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
1980-
第5期谢方等：起重机金属结构的接地检验
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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
0C C C A
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法，那么存在两方面问题：其一，A上的短路电流小，不足以使过电流保护装置动作，故障电流将长时间存在；其二，两接地体间距离不好定量，并且钢结构厂房的金属结构都是连通的。

因此对于此种情况的处理方法是可共用接地，但需在干线或各终端装设漏电保护装置，如图4（b）所示。

二、金属结构的接地检验
1．检查保护方式
在低压配电系统中，TT系统采用保护接地，TN系统均采用保护接零。

所以起重机金属结构接地检验，首先应分清配电系统采用的是哪种接地方式。

通常厂矿企业采用三相四线制供电，这时要区分TN系统还是TT系统。

一般从厂矿企业的总配电柜中容易识别，不需找供电变压器来确认。

当断路器采用逐级或末端采用漏电保护型开关时，用电设备肯定采用TT供电系统，这时起重机的金属结构应可靠接地。

若不是TT 接地系统，则起重机供电系统采用的为TN系统。

这时PE（或PEN）线需在配电柜重复接地，起重机金属结构（或大车轨道）应接上PE（或PEN）线。

2．保护接零的合格条件
起重机保护接零合格应满足：
①起重机金属结构（或大车轨道）应接PE（或YEN）线，接零回路无断路和接触不良。

②线路上必须有短路保护装置。

该装置通常是熔断器或带有瞬时动作过电流脱扣器的自动开关。

③相零回路阻抗保证发生单相接地短路时。

产生的短路电流不应小于熔断器额定电流的4倍，不小于自动开关瞬时动作过电流脱扣器整定电流的1.5倍。

④重复接地电阻实测不大于l0Ω。

⑤在接零系统中，起重机保护接零合格确有困难，起重机必须采用接地保护时，起重机必须设置漏电装置或设置能够自动切除接地故障的继电保护装置，否则只采取接地保护一般是不允许的。

⑥同一低压系统中不允许有设备采取保护接地。

三、结束语
本文总结了现场检验中发现的难以检验出来的隐形接地安全问题，并对其进行了分析，提出了整改意见。

根据工程特点、规模及操作维护情况，合理确定接地保护型式，在具备条件的现场可配以漏电保护器作后备保护，提高起重机设备安全可靠性。

良好、规范的接地能够避免起重机意外带电而造成的设备损坏、火灾和人身触电伤亡事故。

起重机使用单位必须给予高度重视，并加强日常检查和维护，确保起重机金属结构（或大车轨道）处于良好的接地状态。

起重机监督检验人员应熟悉接地的相关知识，确保监督检验和定期检验过程中，正确而全面地对金属结构接地情况进行检验。

参考文献
[1]王福绵．起重机机械技术检验[M]．北京：学苑出版社，
2000．
[2]兰天丈，颜冬．浅谈起重机电气保护措拖[J]．电气工业，
2007，（6）：58．
[3]王松雷，卢锡骏．起重机金属结构的接地检验[J]．现代机
械，2009，（5）：69-72．
[4]武善军．浅谈电厂起重机接地电阻的检验及论证[J]．中国
特种设备安全，2007，23，（11）：13-14，43．
（上接第93页）
②预热可降低焊接应力。

均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差。

③预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。

（4）双节点预制焊接
预制线管线焊接流程
①预制线管线对中；②外焊接系统；③内外焊接系统。

5．主线的对中和焊接
在经过主甲板左右舷双节点管线预制焊接之后，预制完成的双节点管线（24.4m）被移至船艏主线对中站，进行两个双节点管线（长度达到48.8m）的对中，因管线过长，在对中站向船艉侧安装了一个自由支撑滚轮，防止对中期间管端下垂。

深水铺管起重船的主线共配置4个焊接站。

根据不同的管径及焊接速度要求每个焊接站都布置有单焊头或双焊头焊机，焊机头可沿着固定在管线上的环形轨道行走。

6．涂敷作业
在涂覆站对双节点焊接区域的焊口进行防腐处理。

主作业线共设置2个节点填充站，采用高压发泡的填充工艺。

根据管径的大小以及管线配重层厚度的不同，每个填充站配有不同规格的高压发泡机。

7．管线收放系统
管线收放系统是指在管线起始铺设、正常铺设、终止铺设和铺管过程中弃管或回收时为管线提供所需张力的设备。

管线收放系统包括张紧器、A&R绞车、测量滚轮等设备。

8．敷设入水
在焊接检验合格和完成填充工作后，随着船舶的移动，管线依托固定式托管架敷设入水。

托管架通过连接销轴铰接在铺管船和主吊机筒体的尾部，在非铺管状态下托管架可以通过绞车将托管架吊出水面足够的高度悬挂于尾部。

托管架的曲率调节可通过绞车、调节支撑滚轮以及连接每节托管架之间的连接短节的长度来完成。

三、结论
作为我国深水重大装备研究的重要组成部分，3,000m 深水铺管起重船铺管工艺的研究将对深海油气资源的勘探开发有着积极的意义。

本文主要分析了深水铺管起重船双节点作业线铺管工艺流程，相信随着该船投产使用，将会对我国深海油气开发产生重大的影响和作用。

参考文献
[1]Deepwater Pipelaying Vessel Yard Specification．
[2]O-SC3001-100-04总布置图．2009．
[3]O S3铺管系统布置图．．
-C001-280-012009。