起重機械接地檢驗技術

起重機械接地檢驗技術丁高耀2012年8月31日起重機械接地型式

保護接地的作用：保護接地是防止人或動物與故障情況下變?yōu)閹щ姷耐饴秾щ姴糠值慕佑|而引起的間接接觸電擊。采用保護接地措施，需要根據不同供電系統(tǒng)接地型式，進行不同的接地連接、設置相應防護電器來自動切斷電源。起重機接地保護型式主要分為發(fā)下幾種：

一、TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)是將電氣設備的保護導線與供電電源的保護導線（PE線）或保護中性線（PEN線）端子連接，有接地故障時，較大的接地故障電流（短路電流）通過PE線或PEN線返回電源，依靠設置的過電流防護電器（斷路器或熔斷器）在規(guī)定動作的時間內自動切斷電源。1、根據GB14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術要求》TN系統(tǒng)可分為：

一、TN系統(tǒng)一、TN系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)為三相五線，是一個三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。它的特點是，中性線N與保護接地線PE僅在變壓器中性點共同接地，其它地方兩線不再有任何電氣連接。在中性線N帶電的情況下，而PE線不帶電。PE線連接的設備外殼及金屬構件在系統(tǒng)正常運行時，始終不會帶電。該系統(tǒng)由于多了一根PE線，而且對PE線的截面有要求，對設計、施工等會帶來一些工作量，但是由于PE線作為專用保護接地線，會大大增加防電擊的安全性；同時由于PE線的存在，可以采用四極開關在分斷相線時把帶電的N線也分斷，減少碰觸N線引起的電擊、火災及爆炸的危險。

一、TN系統(tǒng)一、TN系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)為三相四線，中性線N與保護接地線PE合二為一，通稱PEN線。該系統(tǒng)的特點是線路簡單，安裝施工方便，接地故障靈敏度高，對切除故障設備電源快速。但是對于負荷中含有較多的單相負荷或三相不平衡時，PEN線會帶電，而且?guī)щ娗闆r非常復雜，隨時隨地會變化。TN-C系統(tǒng)適用于三相負荷比較平衡的動力負荷。由于PEN線上流過的電流較小，其截面可以小于相線截面。在采用過電流保護時，因故障回路阻抗較小，故障電流相對較大，所以保護動作靈敏度較高。

一、TN系統(tǒng)一、TN系統(tǒng)

TN-C-S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN-C系統(tǒng)，第二部分是TN-S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點。它的特點是中性線N與保護接地線PE在A處共同接地后，不能再有任何電氣連接。PE線連接的設備外殼及金屬構件在系統(tǒng)正常運行時，始終不會帶電。這種系統(tǒng)兼有TN-C系統(tǒng)的價格便宜和TN-S系統(tǒng)的比較安全且電磁適應性比較強的特點。

一、TN系統(tǒng)2、TN系統(tǒng)的保護要求及計算

一、TN系統(tǒng)在接零系統(tǒng)中，單相短電流越大，保護元件動作越快；反之，動作越慢。單相短路電流決定于配電網電壓和相零線回路阻抗。穩(wěn)態(tài)單相短路電流ISS按下式計算：式中：U=配電網相電壓；

ZL=相線阻抗；

ZPE=保護零線阻抗；

ZE=回路中電器元件阻抗；

ZT=變壓器計算阻抗；

Z=相零線回路阻抗，Z=ZL+ZPE+ZE+ZT一、TN系統(tǒng)根據GB14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術要求》和低壓配電設計規(guī)范（GB50054—2011）：TN系統(tǒng)中配電線路的間接接觸防護電器的動作特性，應符合下式的要求：式中：

Zｓ——接地故障回路的阻抗（Ω）；

Ia——保證保護電器在規(guī)定時間內自動動作切斷供電的電流（A）

Uo——相導體對地標稱電壓（V）。TN系統(tǒng)中配電線路的間接接觸防護電器切斷故障回路的時間，應符合下列規(guī)定：1)配電線路或僅供給固定式電氣設備用電技術的末端線路，不宜大于5s；2)供給手持式電氣設備和移動式電氣設備用電的末端線路或插座回路，TN系統(tǒng)的最長切斷時間不應大于0.4S。一、TN系統(tǒng)3、實際起重機使用場地接地原理圖一、TN系統(tǒng)4、TN系統(tǒng)適用領域

TN-S系統(tǒng)可用于有爆炸危險、火災危險性較大或安全要求較高的場所，宜用于獨立附設變電站的車間；TN-C-S系統(tǒng)宜用于廠內設有總變電站，廠內低壓配電的場所及民用樓房；TN-C系統(tǒng)可用于無爆炸危險、火災危險性不大、用電設備較少、用電線路簡單且安全條件下較好的場所。二、TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是將電氣設備的保護導線與現(xiàn)場的接地系統(tǒng)直接連接。有接地故障時，接地故障電流通過PE線、保護接地極、大地、系統(tǒng)接地極返回電源。因接地故障電流較小，故障部分電源通過設置的剩余電流動作保護器（RCD）來切斷。1、根據GB14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術要求》TT系統(tǒng)形式：二、TT系統(tǒng)二、TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)通常稱為三相四線接地控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在正常運行時，不管三相負荷平衡或不平衡，在中性線N帶電情況下，PE線不會帶電。只有在單相接地故障時，由于保護接地靈敏度低，故障不能及時切斷，設備外殼才可能帶電。TT系統(tǒng)的主要特點是N線與PE線無任何電氣連接。它的缺點是接地故障靈敏度不高，設備外殼雖有接地保護，由于不能及時切斷電源，也可能會引起電擊等危險，因此，TT系統(tǒng)必須裝有漏電保護器，提高切除設備電源的靈敏度。

二、TT系統(tǒng)2、TT系統(tǒng)的保護要求及計算二、TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式要求：式中：RA—外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻(Ω)；Ia—保證保護電器切斷故障回路的動作電流(A)。當采用過電流保護電器時，反時限特性過電流保護電器的Ia為保證在5s內切斷的電流；采用瞬時動作特性過電流保護電器的Ia為保證瞬時動作的最小電流。當采用漏電電流動作保護器時，Ia為其額定動作電流I△n。系統(tǒng)一般宜采用剩余電流動作保護裝置作電擊保護，只有在RA非常低的條件下，才有可能以過電流保護電器兼作電擊保護二、TT系統(tǒng)3、實際起重機使用場地接地原理圖二、TT系統(tǒng)4、TT系統(tǒng)適用領域TT系統(tǒng)主要用于低壓共用用戶——即用于未裝備配電變壓器，從外面引進行低壓電源的小型用戶；另外部分場地起重機輸送電路與配電變壓器的實際距離過長，造成TN系統(tǒng)中的相零阻抗過大，單相短路電流達到規(guī)定的動作會值，從而采用了TT系統(tǒng)。三、IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)是將電氣設備的保護導線與現(xiàn)場的接地系統(tǒng)直接相連接，有接地故障時，接地故障電流通過PE線、保護接地極、大地、另外兩個非故障相導體對地的電容返回電源。故障電流為兩對地電容電流的相量和，其值很小，故障電壓很低，不用切斷電源，但需用裝設在回路相線與地這間的絕緣監(jiān)測器進行監(jiān)測。當發(fā)生第二次接地故障時，此時已為相間短路，需用根據不同的故障形式，通過過電流防護電器或RCD切斷電源1、根據GB14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術要求》TT系統(tǒng)形式：三、IT系統(tǒng)三、IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)變壓器中性點不接地或經阻抗接地，無中性線N，供電線路簡單，接地電位穩(wěn)定，只有線電壓無相電壓，保護接地線PE各自獨立接地，正常時，保護接地線PE不帶電。它的優(yōu)點是當一相接地時，不會使外殼帶有較大的故障電流，系統(tǒng)可以正常運行。缺點是不適用于具有大量220V單相用電設備的供電。IT系統(tǒng)主要在煤礦井下等有爆炸性氣體混合物存在的環(huán)境中的供電使用。三、IT系統(tǒng)2、IN系統(tǒng)的保護要求及計算三、IT系統(tǒng)在IT系統(tǒng)的配電線路中，當發(fā)生第一次接地故障時，應由絕緣監(jiān)視電器發(fā)出音響或燈光信號，其動作電流應符合下式要求：式中：RA—外露可可導電部分的接地極電阻(Ω)；Id—相線和外露可導電部分間第一次短路故障的故障電流(A)，它計及泄漏電流和電氣裝置全部接地阻抗值的影響。注：IT系統(tǒng)—在此系統(tǒng)內，電源與地絕緣或一點經阻抗接地，電氣裝置外露可導電部分則接地。其定義應符合現(xiàn)行國家標準《交流電氣裝置接地設計規(guī)范》的規(guī)定。

IT系統(tǒng)的外露可導電部分可用共同的接地極接地，亦可個別地或成組地用單獨的接地極接地。當外露可導電部分為單獨接地，發(fā)生第二次異相接地故障時，故障回路的切斷應符合TT系統(tǒng)接地故障保護的要求。當外露可導電部分為共同接地，則發(fā)生第二次異相接地故障時，故障回路的切斷應符合TN系統(tǒng)接地故障保護的要求。

IT系統(tǒng)的配電線路，當發(fā)生第二次異相接地故障時，應由過電流保護電器或漏電電流動作保護器切斷故障電路，并應符合下列要求：1）當IT系統(tǒng)不引出N線，線路標稱電壓為220/380V時，保護電器應在0.4s內切斷故障回路，并符合下式要求：式中：Zs—包括相線和PE線在內的故障回路阻抗(Ω)；Ia—保護電器切斷故障回路的動作電流(A)。2）當IT系統(tǒng)引出N線，線路標稱電壓為220/380V時，保護電器應在0.8s內切斷故障回路，并應符合下式要求：式中：Zs—包括相線、N線和PE線在內的故障回路阻抗(Ω)。IT系統(tǒng)不宜引出N線。三、IT系統(tǒng)三、IT系統(tǒng)3、實際起重機使用場地接地原理圖三、IT系統(tǒng)4、IT系統(tǒng)適用領域IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術室、地下礦井等處。地下礦井內供電條件比較差，電纜易受潮。運用IT方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點不接地，一旦設備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還安全。但是，如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。在負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，漏電電流經大地形成架路，保護設備不一定動作，這是危險的。只有在供電距離不太長時才比較安全。這種供電方式在起重機械上很少見。重復接地

重復接地是起重機行業(yè)普遍采用的措施，是指在TN-C和TN-C-S系統(tǒng)中，將PEN線作重復接地。為了避免產生雜散電流。TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)N線盡量不作重復接地（當然，PE線接地越多越好）。在起重機的實際安裝使用地點，往往有大量基礎鋼筋、金屬管道等，有些就是金屬結構廠房，這些構成了良好的自然接地，只要與配電箱內的PE母排作等電位聯(lián)結，就相當于對PE線和PEN線作了重復接地，對其接地電阻的測量亦無多大必要。事實上，PEN線的重復接地僅僅只是降低PEN線因中性線電流而產生的對地電壓，若接地故障防護系統(tǒng)失效，重復接地并不能防止電擊的危險。起重機現(xiàn)實中，因為一味強調所謂有“零線重復接地”，導致N線接地，產生剩余電流，致使RCD頻繁動作而無法使用。當然，對于室外起重機，對重復接地極、保護接地極接地電阻的測量還是有一定的必要。保護接地電路的基本要求參照GB5226.2—2002《機械安全機械電氣設備第32部分：起重機械技術條件》的相關要求，保護接地電路由下列部分組成：

--PE端子；

—電氣設備和起重機械的導電結構件；

—起重機械設備上的保護導線,包括作為電路部分的滑動觸頭。對具有車載電源的流動式起重機,其保護電路、外露可導電部分和外部可導電部分均應連接到保護接地端子以對電擊提供防護。當流動式起重機也可連接外部引人電源時，保護接地端子應是外部保護導線的連接點．注：當電能的供給是裝在設備的固定、活動或可拆件內的車載電源，且沒有外部連接電源時（如不連接車載電池充電器時），不需要將這些設備接到外部保護導線上．保護接地電路的基本要求保護接地電路的連續(xù)性：電氣設備和起重機械的所有外露可導電部分都應連接到保護接地電路上。若由于任何原因（如日常維護）拆掉一部分時，則不應使余留部分的保護接地電路中斷。萬一絕緣失效，保護接地電路任何部分的電阻不應導致外露可導電部分呈現(xiàn)危險的接觸電壓。金屬軟管、硬管和電纜金屬護套不應用作保護導線。然而，這些金屬管道和所有連接電纜的金屬護套（如編織愷甲、鉛護套）均應連接到保護接地電路上。電氣設備安裝在罩、門或蓋板上時，應確保其保護接地電路的連續(xù)性，并建議采用保護導線。保護接地電路的基本要求

電氣設備或起重機械的任何結構部分可以用作保護接地電路部分，只要該部分滿足GB16895.3《建筑物電氣裝置第5部分：電氣設備的選擇和安裝第54章：接地配置和保護導體》要求。

GB/T3811-2008中“大車與小車的車輪、任何其他的滾輪或端梁連接采用的鉸鏈均不能代替必需的導電連接，而應另外用專門的接地線將各部分結構件上的接地點連接”

GB6067.1-2010“起重機械本體的金屬結構應與供電線路的保護導線可靠連接。起重機械的鋼軌可連接到保護接地電路上。但是，它們不能取代從電源到起重機械的保護導線（如電纜、集電導線或滑觸線）”。

保護接地電路的基本要求解釋：

因為起重機械的制作特點，金屬結構可作為保護導線使用，但是應所有部件的聯(lián)接滿足以上條款。過去安裝的起重機往往只有3根相線上車，起重機軌道與車輪長期作為起重機械本體保護接地電路的保護導線使用。經常因軌道上的集灰、起重機運行中的彈跳、軌道接頭的接觸不良等造成保護導線事實上的中斷，而這種中斷經常難以發(fā)現(xiàn)，留下極大的安全隱患。等電位聯(lián)接IEC一個很重要的理念是：對電擊的防護，應盡可能發(fā)揮等電位聯(lián)結的作用。保護接地事實上就是等電位聯(lián)結：即是以大地電位為參考電位，在地球表面實施的等電位聯(lián)結。若有完善的等電位聯(lián)結，很小接地極接地電阻阻值的作用將不是很必要。而完善的等電位聯(lián)結，將形成事實上的很小接地極接地電阻阻值。等電位聯(lián)接保護接地檢驗內容1、專用保護導線的要求：

1）每個保護導線連接點都應有標記，采用IEC60417–2:1998中5019的符號?；蛘哌B接保護導線的接線端子可以用黃／綠組合雙色標記。2）保護導線應采用銅導線，銅導線的最小截面積應符合有關規(guī)定。在使用非銅質導線的場合，其單位長度電阻不應超過允許的銅導線單位長度電阻，并且它的截面積應不小于16MM2。保護接地檢驗內容2、接地連續(xù)性的要求1）金屬結構接地：起重機本體的金屬結構應與供電線路的地線滑觸器可靠連接。司機室與起重機本體接地點之間必須用雙保護導線連接。2）電氣設備接地：起重機所有電氣設備的金屬外殼，金屬導線管、金屬支架及金屬線槽等均應可靠接地。宜采用專門設置的保護導線，保證電氣設備的可靠接地。3）集電導線、滑觸線和滑環(huán)組件：保護導線(PE)和中性線(N)應分別使用一條單獨的集電導線、滑觸線或滑環(huán)。應采取復式集電器、連續(xù)性監(jiān)控等適當措施，保證采用滑動觸頭的保護導線電路的連續(xù)性。4）保護導線集電器的形狀或結構應使它們不能與其他集電器互換。集電器應是滑動觸頭型的。5）電纜卷筒、懸掛電纜小車：應防止電纜在運動過程中被磨損和發(fā)生過度彎曲。保護接地檢驗內容3、接地獨立性1）嚴禁串接：電氣設備和起重機械的所有外露可導電部分都應連接到保護接地電路上。若由于任何原因(如日常維護)拆掉一部分時，則不應使余留部分的保護接地電路中斷。2）嚴禁中斷：保護接地電路禁止開關器件接入，不應接有開關電器、過電流保護器件，也不應接有這些器件的電流檢測裝置。3）嚴禁載流：保護導線(PE)和中性線(N)應始終分開，嚴禁保護導線當中性線使用。保護接地檢驗內容4、防護電器的設置1）型式：對TN系統(tǒng)，應設置能切斷接地故障電流的過電流防護電器，必要時應設置RCD；對于TT系統(tǒng)，應設置能切斷接地故障電流的RCD；對于IT系統(tǒng)，應設置當電氣裝置的絕緣水平降至整定值以下時它即動作于發(fā)出信號的絕緣監(jiān)測器和用以發(fā)生第二次接地故障時切斷電源的過電流防護電器或RCD。

保護接地檢驗內容2）整定值過電流防護電器(斷路器或熔斷器)、RCD的整定值應符合有關規(guī)范、標準的要求。熔斷器熔體的額定電流應按起重機尖峰電流的0.5—0.625倍選擇；自動斷路器瞬時動作的過電流脫扣器，其動作電流整定值應隨斷路器的型式而定，即DZ型其整定電流約為起重機尖峰電流的1.7—2.0倍，DW型約為起重機尖峰電流的1.35—1.40倍。

如：漏電保護器R主要參數：

額定電壓380V50HZ

額定電流40A

短路分斷能力Icu3000A

額定剩余動作電流50mA

額定剩余不動作電流25mA

分斷時間≤0.2s保護接地檢驗內容5、保護導線連接型式1）1對TN系統(tǒng)，應將起重機械的保護導線與供電電源的PE或PEN端子可靠連接2）對TT、IT系統(tǒng)，應將起重機械的保護導線與埋入地下的保護接地極直接連接。6、接地極接地電阻1）對TT系統(tǒng)，保護接地極接地電阻與RCD動作電流的乘積不大于50V。2）對IT系統(tǒng)，保護接地極接地電阻與第一次接地故障電流的乘積不大于50V。保護接地檢驗內容3）接地電阻的測量

a)——ZC29B型接地電阻測試儀：有三個接線柱E、P、C，分別接于被測接地體、電壓極、電流極。直線布置時，分別相距5～10m。（對單根接地體而言，20m外為零電位），三角形布置時，夾角約為29°注意事項

測量重復接地電阻時，必須把保護零線從接地體上斷開。

當構成接地網時，應在接地網外測量。

電極應在起重機大車軌道一端或與大車軌道垂直的遠離起重機的方向上布置，不得布置在兩條軌道的內側。保護接地檢驗內容b)C.A6415型接地電阻測試儀：鉗式接地電阻測儀量時，不必使用輔助接地棒，也不須中斷待測設備之接地，只要鉗夾住接地線或棒，就能量測出對地電阻達0.1Ω。

保護接地檢驗內容7、等電位聯(lián)結應盡量實施總等電位聯(lián)結，將PE、PEN干線、軌道、金屬附件等接向建筑物總等電位聯(lián)結端子板。定檢規(guī)要求TSGQ7015-2008《起重機械定期檢驗規(guī)則》B7.3.1電氣設備接地進行以下檢查，必要時用儀表測量：(1)檢查用整體金屬結構做接地干線時，金屬結構的連接有非焊接處，是否采用另設接地干線或者跨接線的處理；——主要針對過去安裝的起重機，GB6067.1-2010實施以下的起重機一般由專用保護導線。(2)檢查起重機械上所有電氣設備正常不帶電的金屬外殼、變壓器鐵芯及其金屬隔離層、穿線金屬管槽、電纜金屬護層等是否與金屬結構間有可靠的接地連接?！饕槍^去安裝的起重機（一般比較少，采用跨接線型式）。定檢規(guī)要求B7.3.2金屬結構接地采用整體金屬結構做接地干線時，整體金屬結構與供電電源保護接地線應當可靠連接。不采用整體金屬結構做接地干線時，電氣設備正常情況下不帶電的外露可導電部分應當直接與供電電源保護接地線連接?！藯l款現(xiàn)實存在，特別是GB6067.1-2010實施以后均采取此型式，但由于《檢規(guī)》條款放置錯誤，故不在報告書中體現(xiàn)?！皺z查接地型式，用接地電阻測量儀測量起重機械接地電阻。測量重復接地電阻時，應當把零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，零線重復接地每一處的接地電阻不大于10Ω（測量時把接地線從重復接地體上斷開）；——如不是重復接地，此條款不作要求，TN系統(tǒng)重復接地前面已提及，鋼結構廠房可算為重復接地，但接地電阻測量不必要，而且難度較大。定檢規(guī)要求“(2)采用TT接地系統(tǒng)時，起重機電氣設備的外露可導電部分（電源保護接地線）的接地電阻不大于4Ω或者起重機械金屬結構的接地電阻與漏電保護器動作電流的乘積不大于50V；——TT系統(tǒng)接地電阻不大于4Ω，對真正意義上的接地故障效果并不明顯，真正意義為“接地電阻與漏電保護器動作電流的乘積不大于50V”，故檢查漏電保護器的設置同樣重要?！?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（電源保護接地線）的接地電阻不大于4Ω?！狪T系統(tǒng)中心點不接地，故與大地構成回路的電阻無限大，其外露可導部分接地電阻不大于4Ω足以保證不超過50V。GB6067.1-2010接地與防雷交流供電起重機電源應采用三