塔式起重机接地保护的应用及检验

　　【摘要】本文主要阐述了塔式起重机电气设备的接地方式、保护接地的检验、检验时安全注意事项等技术问题。

　　【关键词】塔式起重机；接地保护；应用；检验

　　

　　1 引言

　　在电气设备的生产和使用中，接地系统占有重要的地位。因为当电气设备不带电的金属外壳，由于损坏（击穿）或绝缘性能不好（漏电）时，其外壳便会带电，如果人体与带电外壳接触就会引发触电事故。为防止这种触电事故，电气设备常采用接地保护的安全措施。

　　塔式起重机作为建筑施工中常用的机械设备，长期工作于室外，经日晒雨淋，其电气设备很容易老化而使绝缘降低甚至失效，造成设备漏电，发生人身触电事故。因此塔式起重机的接地保护设置就显得尤为重要。

　　2 电气设备的接地方式

　　目前，电气设备常见的接地方式有IT系统接地、TT系统接地、TN系统接地（TN-C系统接地、TN-C-S系统地、TN-S系统接地）三种。

　　2.1 IT系统接地方式。

　　IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器的中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），而无相电压（220V），保护接地线各自独立。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳上带有较大的故障电流，系统可以照常运行，同时由于各设备的保护接地线PE彼此分开，相互间没有干扰，电磁适应性也比较强。该供电系统主要用于存在爆炸性危险混合物的环境，如煤矿井下供电的供电系统。该系统必须装设漏电保护器，才能确保安全。

　　2.2 TT系统接地方式。

　　TT供电系统是指电力系统有一点直接接地，电气设备的外露可导电部分通过保护接地线与独立于电力系统的接地体直接连接。TT系统的电气线路或电气设备，应优先考虑装设漏电保护器作为防电机的保护措施。《起重机监督检验内容要求与方法》中对桥架起重机要求“采用TT接地系统时，起重机金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积不大于50V”，TT系统是三相四线供电系统，设备正常运行时其外壳没有接零保护的三相不平衡电流和电压。其接线方法如图1所示。若图中M表示塔机电气设备，一般认为塔机金属结构与电气设备外壳连接是可靠的。电气设备外壳通过金属结构进行保护接地，电源中性点0接地电阻RD≤4 ，当电气设备绝缘破坏，相线碰壳时事故电流IR经RO、RD形成回路。则IR=220/（RO+RD）=27.5A，RD上的电压UD=IR×RD=110V，显然110V对人体是危险电压。是不安全的。理论上可以采取降低保护接地电阻RD的方法来降低事故设备对地电压，我们把事故设备对地电压限制在安全电压以内，取UD=36V，则RD=UD×RO/UO=36RO/（220－36）=0.2RO；若RO=4 ，则RD=0.8 。若要获得这样小的接地电阻，耗资很大，多数场合不可能得到。《起重机监督检验内容要求与方法》中对塔式起重机要求“当起重机供电电源为中性点直接接地的低压系统时。整体金属结构的接地型式应用TN-S接地系统，并设漏电保护器，接地电阻不大于4 。”由此可得TT系统接地方式并不适用于塔式起重机。

　　2.3 TN系统接地方式

　　TN供电系统是指电力系统中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连。TN系统中根据中性线与保护线的连接方式可分为TN-C、TN-C-S、TN-S系统。TN-S系统是指整个系统的中性线与保护线有一部分线路是合一形式的。

　　TN-C系统：该系统中保护线PE与中性线N是合一的，如图2所示。在这种系统中塔机电气设备的金属外壳直接接到保护中性线PEN上，当一相绝缘损坏发生碰壳时，借零线形成相零回路，产生足够大的短路电流，迫使线路上的保护装置迅速动作，切除故障电源。在实际建筑工地使用中基本上都存在单相用电设备且三相负荷不平衡现象，即中性线上流过一定的电流，引起中性点偏移。根据电路理论，除非中性线阻抗为零，否则中性线的电流会引起负载中性点偏移，设备接地点离变压器中性点越远，则阻抗越大，电压越高；当距离较远而不平衡电流又较大时，完全可能在设备接地占形成较高电压。若要避免在设备接地点形成高电压，就要使设备接地点尽可能靠近变压器中性点，这样的极端情况就是下面提到的三相五线制系统即TN-S系统。

　　TN-S系统：这种系统是指整个电网的中性线N与保护线PE是分开的，如图3所示。即将设备外壳接在PE上，在正常情况下保护线上没有电流流过，所以设备外壳不带电，这样防止设备外壳产生电压。但一般建筑工地上如果变压器距离较远，三相五线制并不是总能实现的，如果无法实现可采取一种折中的办法，即采用TN-C-S系统。

　　TN-C-S系统：该系统中部分中性线与保护线是合一的，局部采用专设保护线，目的是尽量减少中性线电流，如图4所示。建筑工地的供电情况绝大多数是TN-C-S系统，少部分为TN-S系统，因此塔机采用了保护接零，当然保护接零的前提条件是相零回路阻抗校验必须合格。其具体接线方式应是从零线送到司机室控制箱或者地面配电箱的某一接线端开始，始终分成保护线和工作零线，之后保护线再接到金属结构上。

　　3 保护接地的检验

　　3.1 检查塔机金属结构与电气设备外壳连接是否良好。TN-C-S系统零线最迟应在司机室控制箱或者地面配电箱分成保护线PE和工作零线N，且始终分开。

　　3.2 检查零线重复接地。实测重复接地电阻≤10 时，可以用埋入地面的塔身重复接地。否则应应设独立的接地体做重复接地。测量时应把零线从重复接地体上断开。

　　3.3 单相短路电流校验。检查塔机总电流回路有无短路保护装置，选择和整定是否符合规定，记录熔断器的额定电流或断路器动作整定电流；计算或定量测试相零回路阻抗，算出单相短路电流，应满足单相短路电流大于4倍熔断器额电流或1.5倍断路器动作整定电流。

　　3.4 现场试验漏电保护器。如果相零回路阻抗校验不合格，采用保护接零也难于合格时，应采取TT系统。实测接地电阻≤4 ，但必须设置有效的漏电保护装置。反复操作试验按钮3次，确认漏电保护器的动作可靠；带负荷分合开关3次，均不应有误动作。

　　4 检验时安全注意事项

　　4.1 检验前应确认检验现场符合检验条件，检验员个人防护装备齐全。

　　4.2 在未经检验合格前，应将检验现场所有金属体现视为危险源，按检规逐项进行检验。

　　4.3 接地电阻测试应遵照相关操作规程。

　　4.4 检验现场应注意与带电物体保持安全距离。

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