浅议起重机械接地电阻的检测

张 烈（上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200333）

浅议起重机械接地电阻的检测

张 烈
（上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200333）

近年来，随着起重机械在电气系统上的长足发展，起重机械电气系统的复杂化给予检验检测人员带来较多困惑，同时起重机械由于漏电而造成的安全事故也时有发生，此类事故又多与接地系统缺失或不完备有关。在起重机械电气系统中，最为基础，同时也是最为重要的部分是起重机械的接地系统，接地系统的安全设置，可以避免因为漏电所造成的操作人员触电事故。本文对起重机械接地系统进行完整分析，并对检验人员现场检验起重机械接地系统给出相关建议。

起重机械 接地系统 检验 电气系统 漏电保护

近年来，起重机械由于设备未接地或接地不正确而导致的漏电、触电事故频频发生，越来越多的特种设备检测机构把起重机械接地作为重点检验项目。接地电阻的大小是衡量接地装置好坏的一个重要技术参数，如何准确地判断出起重机械接地方式并测量出接地电阻的数值尤为重要。

2011年，在某市某石材加工厂内，室外有1台上世纪七十年代的5T电动葫芦，手电门由地面控制，手电门为金属外壳。某工人在操作该台起重机时，左手按住手电门，按动总电源启动按钮，接通总电源，右手扶起重物就位，结果发生了触电事故[1]。经检查，该手电门外壳为金属材质，但在安装起重机械接地系统时，由于疏忽，该外壳未与电源接地线PEN连接，同时，操作人员也没有配备相应的防触电装备（如橡胶鞋等），这是这起事故的主要原因[5]。

上述事故看似由几个巧合同时发生形成，但背后体现了一个大问题，即起重机械安装人员、操作人员及检验人员对于起重机械电气系统的概念模糊。一般接触起重机械的人员对于起重机的机械结构较为熟悉，特别对于机械故障的控制较为注意，但对于起重机械电气部分的内容了解甚少，但是很小的电气故障或问题即会造成巨大的安全事故。

在起重机械电气系统中，最为基础也是最为重要的部分是起重机械的接地系统，接地系统的安全设置，可以避免因为漏电所造成的操作人员触电事故。以下对起重机械接地系统的知识进行整理，并对检验人员现场检验起重机械接地系统给出相关建议。

1 接地电阻分析

1.1 接地电阻概念

起重机械上与大地紧密接触并形成电气连接的导体叫做接地极，接地极的对地电位与通过接地极的接地短路电流的比，称为接地电阻。接地电阻的大小等于土壤电阻率ρ与电容C的比率乘以介电系数ε，它与接地装置内部的引线长度无关。

1.2 国家关于起重机械接地的规定

为了确保起重机械使用安全，2008年8月国家质量监督检验检疫总局颁布实施TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》[2]，2010年12月国家质检总局对此规则做适当修改，并于2011年1月起重新颁布实施。新法规中B7.3.2中明确对金属结构接地做以下要求：“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。采用TN接地系统是，零线重复接地每一处的接地电阻不大于10Ω（测量时把接地线从重复接地体上断开）；采用TT接地系统时，起重机电器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4Ω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不大于50V；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4Ω”。

1.3 起重机械接地种类

一般接地电阻分为两大类，一类为高压系统，适用于电压等级为3～66kV；另一类为低压系统。起重机械的供电电源一般采用380V/220V的低压系统，可细分为TT、TN和IT三类接地系统，其中TT和TN系统为中性点直接接地的低压供电系统，IT系统为中性点不接地或经1000Ω接地的低压供电系统。

●1.3.1 TT接地系统

TT接地系统中，第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个T表示负载设备外露且不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接（如图1所示）。在此类接地系统中，当起重机的金属外壳带电时由于有接地保护，可以大大减少触电的危险。但是，低压断路器不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，有操作危险。

图1 TT接地系统

GB 14050-1993《系统接地的形式及安全技术要求》[3]中规定了TT系统的技术要求，TT系统接地电阻应不大于50/In（In为系统出现相线与桥式起重机金属结构相碰的事故时保护电器的动作电流）。当起重机上设置有漏电保护器，In应为漏电保护器的额定漏电动作电流，这个电流和接地电阻的乘积应不大于50V；考虑到接地电阻应在漏电保护器失效时有降低起重机金属结构上对地电压的要求，这个接地电阻一般应不大于4Ω。

●1.3.2 TN接地系统

TN接地系统可细分为三类，TN-C、TN-S和TN-C-S[4]。

1）TN-C接地系统是把工作零线兼作为接零保护线的系统。（如图2所示）

图2 TN-C接地系统

2）TN-S接地系统是把工作零线N和专用保护线

PE严格分开的供电系统。系统正常运行时，专用保护线PE上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以起重机金属外壳接地保护是接在专用保护线上的，安全可靠。（如图3所示）

图3 TN-S接地系统

3）TN-C-S接地系统是TN-C和TN-S前后组合而成的接地系统，在三相负载较为平衡时可保持接地情况良好，在三相负载不平衡时，存有安全隐患。（如图4所示）

图4 TN-C-S接地系统

●1.3.3 IT接地系统

IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地；第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。（如图5所示）

图5 IT接地系统

IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流较小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。 但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。

2 现场检测接地系统的判别方式

一般日常检验中，检验人员有对起重机接地方式判别不清的情况发生，这对检验开展较为不利，往往造成现场混乱，无法针对性施检的情况。桥门式起重机是起重机械检验中最常碰到的设备类型，以下就以桥门式起重机作为范例，阐述现场检测接地系统的判别方式[5]。

2.1 TN接地系统的判别方式

1）在供电变压器处确定中性点直接接地，在低压电源的中性点处确定。

2）找到从变压器输出的接地线PE或PEN。为确保连续性，应目视检查：

(1)在变压器输出配电屏的低压母线处找到总电源的保护接零线PE或PEN；

(2)在车间的总电源配电箱处找到总电源的保护接零线PE或PEN；

(3)在起重机地面的总电源开关处找到保护接零线PE或PEN。

3）找到PE或PEN与金属结构或打车轨道的连接点。

2.2 TT接地系统的判别方式

1）在供电变压器处确定中性点直接接地。在低压电源中性点处确定。

2）找到从变压器输出的零线N

(1)在变压器输出配电屏的低压母线处找到总电源的零线N；

(2)在车间的总电源配电箱处找到总电源的零线N；

(3)在起重机地面的总电源开关处找到零线N。（这根N线不接在起重机的金属结构或大车轨道上）

3）找到起重机的金属结构或打车轨道与电源保护接地线PE的连接点。找到这根接地线PE的来源，应是来自独立于电源的中性点的接地装置。测量接地装置的接地电阻Rd，Rd不大于1～4Ω。测量时不必把接地线从接地体上拆下。

2.3 IT接地系统的判别方式

1）在供电变压器处确定中性点不接地，在低压电源的中性点处确定。

2）找到从变压器输出的接地线PE或PEN。为确保连续性，应目视检查：

(1)在变压器输出配电屏的低压母线处找到总电源的保护接零线PE或PEN；

(2)在车间的总电源配电箱处找到总电源的保护接零线PE或PEN；

(3)在起重机地面的总电源开关处找到保护接零线PE或PEN。

3）找到PE或PEN与金属结构或打车轨道的连接点。

3 接地电阻的测量

3.1 传统接地电阻测试仪

传统接地电阻测试仪采用电压表-电流表原理，依据电路欧姆定律（如图6所示），测试时直流电源经过开关电路转换后，产生恒定电流输出于接地体E端，经大地—电流极C端，形成回路。通过测量电压极P与接地体E端之间的电压U，电流I是恒定的，R=U/I，即可测量出被测接地体的接地电阻。

图6 传统接地电阻仪测量原理图

用传统接地电阻测量仪测量接地电阻时，要求采用20m～40m的布极方法。接地电阻测量仪都配有20m、40m的专用线。为了消除互电阻的影响，电压接地极P与电流接地极C的局里不小于20m。电流接地极C和电压接地极P可以布置在被测接地网G的两侧；或电流接地极C和电压接地极P、被测接地网G三者成三角形，每边长为20m。

3.2 钳形接地电阻测试仪

钳形接地电阻测试仪的基本原理是测量回路电阻。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E和I进行测量，并通过欧姆定律得到被测接地电阻R。

与传统接地电阻测量仪相比较，操作更加简便，不用将被测的接地极从接地系统中分离，无须将电压及电流极按规定的距离打入土壤中作为辅助电极测量，只需将钳表钳口钳绕被测接地线，即可从液晶屏上读出接地电阻值。当然在采用扁铁或钢条作为接地引线时由于测试仪外形限制，只能采用传统接地电阻测试仪测量。

4 现场检测注意事项

本文对接地电阻的相关概念、要求、种类、判别方式以及测量方法进行了介绍和分析，总结得出了进行现场检测应该注意的地方：

1）起重机械未设置接地线路；

2）接地回路导电不连续，连接点存在接触不良的情况；

3）金属软管、电缆金属护套（编织铠甲、铅护套）未与供电电源的“保护接地线”连接；

4）接地型式不符合安全要求；

5）接地电阻数值不符合安全技术规范要求。

1 陈新栋. 一起起重机触电的事故分析[J]. 装备制造技术，2013（2).

2 TSG Q7015-2008 起重机械定期检验规则[S].

3 GB 14050-1993 系统接地的型式及安全技术要求[S].

4 刘笙.电气工程基础[M]. 北京科学技术出版社，2002.

5 赵国.起重机械电气安全技术检验[M].大连：大连理工大学出版社，2008.

Analyze on Grounding Resistance Inspection of Lifting Machine

Zhang Lie
(Shanghai institute of special equipment inspection and technical research Shanghai 200333)

In recent years, the hoisting machinery have great developed in both the mechanical structure and electrical system. The crane electrical system is more and more complicated that brings more confusion to the inspector; mean while, safety accidents caused by electrical leakage in hoisting machinery have occurred sometimes, which is always related to the missing grounding system or incomplete grounding system, so the grounding system detection has attracted more and more attention.

Hoisting machinery Ground system Inspection Electric leakage system Protection system

X934

B

1673－257X(2014)07－46－04

张烈（1986～),男，助理工程师，从事起重机械定期检验工作。

2014－04－08）