浅谈桥门式起重机的接地保护与检验

梁峻欣

湖南省特种设备检验检测研究院 湖南长沙 410117

触电是起重机安全事故中典型的事故类型之一，指的是人体直接或间接触及带电体而引发的人身伤害。

电击防护包括直接接触电击防护和间接接触电击防护[1]。直接接触是指人接触正常情况下本身带电的部分，例如线路的接线端子。间接接触是指人接触了故障情况下才带电的部分，例如电气设备的金属外壳。相比直接接触触电，间接接触电击更具有隐蔽性，不可预知性。起重机接地保护正是针对间接接触电击防护所采取的保护措施。

1 起重机电气接地保护的法规要求

TSGQ7015-2016《起重机械定期检验规则》附件C 中第C8.9.2.2 款规定：“测量重复接地电阻时，把PE 线从接地装置上断开，检查是否符合以下要求：①采用TN 接地系统时，PE 线重复接地每一处的接地电阻不大于10Ω；②采用TT 接地系统时，起重机设置漏电保护装置，电气设备的外露可导电部分的接地电阻不大于4Ω；③采用IT 接地系统时，起重机电气设备的外露可导电部分的接地电阻不大于4Ω[2]。”

2 起重机接地保护的分析

起重机的接地保护是为防止人员因接触带电的电气设备外壳，将金属外壳接地的措施，它是通过避免强电流经过人体来保证人身安全的。准确理解法规对于起重机接地保护的要求是正确进行检验，及时发现安全隐患的必要前提。

2.1 零线重复接地

低压供电系统的中性点接地，零线在变压器处则是接地的。在低压供电线路的干线和支线的终端以及沿线，或引入车间、大型建筑物时，零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称为重复接地[3]。所以“零线重复接地”简称为“重复接地”。

2.2 起重机的接地系统

在低压电力网中有三类接地系统型式：TN 系统、TT 系统及IT系统。

（1）TN 接地系统。TN 接地系统是中性点直接接地的低压供电系统。“TN”中的“T”表示变压器处中性点直接接地，“N”表示电气设备的外露可导电部分直接连接供电电源的接地端子。

TN 系统的型式又分为三种类型：TN-S 系统，系统中有中性导体N 和保护导体PE；TN-C 系统，系统的中性导体N 和保护导体PE 是同一导体，用PEN 表示；TN-C-S 系统，初始线路同TN-C 的型式相一致，中性导体N 与保护导体PE 为同一导体PEN，从某点开始后，PEN 导体分开为中性导体N 和保护导体PE，如图1。

图1 TN 系统接线示意图

①TN-S 接地系统的特点。TN-S 系统为三相五线制供电。在正常工作情况下PE 线不通过工作电流。而单相负载工作电流及三相不平衡电流会通过中性导体N 形成的回路。这样，正常情况下与PE 线相连接的电气设备的外露可导电部分与大地不会产生电压降。所以TN-S 系统可以避免接地导体对敏感电子元件的干扰。而且，当线路出现漏电故障时，故障电流经保护导体PE 形成回路，瞬间产生很大的短路电流触发短路保护装置迅速动作切断电源，达到保护的目的。但是TN-S 系统的造价较高。

②TN-C 接地系统的特点。TN-C 系统为三相四线制供电。发生漏电故障产生的瞬时大电流，三相不平衡电流及单相负载工作电流都需经导体PEN 形成回路。由于导体PEN 与电气设备的外露可导电部分（可触及的金属外壳）相连接，所以电气设备的外露可导电部分可能存在对地电压降，仍会存在一定的安全隐患，且会对敏感电子元件产生干扰。但TN-C 系统的造价要比TN-S 系统低廉。

但是，在起重机供电线路中如果PEN 用作了单相负载回路，根据GB/T3811-2008《起重机设计规范》第8.4.7.4 款规定“严禁用接地线做载流零线”[4]，这时，是严禁使用TN-C 供电系统中PEN 作接地保护线的。

③TN-C-S 接地系统的特点。TN-C-S 系统的特点是在供电线路的末端（一般为车间的配电柜），导体PEN 分为保护导体PE及中性导体N。分开后，中性导体N 只用做单相负载回路，不能作接地保护线使用，而保护导体PE 也只能作为接地保护线，不得再用作单相负载的回路。由于TN-C-S 造价低，且又具备TN-S系统的优点，所以被广泛采用。

（2）TT 接地系统。TT 系统中第一个“T”同样是表示变压器处中性点直接接地，第二个“T”表示电气设备的金属外壳直接接地。保护导体PE 与中性导体N 是分别接地的，如图2。由于TT 系统中保护导体PE 是单独接地的，因此当系统中的某一处发生接地故障时，可以防止故障电压沿PE 线传导至他处，防止事故扩散。且TT 接地系统适用于户外场所。

但是，TT 系统由于发生漏电事故后，短路电流较小，一般情况下不能使保护开关动作进而切断电源，仍然存在电击安全隐患，安全性比TN 系统低。所以，起重机供电系统为TT 系统时应设置漏电保护装置，发生漏电故障时通过漏电保护功能来切断电路。

图2 TT 系统接线示意图

（3）IT 接地系统。IT 接地系统中的“I”表示变压器的中性点未接地或经较大阻抗接地，“T”表示电气设备的金属外壳直接接地。一般该接地点与中性线接地点是分开的（如图3），也可以共用同一接地极（图3 虚线所示），而这时，电气设备外壳接地导体PE不经过中性点接地的大阻抗或大电阻。

IT 接地系统在短距离供电线路中可靠性高、安全性较好。实际当中，一些需要不间断供电场所的临时供电系统即为IT 供电系统。因此该供电系统很少应用于起重机上。

图3 IT 系统接线示意图

2.3 保护接零与保护接地

保护接零即保护导体PE 与中性导体N 都在变压器端同一点接地，用于中性点直接接地的供电系统中，例如TN 接地系统。保护接地即电气设备的金属外壳通过独立的接地点接地，一般用于中性点与保护导体单独接地或中性点不接地或经过较大阻抗接地的供电系统中。例如TT 接地系统及IT 接地系统。

（1）工作原理。保护接零是当系统发生漏电故障时，电路产生较大的短路电流，促使保护装置动作从而切断电源，达到保护的目的。

保护接地是减小漏电设备的金属外壳对地的电压降，使之控制在安全范围之内，从而达到保护的目的。

（2）应用范围。保护接零只能应用在中性点直接接地的低压供电系统中。

保护接地应用在高低压供电系统的中性点不接地情况，也可用于采取了其他安全措施（如装设漏电保护器）的低压供电系统。

（3）线路条件。采用保护接地的电路可以不设置工作零线，即可用于三相三线制的供电系统中。

采用保护接零的供电系统，则必须引出中性线，即用于三相四线制或三相五线制供电系统中。并且，保护接零的线路不应经过开关或熔断器。

3 起重机的接地检验

准确理解法规中关于起重机接地保护的要求，正确实施对于起重机接地保护的检验是非常重要的。以下归纳了起重机接地保护检验的关键点：

①检验“电气设备”接地端子与供电电源的“接地保护线”的连接。

a.接地回路的导电连续性检验，连接点无接触不良。

b.金属软管、硬管、电缆金属护套均应与供电电源的“接地保护线”连接，但不能作为供电电源的“接地保护线”。起重机械的钢轨应与供电电源的“接地保护线”连接，但不能作为唯一的供电电源的“接地保护线”，起重机必须采用接地线、接地滑触线连接接地。

c.安装在罩上、门上、盖板上的电气设备必须有与相线一起敷设的接地保护线作为接地连接。

d.每个电气设备“接地保护线”的连接端子都应标有接地符号。

②正确判断接地系统的型式（TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT 系统）。

③检验接地是否符合接地型式的安全要求。

④测量接地电阻，根据法规判断接地电阻值是否符合接地型式的安全要求。

4 结语

从起重机接地保护检验的相关法规条款出发，为了更好地理解起重机接地保护的要求，有针对性的对“重复接地”、“接地系统类型”及“保护接零与保护接地”等术语进行了简要的阐述与分析。最后归纳了起重机接地保护检验的关键点，为起重机检验从业人员提供了参考。