起重机械接地保护与检验检测方法研究

起重机械接地保护与检验检测方法研究

王瑶

浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310000

摘要：起重机械属于大型机电类设备，主要用于运输重物，功率要求较高，常常需要依靠高电压辅助作业。实际使用起重机械，由于多数运动部件属于金属结构，同时长期暴露于环境中，一旦出现带电问题将引发人员触电风险，需要安装接地保护系统保护人员生命安全，避免漏电流给设备带来破坏。因此在完成起重机械接地保护现场安装后，需要及时开展检验检测工作，保证机械设备的安全性。

关键词：起重机械；接地保护；检验检测

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，笔者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接地系统检验的重要性

起重机械在实际的安全应用中，用电安全是非常重要的组成部分，对人身安全保护的部分主要是机械接地保护，通常情况下，若是没有接触到大于３６Ｖ的安全电压时，流经人体的电流一般在０．０５Ａ以下，如果流经人体的电流大于０．０５Ａ时，往往会对人体造成相应的危害，严重时还会对人的生命产生威胁。危险电流和人体所接触的时间越长，对人所造成的危害会相应增加，因此，在出现触电事故时，需要及时断电处理。检查人员在电路检查时，首先进行漏电保护器的检查，确保其是否安装或者是否按照要求进行安装，并且对起重机械的供电类型进行评估分析，同时对接地是否有混接的情况以及接地方式是否科学合理等进行判断。

2起重机械接地保护与检验检测方法研究

2.1起重机接地保护形式的判别

根据第二章标准的描述，笔者总结了判断接地形式主要有两种方法，一是观察法，二是电阻比较法。TN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接地线PE或PEN，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接地线PE或PEN，这根接地线最终与起重机有效连接。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系统测得的中性线与设备接地线之间的电阻值要比TT小。

2.2对起重机进行单独接地保护的可行性探讨

从车间外部单独做接地桩引入PE线接到起重机配电柜内，对起重机进行单独接地保护的方案比较易于执行。这时起重机的金属结构及用电设备都与引入的PE线有效连接进行接地保护，此时的PE线是独立于电源中性点的，其本质也就是从起重机开始供电系统由TN系统变为TT系统。同一供电系统中能否将TN系统与TT系统混用？有人认为TN、TT、IT各系统不兼容、不能混用，其实从系统接地型式的概念和防护意义就能明白实际并不存在这样的问题。以TN系统与TT系统为例，有人认为不能混用，其原因是TN系统中在发生相线与地的短路故障时，可以形成一个阻抗足够小的回路，以保证能在回路中产生足够大的短路电流（能达100～1000A），从而能在规定的时间内使回路中的过电流保护装置动作，切断回路故障状态下的供电，TN系统常与过电流保护装置搭配完成保护，假如起重机发生接地故障，则在相线—起重机—PE线及接地点—电源中性点接地点—PEN线就形成一回路。单独接地的接地电阻要求为R1不大于4Ω，电源中性点接地的接地电阻要求R0也不大于4Ω，取最大值演算时起重机单根相线发生接地故障时的故障电流Ie=220V/(4+4)Ω=27.5A，故障电流远小于电源系统过电流保护装置的动作电流，就存在过电流保护装置不动作的可能，从而造成PEN线带有近似110V的对地电压，进而对人身安全产生较大安全隐患，显然在TN系统中部分设备仅仅采用直接单独接地而未更新故障保护方式的做法不可取。

2.3防护系统判别与检验

开展起重机械接地保护的现场检验工作，时常遇到用户未按国家规定标准接线的情形，需要先确定采取的接地保护形式，然后根据对应要求实施检验检测，及时发现系统存在的隐患。在以往实践工作中，多采用现场查线法，先检查设备PE线，然后从配电接线端向变压器进行反向检查，确认各接线是否符合要求。为简化现场操作，加快检验检测进度，近年来多采用测量法，利用交流电压表、接地电阻仪等仪器测量固定位置的电压或电阻，用于判别系统接地保护形式。采用电压法测量，可以确定电源端中性点是否接地，从而进行接地系统区分。对相线和起重机械接地装置间的电压进行测量，需要选用交流电压表，确认其阻抗不超相线对地绝缘电阻。此外，也可以在电压表两端并联小于相线对地绝缘电阻的电阻，然后利用电压表测量。在测得结果不超相电压3/4，确定为IT接地。因为系统中性点对地存在高阻抗，发挥分压作用，与电压表串联成回路。从理论上来看，测得数值应不超相电压1/2，但实际高阻抗与仪表内阻接近，因此将影响测量精度，产生一定误差。如果结果接近相电压，说明电源端中性导体接地，接地线内阻远小于仪表内阻，因此系统为TT或TN接地。想要进一步对TN和TT接地形式进行区分，可以使用接地电阻仪对电源N线与接地装置间的电阻进行测量，记录为r，并对PE线与装置间的电阻进行测量，记录为R，根据二者大小确认设备金属外壳是否与电源端接地相互分离。如果测得的2个结果相等，同时阻值和所测回路导体电阻估算结果大致相同，说明从中性线引出了PE线，为接零保护，即为TN接地。

结语

综上所述，起重机械电气设计前，应该首先了解起重机械使用现场供电的电力系统形式，以采取正确的接地方法和选配合适的接地故障保护开关，才能对人体和财产起有效保护。当使用场合的电力系统型式为ＩＴ和ＴＴ系统时，起重机械馈电系统的接地专线接到独立的接地极上，ＩＴ通常用电磁式保护开关保护，ＴＴ系统采用漏电式断路器保护；当电力系统型式为ＴＮ系统时，起重机械馈电系统的接地专线接到电力系统的保护导体上，用带电磁脱扣的断路器保护；为提高安全防护等级，提高设备和人身安全，ＩＴ和ＴＮ系统都可以采用漏电式断路器保护。此外，起重机械桥架及其附属金属结构、移动部件等应构成一个等电位体，作为起重机械公共地，起重机械上所有用电设备外露金属外壳应可靠连接于该等电位体上。

参考文献

[1]刘庆福,王冬彬.起重机接地型式的特点及选用[J].特种设备安全技术，2021(03):41-43.

[2]孔令兴.起重机保护接地检验检测研究[J].中国设备工程，2021(19):163-164.