起重机械接地检验之探讨

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2008年 4月，某食品厂-台型号为CD 1-6的钢丝绳电动葫芦发生漏电事故，导致操作工人触电后跌落水池中，经抢救无效死亡。据调查，该厂工人在事故发生数天前曾发现电动葫芦漏电，而在事故发生前不到-分钟，另外-位工人在操作该电动葫芦时，有被电麻的感觉，之后停止了操作，但未引起足够的重视，最终惨酿悲剧。经查，该电动葫芦的接地和绝缘均不合格。由于接地不合格引起的起重机触电事故屡见不鲜，笔者在检验时，发现较多有资质的起重机安装单位对系统接地形式不是很了解 ，未对起重机进行正确的保护接地，从而埋下事故隐患。因此 ，正确理解起重机接地的形式及 其重要性是非常必要 的。

1 起重机械检验规则对接地的规定1.1 监检规则要求《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》(TSGQ7o16-20o8)(以下简称监检规则)B8.2电气保护装置规定：根据电气接线图，按照GB6067-1985起重机械安全规程》要求，核查以下电气保护装置检测和试验的施工记录，必要时检查 接地保护”。

1.2 检验规则要求根据《起重机械定期检验规则》(TSG Q7015-2008)(以下简称定检规则)对起重机接地的规定，国家质检总局已对定检规则进行了修改，现将修改前后的有关起重机接地的检验内容作-对比，如表 1所示。

表 1 《起重机械定期检验规则》修改前后的金属结构接地检验内容对比修改前的定检规则(以下简称第 1版定检规则) 修改后的定检规则《以下简称第2版定检规则)盯.3.2金属结构接地 B7.3.2金属结构接地采用整体金属结构做接地干线时，整体金属结构与供电电源保护接地线应当可靠连接。不采用整体金属结构做接地干线时，电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分应当直接与供电电源保护接地线连接。

作者简介：雷绍群(1974-)，男，辅宁化人，高级工程师，本科 ，工学学士，主要从事特种设备检验研究。

· 92· htp：//ZZHD.chinajourna1.net.cn E-mail：ZZHD###chainajouma1.net.ca《机械制造与自动化》· 机械制造 · 雷绍群 ·起重机械接地检验之探讨续表检查接地形式，用接地电阻测量仪测量接地电阻。测量重复接地电阻时。

检查是否符合以下要求： 检查接地形式，用接地电阻测量仪测量起重机械接地电阻。测量重1)当起重机械供电电源为中性点直接接地的低压 复接地电阻时，应当把零线从接地装置上断开。检查是否符合以下要求：系统时，整体金属结构的接地形式采用TN或者 rr接地 1)采用TN接地系统时，零线重复接地每-处的接地电阻不大于 lO系统，零线非重复接地的接地电阻不大于 4 n，零线重 Q(测量时把接地线从重复接地体上断开)；复接地的接地电阻不大于 1O n； 2)采用TT接地系统时，起重机电气设备的外露可导电部分(电源保2)采用 TT接地系统时，起重机械金属结构的接地 护接地线)的接地电阻不大于 4 Q或者起重机械金属结构的接地电阻与电阻与漏电保护器动作电流的乘积不大于50 V。 漏电保护器动作电流的乘积不大于 5O V；3)采用 IT接地系统时，起重机电气设备的外露可导电部分(电源保护接地线)的接地电阻不大于4 n。

修改前后的定检规则对电气设备接地的规定基本是- 样的，但对金属结构接地的规定修改较大，主要是增加了金属结构与供电电源保护接地线连接的检查和 IT系统的检查。相对监检规则和第 1版定检规则而言，2011年 1月 1日实施的第2版定检规则规定得更为全面，也更符合现行国家标准的相关要求。本文主要根据第 2版定检规则的相关检验内容及要求来探讨起重机接地的检验方法。

监检规则对起重机接地保护的检查的规定较笼统，为保障起重机的安全运行，笔者建议，在安装改造维修监检时，应按照第 2版定检规则的要求进行实物检查。

2 系统接地的形式及其特点系统接地形式有三种 ：'IN系统、rIfI系统、I，I系统。

2.1 TN系统电源系统有-点直接接地 ，负载设备的外露导电部分通过保护导体连接到此接地点的系统称为 TN系统。”根据中性导体和保护导体的布置，TN系统的形式分为三种 ：TN-C系统，TN-S系统 ，TN-C-S系统。第-个字母 T表示电源系统的-点直接接地，第二个字母 N表示设备的外露导电部分与电源系统接地点直接电气连接 ，字母 C表示中性导体与保护导体是合-的，字母 S表示中性导体和保护导体是分开的。”1)TN-C系统TN.C系统的特点是线路简单，安装施工方便，接地故障灵敏度高，对切除故障设备电源快速。但是对于负荷中含有较多的单相负荷或三相不平衡时，PEN线会带电，而且带电情况非常复杂，随时随地会变化。

2)TN-S系统TN-S系统的特点是，中性线 N与保护接地线 PE仅在变压器中性点共同接地，其他地方两线不再有任何电气连接。在中性线 N带电的情况下，PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。该系统由于多了-根 PE线 ，而且对 PE线的截面有要求 ，对设计、施工等会带来-些工作量，但是由于PE线作为专用保护接地线 ，会大大增加防电击的安全性；同时由于 PE线的存在，可以采用四极开关在分断相线时把带 电的 N线也分断，减少碰触 N线引起的电击 、火灾及爆炸的危险。

3)TN-C-S系统TN-C-S系统由两个接地系统组成，第-部分是 TN-c系统，第二部分是 TN-S系统。它的特点是中性线N与Machine Building Automation，d.n 2013，42(4)：92～94，100保护接地线 PE分开后，不能再有任何电气连接。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。这种系统兼有 TN-C系统的价格便宜和 TN-S系统的比较安全且电磁适应性比较强的特点。

2.2 TT系统电源系统有-点直接接地 ，设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电气上无关 的系统称为 TT系统。”第-个字母 T表示电源系统的-点直接接地 ，第二个字母T表示设备外露导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源系统的接地点。

rIfI系统在正常运行时，不管三相负荷平衡或不平衡，在中性线 N带电情况下 ，PE线不会带电。只有在单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。它的缺点是接地故障灵敏度不高，设备外壳虽有接地保护，由于不能及时切断电源 ，也可能会引起电击等危险，因此，1Tr系统必须装有剩余电流动作保护装置 ，提高切除设备电源的灵敏度。

2.3 IT系统电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地，电气设备的外露导电部分接地的系统 ，称之为 IT系统。”第-个字母 I表示电源系统所有带电部分不接地或有-点通过阻抗接地 ，第二个字母T表示设备外露导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源系统的接地点。

IT系统无中性线 N，供电线路简单，接地电位稳定 ，只有线电压无相电压 ，保护接地线 PE各 自独立接地 ，正常时保护接地线 PE不带电。它的优点是当-相接地时 ，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以正常运行。缺点是不适用于具有大量 220 V单相用电设备的供电。

3 起重机电气设备接地的检验起重机电气设备的接地和金属结构的接地其实都是间接接触防护的保护接地，二者在作用上并没有明显的区分，金属结构接地的目的是为了电气设备外露可导电部分的接地。电气设备的接地方法有二种：1)通过金属结构的接地形成保护接地回路；2)通过专门的接地线形成保护接地回路。

如果起重机电气设备的接地是通过金属结构的接地形成保护接地回路，那么，金属结构的接地是电气设备接地的前提条件。电气设备接地的检验，主要是检验电气设备正常不带· 93·· 机械制造 · 雷绍群 ·起重机械接地检验之探讨电的金属外壳、变压器铁芯及其金属隔离层、穿线金属管槽、电缆金属护层等是否与金属结构间有可靠的连接，或者与专门的接地线是否有可靠的连接。

当起重机采用整体金属结构做接地干线时，金属结构的连接有非焊接处，如铰链连接、销轴连接、轴承连接、车(滚)轮连接等，应采用另设接地线或者跨接线的处理。如港口门座起重机，保护接地线通过集电器与下支承部分和上回转部分连接，运行台车与支承门座则采用跨接线连接。

司机室与起重机金属结构如果不是采用焊接连接的，司机室与起重机本体接地点之间应用双保护接地线连接。

4 起重机金属结构接地的检验第2版定检规则将金属结构的接地分为二种情况 ：1)采用整体金属结构做接地干线时，整体金属结构与供电电源保护接地线应当可靠连接；2)不采用整体金属结构做接地干线时，电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分应当直接与供电电源保护接地线连接。根据相关标准要求，交流供电起重机电源应采用三相(3oPE)供电方式，且 PE线应与金属结构或电气设备可靠连接。

如何正确理解采用整体金属结构做接地干线呢这里的整体金属结构”应理解为 ，采用焊接连接或跨接线连接的金属结构，而非整台起重机的金属结构。如通用桥式起重机的小车可视为-个整体金属结构”用来作为接地干线，保护接地线应接至小车上，安装在小车上的电气设备可通过小车的金属结构形成接地回路。大车和小车采用车轮连接 ，不能视为-个整体金属结构”，如果采用大车和小车作为接地干线，接地线应分别接至大车和小车的金属结构上。同理，大车和轨道采用车轮连接，也不能视为-个整体金属结构”，如果采用大车作为接地干线，接地线应接至大车金属结构上。

塔式起重机的金属结构由标准节采用螺栓连接而成，因此不能采用金属结构做接地干线，电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分应 当直接与供电电源保护接地线连接。

检验起重机金属结构的接地，必须正确判别系统的接地形式。首先应判别电源系统(如变压器)的中性点是否有接地，如果有接地则为 TN系统或 ，ITI1系统，如果没有接地或通过阻抗接地则为IT系统。再检查电源系统的接地和设备外露导电部分的接地是否相互独立，必要时，可用万用表测量电源系统的接地线和设备外露导电部分的接地线的连通性，如果电源系统的接地和设备外露导电部分的接地有直接的电气连接，则为 TN系统，否则为 rI系统。

根据 GB6067.1-2010(起重机械安全规程 第 1部分总则》的规定，对于保护接零系统，如 TN系统，起重机械的重复接地的接地电阻≤10Q；对于保护接地系统 ，如 TT系统、IT系统，接地电阻<412。第 2版定检规则有关接地电阻的规定与 GB6067.1-2010(起重机械安全规程 第 1部分 总则》-致。

第 2版定检规则规定采用 TN接地系统时，零线重复接地每-处的接地电阻≤10 n”。此处的零线应理解· 94 ·为 PEN线或 PE线(下同)。按相关规定 ，架空线路的干线和分支线的终端以及沿线每 1 km处 ，零线应重复接地 ，电缆和架空线在引入车间处，零线应重复接地(但起重机距接地点不超过 50 m者除外)。由此可见 ，当零线重复接地有多处时，要测量每-处”的接地电阻是不现实的。

- 般情况下，零线在进入车间之前，或在车间配电屏处 ，或在起重机地面总电源开关处，应重复接地。笔者认为，只需测量距离所检起重机最近的零线重复接地点的接地电阻即可。采用 TN系统的起重机 ，电路上还应设置符合要求的熔断器或瞬时动作断路器等过电流保护装置。

第 2版定检规则规定采用 TT接地系统时，起重机电气设备的外露可导电部分(电源保护接地线)的接地电阻≤4 Q或者起重机械金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积≤50 V。”本句的文字表达容易产生误解：当采用，ITr接地系统时，只要起重机电气设备的外露可导电部分(电源保护接地线)的接地电阻≤4 fl，可将此项判为合格。其实不然，当起重机采用 1TI1接地系统时，应先检查系统中是否有装设剩余电流动作保护装置。然后，再按起重机电气设备的外露可导电部分(电源保护接地线)的接地电阻≤4 Q或者起重机械金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积≤50 V来实施检验。

采用 IT接地系统时，如果起重机电气设备的外露可导电部分(电源保护接地线)的接地电阻≤4 n，可保证在相导体与外露可导电部分发生第-次接地障时，电气设备的外露可导电部分的对地电压 ≤50 V，此时，通常不要求自动切断供电。为了在旧能短的时间内发现并消除第- 次接地故障，系统中必须装设能发出声或光信号的绝缘监视装置。针对第二次接地故障，系统中必须装设能 自动切断供电的保护装置。

5 接地电阻的测量5.1 单根接地体的测量布极方法测量单根接地体的接地电阻的布极方法如图1所示。

测量单根接地体接地电阻时，可采用手摇式接地电阻测量仪、数字式接地电阻测量仪、电压表-电流表法、钳形接地电阻仪等仪器。

电流极 被测 电压极接地体被测接地极2电流极20m 20m被测 电压极 电流极接地体. 20m . 20m. . 律测. 电流极 电压极 压极 接地体图 1 单根接地体的测量布极方法5.2 接地网的测量布极方法测量接地网时，布极方法如图 2所示。

(下转第 100页)htp：fZZHD.chinajourna1.net.cn E·mail：ZZHD###chainajouma1.net.cn《机械制造与自动化》· 机械制造 · 刘峻，等 ·集装箱塑料底板材料性能测试的载荷数值F ，并据此计算出试样断裂破坏时的最大弯曲正应力。

对试样进行加载直至试样断裂破坏，测得塑料底板材料试验的最大载荷数值如表2所示。

表 2 塑料底板最大弯曲应力4 结语根据集装箱底板的实际使用情况采用三点弯曲方法进行测试，制定测试方案。通过测试获得了塑料底板的弹性模量及极限断裂应力等参数，为静态分析提供了性能参数。