的每一處接地電阻。但是，往往實際現(xiàn)場測量中并不能把相關(guān)的PEN（PE）線全部拆除（多臺起重機分布在車間多跨，并有多臺其他用電設備），在這種情況下，筆者認為對于鋼結(jié)構(gòu)廠房而言，通常整個廠房的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，測量起重機與廠房的接觸電阻可以表征相應的接地電阻特性，即接觸電阻不大于4Ω，應該認為是安全的，同時應該注意測量點的除銹或油漆問題就可以了。

3 結(jié)束語

起重機接地作為電氣保護的重要措施，在起重機檢驗中占有相當重要的位置。無論是GB/T 3811—2008《起重機設計規(guī)范》還是GB/T 6067.1—2010《起重機械安全規(guī)程》以及TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規(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觸電和電擊事故的發(fā)生，因此起重機使用單位必須給予高度的重視并加強日常檢查和維護，避免起重機械電氣事故的發(fā)生。

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

[1]GB/T 3811—2008 起重機設計規(guī)范[S].

[2]GB/T 6067.1—2010 起重機械安全規(guī)程[S].

[3]TSG Q7015—2016 起重機械定期檢驗規(guī)則[S].

[4]GB 50054—2011 低壓配電設計規(guī)范[S].

[5]雷紹群. 起重機接地檢驗之探討[J]. 機械制造與自動化，2013，42(04)：92-94.

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