起重机金属结构的接地检验

第11卷第5期中国水运V ol.11

N o.5

2011年5月Chi na W at er Trans port M ay 2011

收稿日期：2011-02-27作者简介：谢

方（），贵州贵阳人，四川省特种设备检验研究院机电四室助理工程师，工学硕士，研究方向为特种设备检测、特种设备电气设计及理论。

起重机金属结构的接地检验

谢

方，成波，樊晓松，左其远

（四川省特种设备检验研究院，四川成都610061）

摘

要：起重机接地保护是防止雷击事故、绝缘不良等原因引起电气火灾和电气设备损坏事故的安全技术措施。为了

在起重机金属结构的接地检验中有效检验出因接地不当或接地错误造成的安全隐患，文中首先分析了几种接地不当及对设备安全影响，根据实际检验经验，总结了检验隐形接地不当的方法，提出了更改意见，并在实际应用中得到验证。关键词：起重机；接地检验；设备损坏中图分类号：TH 213.3

文献标识码：A

文章编号：1006-7973（2011）05-0094-03

起重机是现代工业生产不可缺少的设备，广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装等作业中，有些起重机还能在生产过程中进行某些特殊工艺操作，使生产过程实现机械化和自动化[1，2]。由于起重机电气部分绝缘击穿或发生碰壳时，使原来不带电的金属结构带电，不正常的意外带电引起电气设备

损坏、火灾和人身触电伤亡事故时有发生。为避免这类事故的

发生，通常采取金属结构接地的措施。但在检验起重机接地时，通常发现接地形式选用不当，或接地型式混用等安全隐患，给检验工作带来了困难，同时也增加了危害起重机设备安全及工作人员人身安全风险。本文首先分析了几种接地不当及对设备安全影响，根据实际检验经验，总结了检验隐形接地不当的方法，提出了更改意见，并在实际应用中得到验证。

一、接地不当及其更改措施

三相低压配电系统按接地方式不同分为TN 系统、TT 系统。TN 系统通常是—个中性点接地的三相电网系统，其特点是电气的设备外露可导电部分直接与系统中性接地点相连，当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导体构成闭合回路，形成金属性单相短路，从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。TT 系统的电源中性点直接接地，也引出N 线．设备外露可导电部分经各自的PE 线，分别直接接地，但不太安全，需要另外装设触电装置，以保障人身安全[3，4]

。

1．接地型式选用不当

当供电变压器为中性点直接接地时，起重机的供电电源采用的是三相四线制配电系统。起重机金属结构采取应该是TN 接地系统。如果由于施工错误，系统采用TT 接地系统，如图1（a ）所示。

一旦设备绝缘损坏发生接地故障，供电电源通过R 0及R d

形成回路，产生单相接地短路电流I d 。此时，电源线电压分配在R 0，R d 上，中性点、金属外壳对地电压为：

d o R R R U +=00220，

d

d

d R R R U +=0220（1）

因此，不论此220V 线电压如何分配，R 0，R d 的大小如何，均会造成金属结构外壳或电源中性点电压高于安全电压50V 。如果中性点长期的偏离零电位，对其他设备将造成损害。此时，必须更换接地方式或增加漏电保护装置。更换接

地方式时，需按照图1（b ）所示连接，保证接地电阻R 0≤4Ω

。

（a ）TT

接地系统

（b ）TN 接地系统图1接地型式分析

若果采用接零保护确实难以合格，此时考虑增加漏电保护装置。且需要测试接地电阻R 0，R d 的大小来确定漏电保护额定电流。为保证U d ≤50V ，考虑R 0为3Ω则：

Ω

=≤88.017

50R

R d （2）

如果不满足此条件，则金属机构外壳电压高于50V 。则允许单相短路电流为：I D D ≤50/R d ，熔断器熔体的额定电流I Re 或断路器瞬时动作整定电流I KZ 需满足的条件：

d

DD R I I =

≤4504Re （3）k

d

DD KZ R I I =

≤5.1505.1（4）

在检验过程中，可首先测试金属结构外壳接地电阻R d 的

值，然后对比熔断器熔体额定电流或断路器瞬时动作整定电

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流做出初步判断。

2．接地型式混用

在同一低压系统（指同一台变压器供电范围）中，部分设备采取保护接零，而另一部分采取保护接地，即保护接地与保护接零混用，如图2（a ）所示。当采用保护接地的设备发生碰壳接地短路时，短路电流很小，不足以使过电流保护装置动作，故障电流将长时间存在，危险电压通过零线加在整个配电系统所有采用保护接零的电气设备外壳上。

中性点及起重机a 金属外壳对地电压为：

d o R R R U +=

00

220（5）

起重机b 金属外壳电压

d

d

d R R R U +=

0220（6）

电源电压220V 将分别分布在起重机a ，b 金属外壳，因此，除了接触该设备的人会发生触电事故外，所有与接零设备接触的人都有触电危险，从而扩大了触电危险范围。同一低压系统不允许保护接地与保护接零混用，处理方法如图2

（b ）所示。此时，设备发生碰壳接地短路时，相电压加在接

地电阻及重复接地电阻上，短路电流大，使过电流保护装置

动作。

（a ）T N ，TT

接地系统混用

（b ）保护接零图2多台设备接地型式

3．重复接地不当使漏电保护器（R CD ）误动

TN 系统中，零线进入车间前，在车间配电屏或在起重机处设置重复接地，以确保接地装置的可靠。若在终端采用RCD 作后备保护时，还应在适当的位置做重复接地，否则RCD 会误动作。如图3（a ）所示，采用在电流动作型RCD 后面做重复接地，系统正常运行时，若三相负荷完全平衡，则：

=+++N C B A I I I I （7）

即各相工作电流在RCD 的互感器环形铁心中所感应的磁通相量之和为，R D 不动作，设备正常工作；若三相负荷不完全平衡，则部分不平衡电流经重复接地点、大地、电

源中性点形成闭合回路，即：

≠Δ=+++O N C B A I I I I I （8

）

（a

）错误重复接地

（b ）正确重复接地

图3TN 系统终端采用RC D 作后备保护的重复接地当此电流值达到RCD 的动作电流时，漏电保护就误动作。因此，在TN-C 系统中使用RCD 时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，而且，工作零线在任何情况下都不得断线。实际应用中，工作零线只能在RCD 的前侧做重复接地，如图3（b ）所示。

4．共用接地导致RCD

拒动

（a ）TT 系统RCD

拒动

（b ）改进后RCD 设置

圈4

T T 系统多个设备共用接地的R CD 装设

在TT 系统中，装设漏电保护和不装设漏电保护的设备共用一个接地装置有可能造成RCD 不动作，如图4（a ）所示。假设未设漏电保护器的电机A 绝缘被损坏，那么该设备外壳上将出现对地电压，由于A 与B 共用接地装置，因此B 外壳上也会出现对地电压。此时若接触到B 外壳，则漏电电流沿着U-A 外壳-B 外壳-接触人员-大地返回电源中性点。因漏电电流未经过B 上装设的R D ，所以R D 不动作。如果采用与B 各自接地，并根据现场条件，尽可能使两接地体间距大一些的接

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