桥式起重机接地保护检验分析及探讨

摘要：桥式起重机作为搬运与装卸物料的特种机械设备，是集机械化、自动化于一体的大型机电一体化产品，在减轻作业人员的体力强度和企业生产效率方面具有突出的作用。接地保护作为桥式起重机械电气设备的一种电气安全保护系统，主要是为了保护起重机械操作人员以及其他与起重机械相关的作业人员在起重机械通电作业情况下的人身安全。在日常检验如何准确地对接地保护方式进行判断和检验，成为当前研究的重中之重。阐述了桥式起重机接地保护组成，介绍了检验过程中常见的几种接地保护形式，并对检验过程中碰到的检验案例进行分析探讨，为桥式起重机械接地保护的检验提供参考。

关键词：桥式起重机;接地保护;检验

中图分类号：TH215文献标志码：A文章编号：1009-9492（2021）12-0330-03

Analysis and Discussion on Inspection of Bridge Crane Grounding Protection

Zheng Zhengping

（Quanzhou Brahch， Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute ， Quanzhou， Fujian 362200， China）

Abstract： As a special mechanical equipment for handling and loading and unloading materials， bridge crane is a large mechatronics product integrating mechanization and automation. It plays a prominent role in reducing the physical strength of operators and enterprise production efficiency. As an electrical safety protection system for electrical equipment of bridge crane， grounding protection is mainly to protect the personal safety of crane operators and other operators related to crane when the crane is powered on. In the daily inspection， how to accurately judge and test the grounding protection mode has become the top priority of the current research. The composition of bridge crane grounding protection was expounded， several common grounding protection forms in the inspection process were introduced， the inspection cases encountered in the inspection process were analyzed and discussed， so as to provide reference for the inspection of bridge crane grounding protection.

Key words： bridge crane; grounding protection; test

0 引言

起重机械作为集机械化、自动化于一体的大型机电一体化产品，在减轻作业人员的作业强度和提高企业生产效率方面具有突出的作用。在日常使用中，起重机械的控制主要通过控制系统对起升机构、行走机构等进行控制，从而实现重物的起吊与运输。

起重机械是一种机电一体化的产品，接地保护是桥式起重机械电气设备的一种电气安全保护系统，主要是为了保护起重机械操作人员以及其他与起重机械相关的作业人员在起重机械通电作业情况下的人身安全。在起重机械的检验过程中，主要以检规为标准对起重机械电气设备的接地和绝缘进行检验。在检验过程中，通过判断其接地方式和测量其阻值来判断是否符合要求，然而在实际的检验过程中，由于起重机工作环境较为负责和恶劣，一些长期裸露在外的电缆或者绝缘层磨损脱落，以及许多起重机械的接线并不符合检规的要求，造成电气设备的接地保护失效，为设备的安全运行带来隐患，甚至导致与起重机相关的操作人员触电或者其他安全隐患。

本文主要从接地保护的组成、检验过程中常见的几种接地保护形式进行分析，并对检验过程中碰到的案例进行探讨，主要目的就是为了降低操作人员间接接触触電时的实际伤害程度，提高检验人员的对接地保护的检验能力。

1 桥式起重机接地保护的组成

针对桥式起重机的接地保护而言，其主要包含了电气设备接地与金属结构接地两个组成部分。

（1） 电气设备接地，指的是针对桥式起重机的电气设备正常不带电的金属外壳，还需要同起重机整体的金属结构或者与供电电源接地线之间存在相互的有效连接。在这一位置，电气设备正常不带电的金属外壳主要包含了变压器的铁心、电动机的金属外罩、电缆线的金属护套以及电气控制柜的外壳等对应的内容。

（2） 金属结构接地，其指的是桥式起重机的主梁、端梁、小车等部分就需要同供电电源接地线之间实现有效的接地连接。一般来说，主梁与端梁都需要通过螺栓和部分焊接焊缝相互连接起来，针对非焊接位置，一般是利用跨接线处理的方式，这样就可以让主梁和端梁能够形成有效的接地整体，进而形成“大车部分”。对于大车与小车部分，为了确保其有效接触，就可以考虑到小车金属车轮与安装在主梁是哪个的小车行车轨道实现线接触，这样也可以保证接地连通性，所以，这样的构成就直接称之为整体的金属结构。

在选择整体金属结构作为接地干线的时候，对于电气设备的正常不带电金属外壳，就需要有效地连接到起重机的整体金属结构;当使用整体金属结构作为接地干线的时候，电气设备的正常不带电金属外壳就需要同供电电源接地线之间实现相互的有效接地连接。一般来说，桥式起重机都会选择整体金属结构用于接地干线的使用[1]。

2 桥式起重机接地保护形式的分类及判别

起重机械在低压配电系统中的接地保护形式按电源的等电位点与起重机械电气设备中外露可导电部分的接地与否，分为 TN、TT 和 IT 等3种类型[2]。

（1） TN 系统的供电电源端（变压器一侧）中性点直接接地，起重机械上的电气设备的外露可导电部分通过中性线（ N 线）与该中性点直接连接，即保护接零。按保护接零线的接线形式，TN 系统可分为 TN-S、TN-C和 TN-C-S等3种类型[3]。

TN-S如图1所示，零线 N 线与 PE 线从电源（变压器一侧）起就分开，即采用五线供电的形式。PE 线起保护作用。

TN-C 如图2所示，零线 N 线与 PE 线两个从电源（变压器侧）出来合为一条线即为中性线。

TN-C-S如图3所示，零线 N 线与 PE 线从电源（变压器侧）到起重机械的电源开关前合为一条线即为中性线，形成前半部分的 TN-C ;在开关之前又把中性线分为两条，形成三相五线制的 TN-S[4]。

（2） TT 系统如图4所示，电源（变压器侧）的等电位中性点接地，并引出 N 线与电气设备的外壳接地。TT在发生漏电时主要是通过大地电网返回变压器，相保电流很小，因此要采用漏电保护器。

（3） IT 系统如图5所示，电源（变压器）等电位中性点通过大阻抗或者不接地，而电气设备的金属外壳进行保护接地。

3 接地保护形式的现场检验分析

3. 1 案例分析一

针对桥式起重机的现场检验分析，基于桥式起重机的实际要求，对于新安装的桥式起重机的金属结构以及对应的电气设备外壳、电缆金属外皮、管槽、变压器低压侧等方面，都需要做好可靠的接地保护线的有效连接。在通过现场的检验分析之后，起重机的总电源直接选择三相（3+PE）的供电方式，起重机的控制回路电压为36 V ，照明回路电压为220 V。基于起重机的隔离变压器位置上直接的接入[5]。虽然 PE 线已经上大车，但是大车并没有专用的 PE 线实现对应的安装，并且也没有随着小车电缆线直接进入到小车之中。针对起重机械的所有电器设备外壳、金属支架、金属导线管、金属线槽，都没有直接同专用的 PE 线相互的连接[6]。针对这一桥式起重机而言，其接地保护还与现有的标准存在一定的差异，与安全规程不匹配。针对起重机的安装单位，并没有掌握相应的标准，同时对于安全规程之中的实际要求条款不够了解。

基于上述的分析，在本次的处理进程中，就要求做好检验情况的合理总结，具体地分析其不规范接地可能带来的后果，然后针对结果进行分析与处理，以满足桥式起重机的接地保护需求。

3. 2 案例分析二

该设备的接地保护采用 TN-C系统，但是电源开关装设断开 PEN 导体的保护电器，如图6所示。

（1） 该台起重设备的电刷和滑触线均为四线制，380 V-36 V 变压器用于遥控接收器的用电。照明回路未采用隔离变压器，以第四线作为照明回路 N 线，同时作为该台起重机接地保护线。然而在起重机的配电箱， PEN 导体装设断路器（空气开关）。一次整改时安装单位又增加了一条接地线，由于电刷为四线，无法再引第五条线，线悬空属虚接。该配电系统为TN-C系统，配电变压器配线[7]。

（2） 该起重机接地保护线同时作为载流零线，不符合规范要求。接地保护线上起重机械只作为接地保护用，严禁保护接地线作为载流零线。因此第四线只能作为保护接地线，当需要增加照明时，需引第五条线或增设隔离变压器，由于电刷为四线，无法引第五条线，因此只能增设隔离变压器，380 V-36 V变压器用于遥控接收器的用电，无法满足照明功率及电压（照明为220 V）的使用要求。因此需要增加满足照明回路使用的隔离变压器。

（3） TN-C接地系统中，由于 PEN 线以保护为主，因此 TN-C接地系统中，在任何情况下 PEN 线不得断开。一旦 PEN线断开，相线未断开，则负载外壳带电后，会发生人身触电。且 TN-C接地系统PEN 线必须多点重复接地。而 TN-S系统， PE 线在任何情况下不得断开。一旦 PE 线断开，则负载外壳带电后，会发生人身伤害事故，因此，TN-S接地系统的PE 线可以多点重复接地。但 PE 线与 N 线在分开后，无再电气连接关系。N 线是可以断开的。因此 TN-S下，可以使用4極开关来合分 N 线。该起重机配电系统属于 TN-C接地系统，在配电线路中装设断开 PEN 导体的电器不符合规范要求。当人为断开 PEN 的保护电器时，照明回路打开时，则电气外壳及机整机金属结构处于带电状态，会发生人身触电。当发生单相对 PEN 短路，由于 PEN 保护电器动作电流小于配电总断路器保护电气电流，PEN 保护电器先跳闸。则电气外壳及机整机金属结构处于带电状态，会发生人身触电[8]。

（4） 该设备应增加满足照明回路使用的隔离变压器，拆除 PEN 导体的保护电器。

4 接地保护形式的检验探讨

（1） 检验情况

从上述的案例分析可以看出，虽然桥式起重机本身的金属结构已经同供电线路的保护导线实现相互之间的可靠连接，其电机的外壳、电阻、金属线槽等都能够与起重机的金属结构相互连接，但是其本身只能够满足 GB6067-1985之中提出的接地要求，但是却和 GB6067. 1-2010之中的接地保护增加的要求不能相互匹配起来[9]。

（2） 不规范接地方式造成的后果

从以上两个案例分析之中，安装单位主要是直接将起重机的所有金属结构作为了接地保护的导体，当有电气设备绝缘保护破坏问题出现之后，就会导致外壳带电，依旧可能出现起重机上操作人员或者是检修人员触电事故的发生。但是因为 PE 保护线本身并没有通过小车电缆直接进入到小车，一旦小车架上的电机等电器设备出现漏电的现象，就可能导致地面的作业人员出现接触吊钩触电的问题发生[10]，這也是 GB6067-1985之中对于接地保护方面考虑不够周全的问题表现。

5 结束语

总而言之，随着时代的不断发展，针对当前桥式起重机的应用范围越来越广泛，而接地保护作为桥式起重机械电气设备的一种电气安全保护系统，主要是为了保护起重机械操作人员以及其他与起重机械相关的作业人员在起重机械通电作业情况下的人身安全。本文主要从桥式起重机接地保护组成、接地保护的形式以及对检验过程中碰到的检验案例进行分析探讨，能够降低操作人员间接接触触电时的实际伤害程度，提高检验人员对接地保护的检验能力，最终促进桥式起重机的安全使用。

参考文献

[1]朱靖. 桥式起重机的安全检测技术分析[J]. 科技风，2019（31）：116.

[2]崔婷. 浅析桥式起重机检验时易发现的问题及整改措施[J]. 山东工业技术，2018（21）：37.

[3]朱鹏. 起重机接地检验常见问题的探讨[J]. 中国特种设备安全，2018，34（5）：31-37.

[4]毛销鸣. 起重机械接地保护分析——接地系统的区分和检验[J]. 电子技术与软件工程，2014（9）：160.

[5]梁有明. 起重机电源接地检验方法及常见问题分析[J]. 中国设备工程，2019（20）：110-111.

[6]黄志斌. 起重机保护接地检验检测研究[J]. 装备维修技术，2019（2）：21.

[7]张晓勋，倪振磊. 浅析塔式起重机接地系统及检验[J]. 山东工业技术，2017（11）：293-295.

[8]袁晓金，段志梅. 桥、门式起重机接地保护[J]. 机电工程技术， 2016，45（1）：134-137.

[9]喻颖， 邹石桥， 肖化明. 起重机接地问题整改方式的探讨[J]. 中国特种设备安全，2017，35（7）：37-40.

[10]张志坚，柯韬，石琪晟. 起重机电源接地型式判别及起重机接地常见误区[J]. 中国特种设备安全，2016，32（7）：50-54.

作者简介：郑正评（1985-），男，大学本科，研究领域为特种设备检验。

（编辑：王智圣）