輪胎式龍門吊

輪胎式龍門吊“油改電”滑觸線供電的接地技術改進

來自：中國港口設備信息網(wǎng)來源：轉載2009-3-2610:20:26摘要：國內很多碼頭對輪胎式龍門吊實施了〃油改電〃的項目。采用低架安全滑觸線交流供電，或者高空架空接觸線交流供電。不論哪種方式均是將市電電源供給輪胎式龍門吊。指出了此方式在設計上存在的接地方式處理不當。介紹了改進的干線網(wǎng)絡的接地系統(tǒng),并得出相應的結論。關鍵詞:接地保護TN-STN-C系統(tǒng)刖言在輪胎式龍門吊進行〃油改電〃的供電設計方案中有大家熟悉的電纜卷盤交流供電、低架安全滑觸線交流供電和高空架空接觸線交流供電?；|線的供電電壓有1kV、0.69kV,以及0.46KV等。無論是電纜卷盤或滑觸線，均可以稱為干線。筆者發(fā)現(xiàn)在國內碼頭實施的上述電壓等級的供電干線網(wǎng)絡中元一例外的均為三相四線制的TN-C系統(tǒng)。如圖1所示。在圖1中的變壓器T1為主供電變壓器，將市電電壓1OKV變?yōu)樗枰牡碗妷骸Ｆ淅@組接線為Dyn11,其低壓側中性點直接接大地R。其中性線和接地線共用一根導體為PEN線，從而構成三相四線制供電干線網(wǎng)絡給所有輪胎式龍門吊供電。干線的PEN線與輪胎式龍門吊的鋼結構作電氣連接。其中Q1斷路器為干線主保護開關，Qa、Qb、Qc和Qd斷路器為輪胎式龍門吊上電源保護開關。Ta、Tb、Tc和Td為輪胎式龍門吊上的受電變壓器，將干線網(wǎng)絡電壓降為輪胎式龍門吊原系統(tǒng)所需的電壓。此干線網(wǎng)絡設計，將原輪胎式龍門吊的主體通過PENa與PEN干線連接，并與大地R直接連接在一起了。并且所有輪胎式龍門吊主體均通過PEN干線連接在了一起。徹底改變了輪胎式龍門吊因輪胎絕緣與大地絕緣的形態(tài)。存在的問題2.1因新、老輪胎式龍門吊、不同制造商的輪胎式龍門吊均存在單相負載如照明、空調等，故每臺輪胎式龍門吊均有三相不平衡負載存在，并且所有輪胎式龍門吊在交流電源側均本質性地存在諧波電流。所以在PEN干線上將不可避免地永久性存在電流。因碼頭的此干線網(wǎng)絡長度可達1km,而有些碼頭達到2km多長,干線網(wǎng)絡上不同點接有若干臺輪胎式龍門吊在工作，如此長的PEN干線上存在電位差。該電位差也即改點對地R的電位差。此電位差沿PEN干線傳至所有連接在PEN干線上的輪胎式龍門吊主體。此電位差將對設備、人員均產(chǎn)生安全隱患。主要隱患為:1）如果某臺輪胎式龍門吊距主供電變壓器的中性點直接接大地R足夠遠，達到的電位差在輪胎式龍門吊吊具在此點位置著箱時將對集裝箱箱體產(chǎn)生放電火花，或地面金屬物體產(chǎn)生放電。2）如果此時有人員在未穿戴絕緣靴等電氣安全服的情況下接觸到輪胎式龍門吊主體，此人員有被電擊的危險。2.2在圖1干線網(wǎng)絡中，如有一臺輪胎式龍門吊上發(fā)生非帶電金屬外殼因絕緣損壞而產(chǎn)生非全金屬性短路故障，也即漏電故障，但此漏電電流很小，不足以使輪胎式龍門吊上保護開關脫扣，致使該漏電故障存在時間很長。帶電金屬外殼的電位將升高，并沿PENa線傳至PEN干線，使PEN干線的對地R的電位升高，加重2.1所述的安全隱患。圖1干線網(wǎng)絡圖接地網(wǎng)絡的設計對于單體輪胎式龍門吊，因其輪胎絕緣性，故輪胎式龍門吊本身對大地是絕緣的。輪胎式龍門吊主體本身可視為一小大地r,其上的電氣系統(tǒng)為典型的TN-S系統(tǒng)，其發(fā)電機中性點N接其〃小地〃r,并且保護接地線PE與N線在其后嚴格分開,可以達到最安全的保護。但〃油改電〃后的干線網(wǎng)絡供電系統(tǒng)將此結構完全改變c〃小地〃r與大地R不再絕緣,而是通過PENa和PEN干線連接在一起。所有輪胎式龍門吊與干線網(wǎng)絡構成了一個典型的TN-C系統(tǒng)。故此網(wǎng)絡包含了所有TN-C系統(tǒng)的缺點。在如此長的干線上存在上述安全隱患。為了避免此類安全問題的存在,建議采用以下干線網(wǎng)絡的接地系統(tǒng)設計。3.1整個干線網(wǎng)絡設計成更好的TN-S系統(tǒng)。在主供電變壓器Tl的二次側中性點接地R后，中性線N與保護接地線PE嚴格分開，將干線網(wǎng)絡配置成三相五線制。N線和PE線的截面與相線相等。只有PE線與輪胎式龍門吊的〃小地〃r連接。其N線只接到輪胎式龍門吊上受電變壓器Ta的中性點上，此中性點與〃小地〃r嚴格絕緣。并且干線網(wǎng)絡的PE線必須在端頭增加重復接地，如條件允許也可在中間段再增加重復接地。并將Qa受電開關改為四極保護開關。在輪胎式龍門吊本身發(fā)生故障時將中性線N也切斷，以保證故障電位不會因N線傳至干線網(wǎng)絡。以及本輪胎式龍門吊在斷電維修時,不會因為未脫離干線網(wǎng)絡而受影響。該方案如圖2所示。圖2TN-S干線網(wǎng)絡Q1斷路器的脫口器電流應按干線網(wǎng)絡最末端發(fā)生單相短路故障時的電流能可靠使其脫口斷開。并且輪胎式龍門吊上有受電變壓器Ta二次側的切換接觸器Ka應該為四極接觸器。在發(fā)電機供電時,應將此PE線也切斷，以防止干線網(wǎng)絡發(fā)生故障時的反擊電壓對低壓側的影響而對發(fā)電機系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患。3.2因輪胎式龍門吊為對地絕緣的主體，又加上輪胎式龍門吊上有受電變壓器Ta,其絕緣等級一般為II類增強絕緣電氣設備。所以可以將干線網(wǎng)絡設計成IT系統(tǒng)。如圖3所示。主供電變壓器T1的中性點不接地。干線網(wǎng)絡為三相三線制。保證輪胎式龍門吊〃小地〃r與大地R絕緣，彼此輪胎式龍門吊之間無任何〃地〃連接和N線連接。因為IT系統(tǒng)，干線網(wǎng)絡上（注:不是輪胎式龍門吊上有受電變壓器Ta二次側）發(fā)生單相短路故障后，主供電變壓器T1的中性點對地電壓升高為相電壓,而非故障相對地電壓變?yōu)榫€電壓。故如果干線網(wǎng)絡電壓為1KV時，要注意選擇變壓器、滑觸線和電纜的絕緣電壓等級要求。建議此時干線網(wǎng)絡電壓設計為690V以下為好。輪胎式龍門吊上的受電變壓器Ta中心點一定要接至原發(fā)電機中性點的接地處。因輪胎式龍門吊上在此點處作PE和N線的隔離。圖1、2、3中的〃小地〃r均是指此點。輪胎式龍門吊上的。受電開關應加裝漏電保護元件。在龍門吊上受電變壓器Ta電源、側以內發(fā)生單相短路故障等能可靠切斷總受電電源。輪胎式龍門吊上有受電變壓器Ta二次側的切換接觸器Ka應該為四極接觸器。在發(fā)電機供電時，應將此N線也切斷,以防止IT干線網(wǎng)絡發(fā)生故障時的反擊電壓對低壓側的影響而對發(fā)電機系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患。因此IT干線網(wǎng)絡系統(tǒng)要安裝接地故障報警裝置以及故障回路檢測設備，故投資可能比三相五線制方案貴。如圖3所示。圖31T干線網(wǎng)絡低壓電纜卷盤供電問題經(jīng)過上述接地分析,如果采用1kV以下的電纜卷盤供電，在使用TN-S三相五線制系統(tǒng)時，很難在制造商的電纜目錄中