TT系统起重机漏电保护器动作参数的选择

蒋元栋 洪 伟 阮一晖 江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院

TT系统起重机漏电保护器动作参数的选择

蒋元栋 洪 伟 阮一晖 江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院

供用电系统的接地保护是防止人身受到意外电击(间接接触防护)的一种有效措施,同时也是保证电网安全正常运行的重要手段。常见的系统接地保护型式主要有：TN、TT和IT系统。其中，TT系统也是目前起重机较为常用的一种接地型式。按照TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》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”。针对这一规定，笔者就其漏电保护器(以下简称“RCD”)的动作参数选择要求提出一些个人观点，供同行参考。

1 采用RCD的起重机TT系统保护原理分析

1.1 TT系统的含义

TT系统的第一个字母T表示供电电源的中性点直接接地，第二个字母T表示电气设备的金属外壳直接接地，与供电电源的中性点的接地是相互独立的,并采用过电流保护器、RCD等保护装置作为系统漏电故障的保护元件。

1.2 采用RCD的桥门式起重机TT系统

以采用RCD的桥门式起重机TT系统为例(其他类型的起重机类同)，其示意图见图1。

图1 采用RCD的桥门式起重机TT系统示意图

如图1所示，该TT系统中起重机供电电源的中性点N直接接地，即工作接地R0。电气设备（起重机）的金属外壳直接接地通常可分为两种情形，一种是起重机本体金属结构（金属外壳）通过大车轨道经PE线直接接地（保护接地Rb)，见图1(a)；另一种是起重机本体金属结构（金属外壳）由与其直接相连的PE线直接接地（保护接地Rb)，见图1(b)。整个TT系统中采用RCD作为系统漏电故障的保护元件。

1.3 系统安全保护的基本原理

当起重机电气回路发生带电导体与起重机金属外壳之间的漏电故障（如相线碰壳、电机或变压器绕组因绝缘损坏而漏电等)，且故障电流达到系统中保护电器（RCD）的额定剩余动作电流值时，RCD在规定的时间内自动切除起重机的供电电源，同时要求保证RCD的额定剩余动作电流值与起重机金属外壳保护接地电阻的乘积不超过安全电压值50V。以图1（a）为例，若当供电电源中的相线L2发生与起重机金属外壳之间的漏电故障时，则故障电流Id由相线L2经起重机金属外壳—车轮与大车轨道—起重机保护接地Rb—供电电源工作接地R0—供电电源中性点N构成回路。此时，供电电源回路的RCD中检测出现不平衡电流，亦即故障电流Id。当这一不平衡电流达到RCD的额定剩余动作电流值时，即可促使RCD在规定的时间内动作，并自动迅速地切断故障电源，以避免起重机金属外壳的对地电压对人体产生伤害。

2 起重机TT系统保护回路断路危险性

2.1 保护回路断路可能性

以图2为例，桥门式起重机TT系统保护回路断路可能性列举如下（其他类型的起重机类同）：

1）系统中保护PE线因与保护接地Rb或大车轨道的连接固定处松脱，或保护PE线因某种原因机械断裂等而导致TT系统保护回路断路；

2）系统中大车轨道接头处跨接线因脱焊等而造成TT系统保护回路断路；

3）某些作业环境较为恶劣的起重机，如炼钢车间、压铸车间、玻璃生产车间等场合使用的起重机，其大车、小车轨道面及相应车轮踏面上常会积聚一些带有绝缘特性的粉尘（如SiO2等）和油污，使大车或小车车轮与其运行轨道面间的电气导通性迅速降低，严重时甚至出现断路可能。

图2 桥门式起重机TT系统保护回路断路示意图

2.2 保护回路断路危险性

流过人体的电流大小以及电流的持续时间是决定是否会对人体造成电击的两大关键因素。据相关测试分析得出结论，当流过人体的电流超过50mA，且持续时间超过数秒时，就会对人体产生危害，甚至致命危险。如图2中所示，当采用RCD的起重机TT系统因上述分析列举情况而导致保护回路断路时，若此时恰巧供电电源某相（如L2）带电部分碰连起重机的金属外壳，则故障电流Id将通过相线L2—起重机金属外壳—吊钩（或者悬挂于吊钩上的金属重物）—人体—供电电源工作接地R0—供电电源中性点N而构成回路。此时，只有当故障电流Id达到RCD的额定剩余动作电流值时，RCD才能在规定的动作时间内切断故障电源。显然，若不对RCD的动作参数（额定剩余动作电流值、动作时间）加以选择限定，那么人体就极易遭受电击。

3 TT系统起重机RCD动作参数的选择

3.1 起重机械的作业及使用特点

起重机械是用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，且在起重机械使用过程中，人体接触移动中（升降、水平移动）的吊钩（起重机本体金属结构的一部分）或者悬挂于吊钩上的金属重物机会较多。根据起重机械的这一作业及使用特点，故可将其视同为移动电器。由此，笔者建议TT接地系统起重机RCD的动作参数应按照国家关于移动电器的RCD动作参数规定要求加以选择。

3.2 RCD动作参数的选择

按照GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》规定：手持式电动工具、移动电器等应优先选用额定剩余动作电流不大于30mA的一般型（无延时）剩余电流保护装置。由此，笔者认为TT系统起重机应优先选用额定剩余动作电流不大于30mA的瞬时动作型RCD。这样，当TT系统出现保护回路断路且起重机又发生漏电故障时，便可大大减轻或避免人体遭受电击造成伤亡的可能性。

4 小结

综上所述，RCD是间接接触电击防护中的重要保护元件，其动作参数的选择是保证人身和设备安全的前提。虽然《起重机械定期检验规则》的相关条文中未对RCD的动作参数作明确规定，但是笔者认为在起重机械的日常检验中这一点还是值得关注的。

1 杨有启.电气安全工程.北京：经济学院出版社,1990

2 TSG Q7015－2008起重机械定期检验规则

3 GB14050－2008系统接地的型式及安全技术要求

4 GB13955－2005 剩余电流动作保护装置安装和运行

2013－07－16）