電焊機(jī)保護(hù)接地技術(shù)探討

1、電焊機(jī)保護(hù)接地技術(shù)探討防雷與接地 Study of Protective Earthing Technology of Electric Welding MachinesWang Shuicheng （Tianhong Coking Corporation of Pingdingshan Coal Co.， Ltd.，Pingdingshan 467021， He'nan Province China）Abstract From the perspective of protecting personal and equipments safety during welding ope

2、rations， this paper analyzes the principle and implementation method of protective earthing of electric welding machines and discusses the technical requirements for the earthing system.Key words Electric welding machine Machine casing Protective earthing Earthing resistance Earth conductor摘 要 從保護(hù)焊接

3、作業(yè)過(guò)程中的人身安全和設(shè)備安全的角度出發(fā)，分析了電焊機(jī)保護(hù)接地的原理，探討了電焊機(jī)保護(hù)接地措施的實(shí)施方法，介紹了電焊機(jī)保護(hù)接地措施對(duì)接地系統(tǒng)的技術(shù)要求。關(guān)鍵詞 電焊機(jī) 機(jī)殼 保護(hù)接地 接地電阻接地線1 前言電焊機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于自身發(fā)生故障、 外部因素影響或使用不當(dāng)?shù)仍颍?可能導(dǎo)致人員觸電、引發(fā)火災(zāi)等事故。 所以， 電焊作業(yè)對(duì)于操作者及其周圍人員和設(shè)施的安全是具有重大危害的因素， 被國(guó)家確定為特種作業(yè)。 下面針對(duì)電焊作業(yè)的危害因素， 對(duì)電焊機(jī)保護(hù)接地技術(shù)進(jìn)行探討。 2 電焊機(jī)保護(hù)接地原理2 1 電焊機(jī)的電擊危險(xiǎn)部位就焊接作業(yè)中的電擊傷害而言， 主要危險(xiǎn)因素可以歸結(jié)為以下兩點(diǎn)。其一是電焊機(jī)機(jī)殼

4、帶有危險(xiǎn)電壓。 主要原因有：電焊機(jī)內(nèi)部絕緣存在先天性缺陷 （主要指修理缺陷）、 過(guò)載性老化、 過(guò)電壓擊穿等； 電焊機(jī)遭水淹或嚴(yán)重受潮、 腐蝕性介質(zhì)的侵蝕； 電焊機(jī)遭受劇烈振動(dòng)或機(jī)械沖擊； 電焊機(jī)的內(nèi)部或外部發(fā)生動(dòng)力電源接線端子通過(guò)某些導(dǎo)電性物質(zhì) （如金屬絲、 帶、 屑及類似導(dǎo)體） 與機(jī)殼或鐵芯搭接； 帶有危險(xiǎn)電壓的電力線導(dǎo)體或其他帶電體與機(jī)殼或承載電焊機(jī)的金屬車架等相碰 。其二是電焊機(jī)二次回路 （包括焊鉗、 焊件、 焊接電纜、 電焊機(jī)輸出接線端子在內(nèi)的整個(gè)焊接回路） 帶有危險(xiǎn)電壓。 主要原因有： 電焊機(jī)內(nèi)部一次側(cè)與二次側(cè)之間的絕緣損壞， 如先天性缺陷 （主要指修理缺陷）、 過(guò)載性老化、 過(guò)電壓

5、擊穿等； 電焊機(jī)遭水淹或嚴(yán)重受潮、 腐蝕性介質(zhì)的侵蝕； 電焊機(jī)遭受劇烈振動(dòng)或機(jī)械沖擊； 帶有危險(xiǎn)電壓的電力線導(dǎo)體或其他帶電體與二次回路導(dǎo)體相碰等。總之， 電焊機(jī)可能發(fā)生電擊危險(xiǎn)的部位， 主要集中在機(jī)殼和二次回路。 因此， 必須對(duì)這些危險(xiǎn)因素采取措施進(jìn)行有效的防范， 以保障作業(yè)人員和設(shè)備的安全。 以下就電焊機(jī)保護(hù)接地技術(shù)的原理及其應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。2 2 電焊機(jī)接地前的安全狀況分析以下有關(guān)電焊機(jī)保護(hù)接地的討論均以三相三線中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)為例， 進(jìn)行原理分析和保護(hù)接地的實(shí)施。電焊機(jī)接入電源之后， 假如沒(méi)有采取保護(hù)接地措施， 如果電焊機(jī)產(chǎn)生了機(jī)殼或二次回路帶有危險(xiǎn)電壓的故障現(xiàn)象 （如某一相線

6、與機(jī)殼相碰）， 如果此時(shí)有人誤觸機(jī)殼或二次回路， 就可能發(fā)生電擊事故。故障電流從電源經(jīng)人體和電網(wǎng)對(duì)地的絕緣阻抗后回到電源。 這時(shí)， 電焊機(jī)機(jī)殼或二次回路上對(duì)地的電壓UE 由下式?jīng)Q定：3URPUE =%（1）3 RP+Z式中： U 電網(wǎng)相電壓， V；電焊機(jī)保護(hù)接地技術(shù)探討（王水成） 31575BUILDING2008 年第12 期 ELECTRICITYRP 人體電阻， ；Z 電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻抗， 。由 （1） 式可以看出， 正常情況下電網(wǎng)對(duì)地絕緣良好， Z 可以被近似地視為無(wú)窮大， 則電焊機(jī)機(jī)殼或二次回路對(duì)地電壓極低， 對(duì)于人體不足以構(gòu)成傷害；當(dāng)電網(wǎng)對(duì)地絕緣遭到破壞或急劇下降時(shí)， 電焊機(jī)機(jī)殼或二

7、次回路對(duì)地電壓急劇上升， 可升至危險(xiǎn)程度并趨向電源電壓， 這對(duì)于人體而言， 顯然是極其危險(xiǎn)的。2 3 電焊機(jī)接地后的安全狀況分析如果電焊機(jī)采取了可靠的保護(hù)接地措施， 而接地電阻很小， 從電焊機(jī)接地支路和人體接地支路所構(gòu)成的等效電路分析， 接地電阻與人體電阻處于并聯(lián)關(guān)系， 形成兩條電流通路， 即流經(jīng)接地體的電流和流經(jīng)人體的電流， 這兩路電流的分配關(guān)系可表示為：IPRE=%（2）IE RP 式中： IP 流經(jīng)人體的電流， A；IE 流經(jīng)接地體的電流， A；RE 接地電阻， ；RP 人體電阻， 。從 （2） 式可以看出， 接地電阻 RE 越小， 流過(guò)人體的電流 IP 也越小。 因此， 只要把 RE

8、控制在適度的范圍之內(nèi)， 就能保障人身安全。本來(lái)人體電阻就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻， 故流過(guò)人體的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于流過(guò)接地體的電流。 流過(guò)接地體的電流等效于將電焊機(jī)接地部位與大地的零電位幾乎拉到了一起， 使電焊機(jī)接地部位對(duì)地電壓急速降至接近于地電位。 如此之低的電位引起的人體電流無(wú)疑將是微乎其微的， 遠(yuǎn)不足以對(duì)人體構(gòu)成傷害。3 電焊機(jī)保護(hù)接地的實(shí)施3 1 電焊機(jī)保護(hù)接地線路的裝設(shè)在 2 . 1 節(jié)中已經(jīng)分析得出電焊機(jī)的電擊危險(xiǎn)部位分別是機(jī)殼和二次回路， 因此， 必須對(duì)這兩個(gè)部位進(jìn)行保護(hù)接地。 在電焊機(jī)的機(jī)殼上通常專門設(shè)有固定接地螺栓， 而電焊機(jī)的二次側(cè)設(shè)有一組接線端子， 供連接焊鉗電纜和焊件電纜之用。 實(shí)施

9、保護(hù)接地時(shí)， 采用銅芯絕緣導(dǎo)線將機(jī)殼與二次側(cè)連接焊件電纜的接線端子連通， 再用相同的導(dǎo)線將其一端接在機(jī)殼32Dec. 2008Vol. 27No. 12576的接地螺栓上， 另一端接到接地干線， 沒(méi)有裝設(shè)接地干線時(shí)， 就直接接到獨(dú)立接地系統(tǒng)的接線端子上。接地線路的所有連接部位不得有銹跡或污物， 以確保接觸電阻最小化。 螺帽或螺栓必須具有足夠的緊固程度。 在有振動(dòng)的作業(yè)場(chǎng)所， 應(yīng)采用彈簧墊圈、 防松螺帽等防松動(dòng)措施。3 2 多臺(tái)電焊機(jī)保護(hù)接地線路的裝設(shè)如果在同一作業(yè)場(chǎng)所有若干臺(tái)電焊機(jī)投入使用，務(wù)必要注意保護(hù)接地線路的連接問(wèn)題。 正確的做法是： 首先將各臺(tái)電焊機(jī)按照 3 . 1 節(jié)所述的方法逐個(gè)地

10、單獨(dú)連接構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的保護(hù)接地單元， 然后將各保護(hù)接地單元分別連接到接地干線上， 沒(méi)有接地干線時(shí)， 就直接匯集到獨(dú)立接地系統(tǒng)的接線端子上， 使各臺(tái)電焊機(jī)的保護(hù)接地單元之間形成并聯(lián)關(guān)系。 嚴(yán)禁在接地支線上串聯(lián)兩臺(tái)或更多的電焊機(jī)保護(hù)接地單元，避免因某個(gè)單元設(shè)備的檢修或意外損壞而使保護(hù)接地系統(tǒng)開斷， 影響保護(hù)接地的可靠性。3 3 電焊機(jī)保護(hù)接地電阻的確定接地電阻的大小是根據(jù)電氣設(shè)備保護(hù)接地要求、電網(wǎng)運(yùn)行方式、 大地土壤的電阻率等條件決定的。 就電焊機(jī)的保護(hù)接地而言， 其接地電阻應(yīng)根據(jù)事故狀態(tài)下允許的對(duì)地電壓來(lái)確定。 由于中性線不接地配電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生第一次接地故障時(shí)， 故障電流沒(méi)有直接返回電源的通路，

11、而只能通過(guò)另外兩個(gè)非故障相導(dǎo)體對(duì)地分布電容和對(duì)地絕緣電阻返回電源。 在正常情況下，線路對(duì)地絕緣電阻應(yīng)為數(shù)百千至數(shù)百兆之間，可近似地視作無(wú)窮大。 因此， 故障電流可視為兩個(gè)對(duì)地分布電容電流的相量和， 其值通常甚小， 故限定電焊機(jī)的保護(hù)接地電阻不超過(guò) 4， 即能將故障時(shí)對(duì)地電壓限制在安全范圍以內(nèi)。 即使線路對(duì)地絕緣遭到破壞或急劇下降， 不大于 4的保護(hù)接地電阻也足以確保電焊機(jī)機(jī)殼及二次回路上的對(duì)地電壓不超過(guò) 25 V。經(jīng)大量工程實(shí)踐證明這是安全可靠的， 完全滿足施工工地等工作環(huán)境比較惡劣場(chǎng)合的安全要求。4 接地線和接地體4 1 接地線的裝設(shè)要求對(duì)于上述討論中所使用的保護(hù)接地線， 從安全可靠的角度考

12、慮， 必須有足夠的截面， 當(dāng)與相線使用相同材料時(shí)， 其截面不應(yīng)小于下表的規(guī)定。防雷與接地 議電子信息系統(tǒng)設(shè)備的配電系統(tǒng)接地形式Discussion on Earthing Types of the Power Distribution System of Electronic Information System EquipmentsTeng Yun （Dandong Urban Planning and Design Institute， Dandong 118000， Liaoning Province， China）Abstract Both Code for Electrical De

13、sign of Civil Buildings and Technical Code for Protection against Lightning of Building Electronic Information System stipulate that the power distribution system of electronic information system equipments must adopt the TN-S earthing type when it's power supply adoptsTN system， but the article

14、s cannot be met by smallscale buildings with 220 / 380V power input lines. The problem is analysed and discussed in this article.Key wordsDesign codeTN- S systemNeutral conductorProtective conductorLow -voltage user摘 要 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范都規(guī)定：電子信息系統(tǒng)設(shè)備由 TN 系統(tǒng)供電時(shí)，其配電線路必須采用 TN-S 接地形式，而采用 220 / 38

15、0V 電源進(jìn)線、規(guī)模較小的建筑物均無(wú)法滿足規(guī)范的此條規(guī)定。對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了分析、探討。關(guān)鍵詞 設(shè)計(jì)規(guī)范 TN-S 系統(tǒng) 中性導(dǎo)體 保護(hù)導(dǎo)體 低壓用戶保護(hù)接地線的最小截面Tab.Minimum section of the protective earthing conductor相線的截面 S （mm2 ）保護(hù)接地線的最小截面 S （mm2 ）S1616 S35S 35%S16S / 2就每臺(tái)電焊機(jī)而言， 盡管其容量規(guī)格并不大， 但保護(hù)接地線的截面積也不應(yīng)低于 6 mm2 （包括電焊機(jī)本身連接機(jī)殼與二次側(cè)之間的導(dǎo)線）， 這樣既能保證良好的導(dǎo)電性和相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度， 也能夠有效抵御短路電流的沖擊和機(jī)

16、械損傷。此外， 嚴(yán)格禁止在電焊機(jī)保護(hù)接地線的任何部位串聯(lián)裝設(shè)斷路器、 刀開關(guān)和熔斷器等任何電器， 并要求保護(hù)接地線使用整根的， 最好不要有接頭， 以確保保護(hù)接地線的連續(xù)性。4 2 關(guān)于接地體關(guān)于接地體的設(shè)計(jì)和施工， 可參照有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。 如果作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在可以利用的自然接地體， 如埋入地下具有較大尺寸的金屬管道 （內(nèi)有易燃、 易爆氣體或液體的管道、 暖氣管道等除外）、 金屬構(gòu)件， 在水中或與大地之間具有良好接觸狀態(tài)的金屬柱、 樁， 大型建筑基礎(chǔ)中的鋼筋網(wǎng)絡(luò)等， 都可以作為接地體使用。無(wú)論是接地體的埋設(shè)還是接地線的敷設(shè)， 都要考慮距防雷接地網(wǎng)的距離， 以防止因雷電反擊和雷電感應(yīng)作用對(duì)電焊機(jī)及相關(guān)設(shè)備和人員造成傷害。5 結(jié)束語(yǔ)保護(hù)接地是防止間接接觸電擊最基本的措施， 只要運(yùn)用得當(dāng)， 安全效果應(yīng)當(dāng)能夠得到保證。 對(duì)于不同形式的供電電源系統(tǒng)， 需要采取不同的保護(hù)接地措施。 因此， 在電焊機(jī)防范間接