梁峻欣
湖南省特種設備檢驗檢測研究院 湖南長沙 410117
觸電是起重機安全事故中典型的事故類型之一,指的是人體直接或間接觸及帶電體而引發(fā)的人身傷害。
電擊防護包括直接接觸電擊防護和間接接觸電擊防護[1]。直接接觸是指人接觸正常情況下本身帶電的部分,例如線路的接線端子。間接接觸是指人接觸了故障情況下才帶電的部分,例如電氣設備的金屬外殼。相比直接接觸觸電,間接接觸電擊更具有隱蔽性,不可預知性。起重機接地保護正是針對間接接觸電擊防護所采取的保護措施。
TSGQ7015-2016《起重機械定期檢驗規(guī)則》附件C 中第C8.9.2.2 款規(guī)定:“測量重復接地電阻時,把PE 線從接地裝置上斷開,檢查是否符合以下要求:①采用TN 接地系統(tǒng)時,PE 線重復接地每一處的接地電阻不大于10Ω;②采用TT 接地系統(tǒng)時,起重機設置漏電保護裝置,電氣設備的外露可導電部分的接地電阻不大于4Ω;③采用IT 接地系統(tǒng)時,起重機電氣設備的外露可導電部分的接地電阻不大于4Ω[2]。”
起重機的接地保護是為防止人員因接觸帶電的電氣設備外殼,將金屬外殼接地的措施,它是通過避免強電流經過人體來保證人身安全的。準確理解法規(guī)對于起重機接地保護的要求是正確進行檢驗,及時發(fā)現安全隱患的必要前提。
低壓供電系統(tǒng)的中性點接地,零線在變壓器處則是接地的。在低壓供電線路的干線和支線的終端以及沿線,或引入車間、大型建筑物時,零線上的一處或多處通過接地裝置與大地再次連接,稱為重復接地[3]。所以“零線重復接地”簡稱為“重復接地”。
在低壓電力網中有三類接地系統(tǒng)型式:TN 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)及IT系統(tǒng)。
(1)TN 接地系統(tǒng)。TN 接地系統(tǒng)是中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)?!癟N”中的“T”表示變壓器處中性點直接接地,“N”表示電氣設備的外露可導電部分直接連接供電電源的接地端子。
TN 系統(tǒng)的型式又分為三種類型:TN-S 系統(tǒng),系統(tǒng)中有中性導體N 和保護導體PE;TN-C 系統(tǒng),系統(tǒng)的中性導體N 和保護導體PE 是同一導體,用PEN 表示;TN-C-S 系統(tǒng),初始線路同TN-C 的型式相一致,中性導體N 與保護導體PE 為同一導體PEN,從某點開始后,PEN 導體分開為中性導體N 和保護導體PE,如圖1。
圖1 TN 系統(tǒng)接線示意圖
①TN-S 接地系統(tǒng)的特點。TN-S 系統(tǒng)為三相五線制供電。在正常工作情況下PE 線不通過工作電流。而單相負載工作電流及三相不平衡電流會通過中性導體N 形成的回路。這樣,正常情況下與PE 線相連接的電氣設備的外露可導電部分與大地不會產生電壓降。所以TN-S 系統(tǒng)可以避免接地導體對敏感電子元件的干擾。而且,當線路出現漏電故障時,故障電流經保護導體PE 形成回路,瞬間產生很大的短路電流觸發(fā)短路保護裝置迅速動作切斷電源,達到保護的目的。但是TN-S 系統(tǒng)的造價較高。
②TN-C 接地系統(tǒng)的特點。TN-C 系統(tǒng)為三相四線制供電。發(fā)生漏電故障產生的瞬時大電流,三相不平衡電流及單相負載工作電流都需經導體PEN 形成回路。由于導體PEN 與電氣設備的外露可導電部分(可觸及的金屬外殼)相連接,所以電氣設備的外露可導電部分可能存在對地電壓降,仍會存在一定的安全隱患,且會對敏感電子元件產生干擾。但TN-C 系統(tǒng)的造價要比TN-S 系統(tǒng)低廉。
但是,在起重機供電線路中如果PEN 用作了單相負載回路,根據GB/T3811-2008《起重機設計規(guī)范》第8.4.7.4 款規(guī)定“嚴禁用接地線做載流零線”[4],這時,是嚴禁使用TN-C 供電系統(tǒng)中PEN 作接地保護線的。
③TN-C-S 接地系統(tǒng)的特點。TN-C-S 系統(tǒng)的特點是在供電線路的末端(一般為車間的配電柜),導體PEN 分為保護導體PE及中性導體N。分開后,中性導體N 只用做單相負載回路,不能作接地保護線使用,而保護導體PE 也只能作為接地保護線,不得再用作單相負載的回路。由于TN-C-S 造價低,且又具備TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點,所以被廣泛采用。
(2)TT 接地系統(tǒng)。TT 系統(tǒng)中第一個“T”同樣是表示變壓器處中性點直接接地,第二個“T”表示電氣設備的金屬外殼直接接地。保護導體PE 與中性導體N 是分別接地的,如圖2。由于TT 系統(tǒng)中保護導體PE 是單獨接地的,因此當系統(tǒng)中的某一處發(fā)生接地故障時,可以防止故障電壓沿PE 線傳導至他處,防止事故擴散。且TT 接地系統(tǒng)適用于戶外場所。
但是,TT 系統(tǒng)由于發(fā)生漏電事故后,短路電流較小,一般情況下不能使保護開關動作進而切斷電源,仍然存在電擊安全隱患,安全性比TN 系統(tǒng)低。所以,起重機供電系統(tǒng)為TT 系統(tǒng)時應設置漏電保護裝置,發(fā)生漏電故障時通過漏電保護功能來切斷電路。
圖2 TT 系統(tǒng)接線示意圖
(3)IT 接地系統(tǒng)。IT 接地系統(tǒng)中的“I”表示變壓器的中性點未接地或經較大阻抗接地,“T”表示電氣設備的金屬外殼直接接地。一般該接地點與中性線接地點是分開的(如圖3),也可以共用同一接地極(圖3 虛線所示),而這時,電氣設備外殼接地導體PE不經過中性點接地的大阻抗或大電阻。
IT 接地系統(tǒng)在短距離供電線路中可靠性高、安全性較好。實際當中,一些需要不間斷供電場所的臨時供電系統(tǒng)即為IT 供電系統(tǒng)。因此該供電系統(tǒng)很少應用于起重機上。
圖3 IT 系統(tǒng)接線示意圖
保護接零即保護導體PE 與中性導體N 都在變壓器端同一點接地,用于中性點直接接地的供電系統(tǒng)中,例如TN 接地系統(tǒng)。保護接地即電氣設備的金屬外殼通過獨立的接地點接地,一般用于中性點與保護導體單獨接地或中性點不接地或經過較大阻抗接地的供電系統(tǒng)中。例如TT 接地系統(tǒng)及IT 接地系統(tǒng)。
(1)工作原理。保護接零是當系統(tǒng)發(fā)生漏電故障時,電路產生較大的短路電流,促使保護裝置動作從而切斷電源,達到保護的目的。
保護接地是減小漏電設備的金屬外殼對地的電壓降,使之控制在安全范圍之內,從而達到保護的目的。
(2)應用范圍。保護接零只能應用在中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)中。
保護接地應用在高低壓供電系統(tǒng)的中性點不接地情況,也可用于采取了其他安全措施(如裝設漏電保護器)的低壓供電系統(tǒng)。
(3)線路條件。采用保護接地的電路可以不設置工作零線,即可用于三相三線制的供電系統(tǒng)中。
采用保護接零的供電系統(tǒng),則必須引出中性線,即用于三相四線制或三相五線制供電系統(tǒng)中。并且,保護接零的線路不應經過開關或熔斷器。
準確理解法規(guī)中關于起重機接地保護的要求,正確實施對于起重機接地保護的檢驗是非常重要的。以下歸納了起重機接地保護檢驗的關鍵點:
①檢驗“電氣設備”接地端子與供電電源的“接地保護線”的連接。
a.接地回路的導電連續(xù)性檢驗,連接點無接觸不良。
b.金屬軟管、硬管、電纜金屬護套均應與供電電源的“接地保護線”連接,但不能作為供電電源的“接地保護線”。起重機械的鋼軌應與供電電源的“接地保護線”連接,但不能作為唯一的供電電源的“接地保護線”,起重機必須采用接地線、接地滑觸線連接接地。
c.安裝在罩上、門上、蓋板上的電氣設備必須有與相線一起敷設的接地保護線作為接地連接。
d.每個電氣設備“接地保護線”的連接端子都應標有接地符號。
②正確判斷接地系統(tǒng)的型式(TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT 系統(tǒng))。
③檢驗接地是否符合接地型式的安全要求。
④測量接地電阻,根據法規(guī)判斷接地電阻值是否符合接地型式的安全要求。
從起重機接地保護檢驗的相關法規(guī)條款出發(fā),為了更好地理解起重機接地保護的要求,有針對性的對“重復接地”、“接地系統(tǒng)類型”及“保護接零與保護接地”等術語進行了簡要的闡述與分析。最后歸納了起重機接地保護檢驗的關鍵點,為起重機檢驗從業(yè)人員提供了參考。