起重机械的接地方式和接地故障保护分析

起重机械的接地方式和接地故障保护分析

玄小强

山东百聚建筑工程有限公司

摘要：起重机械的接地和接地故障保护是一项系统工程，它不仅是起重机械本体的接地，还涉及到起重机械的上下游，如电网（电力系统）、馈电系统、轨道、承轨梁、电源保护开关等几个环节的接地问题，任一个环节接地做不到位都会影响系统安全。以上两个国家标准对于起重机械的馈电系统型式、起重机械本体接地有所描述，但对于如何根据现场电力系统型式正确匹配起重机械的接地方式，轨道和承轨梁接地方法，以及如何进行接地故障保护和选择故障保护开关等方面提及较少，因此，起重机械设计单位和各地检测部门对此理解和掌握的尺度不一致。基于此，本篇文章对起重机械的接地方式和接地故障保护进行研究，以供参考。

关键词：起重机械；接地方式；接地故障保护

引言

起重机械接地保护的目的是在设备发生接地故障时能够及时快速地将故障电路切除或降低接地故障时的人身伤害。但是，由于从业人员的水平差异以及对标准的理解存在分歧，造成了设备检验时很难对检验结果做出一个合理的判定，从而会影响设备的安全使用。在此，结合多年起重机检验经验对适用标准以及起重机械检验中的接地问题进行探讨。

1起重机械的接地保护组成

首先，在电气设备接地方面，起重机械体积大，使用时需要移动用电设备和采取接地保护线路，如采用滑触线、电缆、集电导线等。未能合理应用接地保护，将引发断路、接触不良等问题，应重点检查PE线、接地线、PEN线与等电位联结系统的关联情况，通过连续检测及时发现问题。交叉使用保护导线和中性线将影响电流装置状态，引发导线断连情况，因此应重点保护，检验测量时提前断开电源，切断进线的N线，用万用表检测确认是否连接，以免系统丧失保护功能。日常使用机械，在大容量空开或用铁丝替换熔断丝的情况下，容易出现安全隐患，需要做好电流装置的接地保护配置。针对车载电源等，需要与车上保护端子连接，引入外部电源连接提供独立保护导线，确保用电安全。应用外部接地保护，应采用与等电位连接相同方式，及时发现电阻电流不良情况，充分发挥连接保护作用。其次针对起重机的金属结构，需要单独配置保护导线，牵引至馈电位置，需根据接地方式考虑内部YF等线路管控问题，确认是否连通接地保护体。针对连接的非焊接位置，需要另外设置接地干线或跨接线处理，禁用金属结构和接地作为载流零线。此外，在接地电阻设计上，采用的防护系统主要包含TT、TN、IT三类，可以根据电源端中性点和用电设备外露导电部分接地情况划分。TT系统的电源端中性点接地，引出中性线，金属外壳接地。发生相线故障，电流由大地返回电源侧，故障相保护电流较小，需加装漏电保护，以免熔断器或继电器无法正常发挥保护作用。TN系统同样进行中性点接地，引出中性线，将金属外壳公共保护线与中性点连接，实施保护接零。IT系统的中性点不接地或高阻抗接地，用金属外壳接地保护，不引出中性导体。系统一次故障电流较小，不会造成设备产生触电电压，可以不采用漏电保护。二次故障通常位于中性线或另一相线，应迅速切断以免烧毁电源、线路等。

2起重机接地的要求

根据GB6067.1-20108.8.2项、8.8.3项要求：起重机械本体的金属结构应与供电线路的保护导线可靠连接。起重机械的钢轨可连接到保护接地线路上。但它们不能取代电源到起重机械的保护导线；起重机械上所有电气设备外壳、金属导线管、金属支架及金属线槽均根据配电网进行可靠接地（保护接地或者保护接零）。《TSGQ7016-2016，起重机械安装改造重大修理监督检验规则》是参照GB6067.1-2010要求。《TSGQ7015-2016，起重机械定期检验规则》缺了钢轨的说明，整体要求基本相似。

3起重机械的接地方式和接地故障保护分析

3.1漏电保护开关的选型

漏电保护开关又叫零序电流保护开关，它是检测交流回路电流矢量和电压矢量的装置，有电磁式和电子式两种。绝大多数起重机械为三相（３Ф＋ＰＥ）供电方式，接地线不作为载流零线，因此起重机械总开关，通常选用三相三线的漏电保护开关型式；个别起重机引入三相五线电源，因为Ｎ线有电流分量，总开关可选用三相四线的漏电保护开关。ＴＮ系统的ＰＥＮ和ＰＥ线上，都不能被漏电保护开关切断。电磁式漏电开关靠电流驱动，与电压无关，抗干扰能力较强；电子式漏电保护开关，不仅与电流有关还与电压有关，抗干扰能力较弱。鉴于起重机械作业环境较差，起制动过程电压波动较大，受电磁、谐波等干扰较大，特别是在变频器使用场合，其高频泄漏电流和谐波电流容易误触发漏电保护开关动作，因此，应优先选择磁式漏电保护开关。简言之，起重机械的接地方法与电力系统型式相对应，而接地故障保护开关要根据使用场合的不同进行适当选择。如表1所示。

3.2　起重机接地保护形式的判别

TT系统的观察，需在供电变压器处观察中性点接地，并找出从变压器输出的零线N，且在变压器输出配电屏的低压母线处、在车间总电源配电箱处、在起重机地面的总电源处都找到该零线，但是这根零线不与起重机有效连接。观察法是比较传统的判断方式，但在复杂的配电网络中，其可操作性比较差，刘涛等人在《起重机械的接地保护形式判别及线路保护》一文中提出分别使用接地电阻仪和万用表测量电源的N线（或PE线）与设备接地装置之间的接地电阻，其测得值分别为r和R，来判断用电设备金属外壳是否独立于电源端接地，即区分是TN系统还是TT系统。，若r与R值基本相同，且电阻值与所测回路导体电阻估算值也基本相同，则可判定为接零保护，即TN系统。如果它们的阻值不相等，且电阻值与所测回路导体电阻值相差较大，可判定为接地保护，即TT系统。区别就在于TN系统的电源中性点直接接地，而TT系统是单独打接地桩接地，TN系统得的中性线与设备接地线之间的电阻值要比TT小。

4检验实例

（1）某起重机在检验时，检查现场供电线路，因变压器过来PEN线未分开直接由滑触线连接起重机。因线路清晰、连接可靠，可直接确定为TN-C系统。但用万用表测量吊钩（因吊钩为设备使用人员直接接触部位，所以选取吊钩为测量点最为合适）与车间N线连通性发现连接不可靠。因此可分析出起重机易导电部位接地保护连接在设备上某处有连不可靠或是断开。起重机输入电路集电环上PE线未有使用过的痕迹。由此可见，在起重机接地系统的检验中，现场线路检查与测量相结合才能更准确的判断和确定现场接地形式及其保护是否有效。（2）某钢结构厂房起重机检验时，现场PE线与钢结构厂房一起接地然后通过滑触线连接起重机。但现场未设漏电保护开关。与使用单位沟通得知，在使用漏电保护开关时会经常跳闸。故而更换空气开关。检查总电源箱发现，输入电路PE线在总电源箱处与现场地线连接。因钢结构厂房地网铺设较好，起重机PE线通过地网“接地通零”，可认该接地形式为TN-S系统。起重机接地保护直接关系着操作人员的人身安全，检验时应注牢记接地形式的分类及其所对应的防护措施。在现场线路检查和测量相结合下做到不漏检、不错检。

结束语

起重机械电气设备可靠接地是起重机械安全的重要前提，通过对起重机接地系统的检验，能有效帮助使用单位在起重机用电方面做到规范化、安全化。本文对起重机供电系统保护接地形式、检验方法等方面进行了探讨，检验人员做好接地项目的检验，也能有效规避检验人员的检验责任

参考文献

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