一起起重機觸電的事故分析

陳新棟

（福建省特種設備監(jiān)督檢驗院寧德分院，福建 寧德 352100）

電動葫蘆手電門采用金屬外殼，控制電源采用供電電網(wǎng)的兩根相線（380 V）供電，手電門金屬外殼與供電電網(wǎng)的保護接地線連接，當相線導體對金屬外殼漏電時，往往因為線路過長，短路電流過小，而造成線路上的斷路器不能動作。何況在大多數(shù)情況下，手電門金屬外殼不與供電電網(wǎng)的保護接地線連接。操作工人抱著手電門，好比抱著炸彈，隨時有觸電危險。而采用特低電壓（ELV）為手電門供電，是解決該問題的好辦法。

SELV系統(tǒng)屬于標稱電壓，是交流不超過50 V，直流不超過120 V的隔離電源系統(tǒng)。在正常條件下，其他電路接地故障，不可能蔓延到SELV系統(tǒng)，所以其是本質(zhì)安全的，但其維護設置費用較大，一般不采用。FELV系統(tǒng)屬于標稱電壓，是交流不超過50 V，直流不超過120 V接地的非隔離電源系統(tǒng)。由于FELV系統(tǒng)接地，在正常條件下，其他電路接地故障，可能蔓延到FELV系統(tǒng)，因此，其不是本質(zhì)安全的。但FELV系統(tǒng)及其他電路無故障時，F(xiàn)ELV系統(tǒng)是安全的，且維護設置費用較低，因此，其得到廣泛采用。

1 案例概述

在某市某石材加工廠中，室外有一臺七十年代的5 T電動葫蘆，手電門由地面控制，手電門為金屬外殼，在2011年8月9日下午4時10分，工人A用電動葫蘆吊運一塊石料。工人A抱住手電門，按動總電源啟動按鈕，接通總電源。吊鉤下降，平移到車床上方，工人A右手抱住手電門，當工人A左手扶車床就位時，發(fā)生了觸電事故。

1.1 觸電原因檢查

經(jīng)檢查，該手電門外殼是鋁板。手電門內(nèi)的控制電源標稱電壓為380V，如圖1所示。該控制電源無過電流保護裝置，直接從總斷路器Q01負載側(cè)引接?？倲嗦菲鱍01的額定電流為40A，瞬時動作電流整定值為400A。手電門內(nèi)的一根引線已經(jīng)裸露，裸露長度大約為10mm，使帶電體與手電門鋁板外殼相碰。

1.2 觸電原因分析

由于工人A直接觸及電源的相線，參照人體電阻按1 000Ω 考慮，加上工人A未穿絕緣鞋，而只穿布鞋。用于切割冷卻的水散在車床四周，形成水洼，使得工人A穿的布鞋已經(jīng)被濕透了，鞋襪電阻接近零，且車床金屬體已經(jīng)與電源的接地線PE連接。當工人A左手扶車床就位時，已經(jīng)形成了如圖1所示的短路電流。相線電壓經(jīng)實測為230 V。人體電流為I人=230÷1 000=230mA。230mA的交流電流，不可能使自動斷路器Q01動作。要使自動斷路器Q01動作的電流大約為420 A。

圖1 觸電原因分析示意圖

230mA的交流電流在人體中長期存在，遠遠超過心臟致顫電流30mA。而工人B在拉工人A時，由于其穿有絕緣水鞋，因此其沒有觸電。

同時，由于手電門是金屬外殼，未與電源接地線PE連接，是這起時事故的主要原因，而工人A未穿絕緣鞋，也是原因之一。

2 解決方案

2.1 標準規(guī)定

在JB1036-2008《電動單梁起重機》和JB/T3695-2008《電動葫蘆橋式起重機》4.4.1.4中規(guī)定，當手電門操縱時，應采用低壓（不大于50V）控制。

“低壓不大于50 V”應符合GB16895.21-2004第4-41部分“直接接觸和間接接觸兩者兼有的保護”的特低電壓ELV的規(guī)定，其有三種形式：SELV、PELV、FEL系統(tǒng)。

2.2 標準規(guī)定的實現(xiàn)

（1）SELV系統(tǒng)

SELV系統(tǒng)屬于標稱電壓，是交流不超過50 V，直流不超過120 V的隔離電源系統(tǒng)。在正常條件下，其他電路接地故障，不可能蔓延到SELV系統(tǒng)，其是本質(zhì)安全的系統(tǒng)。

（2）PELV系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用一個安全隔離變壓器為一只手電門控制電源供電。其電源的導線采用有絕緣外護套的兩芯電纜；接入PELV的觸點，不必采取附加絕緣。由于手電門是絕緣外殼，因此不必接地。

（3）FELV系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用一個普通分離變壓器為一只手電門控制電源供電。次級一點接地，F(xiàn)ELV系統(tǒng)電源的導線采用有絕緣外護套的電兩芯纜；接入PELV的觸點，不必采取附加絕緣。由于手電門是絕緣外殼，因此，不必接地。由于FELV系統(tǒng)維護設置費用較低，所以得到廣泛采用。

2.3 采用特低電壓時的觸電分析

圖2 手電門采用SELV系統(tǒng)時觸電分析示意圖

在圖2中，電氣零點0'為等電位。SELV帶電體MA和MB與“地”是隔離的，與地之間絕緣電阻至少為2MΩ（圖2中的R=2MΩ）。當人體觸及SELV帶電體MA時，觸電電流經(jīng)MA、人體電阻、電氣零點0'、雙重絕緣電阻R、SELV帶電體MB及36V的電動勢，則形成電流回路。人體電阻按2 000Ω 考慮，忽略不計。則人體電流最大為：而1.8μА 的電流，對人體是不構成威脅的。

2.4 采用特低電壓FELV時的觸電分析

圖3 手電門采用FELV系統(tǒng)時觸電分析示意圖

在圖3中，忽略人體鞋襪電阻，電氣零點0"與人體足部等電位。人體在觸及FELV系統(tǒng)的相線帶電體2L1時，觸電電流經(jīng)2L1及人體電阻R 人，電氣零點0'，接地電阻R0及36 V的電動勢，形成電流回路。接地電阻R0設為4Ω，人體電阻按2 000Ω 考慮。則人體電流最大為：而1.8μА 的電流，對人體是不構成威脅的。

3 結(jié)束語

如果事故電動葫蘆按標準規(guī)定，手電門控制電源采用交流不大于50 V的特低電壓（SELV、PELV、FELV）控制，則這起事故就不會發(fā)生。因為手電門的絕緣外殼有防止直接接觸電擊和間接接觸電擊防護的作用。

[1]GB50054－2011.低壓配電設計規(guī)范[S].

[2]GB/T3811-2008.起重機設計規(guī)范[S].