TT系統(tǒng)起重機漏電保護器動作參數(shù)的選擇

蔣元棟 洪 偉 阮一暉 江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院

TT系統(tǒng)起重機漏電保護器動作參數(shù)的選擇

蔣元棟 洪 偉 阮一暉 江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院

供用電系統(tǒng)的接地保護是防止人身受到意外電擊(間接接觸防護)的一種有效措施,同時也是保證電網(wǎng)安全正常運行的重要手段。常見的系統(tǒng)接地保護型式主要有：TN、TT和IT系統(tǒng)。其中，TT系統(tǒng)也是目前起重機較為常用的一種接地型式。按照TSG Q7015-2008《起重機械定期檢驗規(guī)則》規(guī)定：“采用TT接地系統(tǒng)時，起重機電氣設備的外露可導電部分(電源保護接地線)的接地電阻不大于4Ω或者起重機械金屬結(jié)構的接地電阻與漏電保護器動作電流的乘積不大于50V”。針對這一規(guī)定，筆者就其漏電保護器(以下簡稱“RCD”)的動作參數(shù)選擇要求提出一些個人觀點，供同行參考。

1 采用RCD的起重機TT系統(tǒng)保護原理分析

1.1 TT系統(tǒng)的含義

TT系統(tǒng)的第一個字母T表示供電電源的中性點直接接地，第二個字母T表示電氣設備的金屬外殼直接接地，與供電電源的中性點的接地是相互獨立的,并采用過電流保護器、RCD等保護裝置作為系統(tǒng)漏電故障的保護元件。

1.2 采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)

以采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)為例(其他類型的起重機類同)，其示意圖見圖1。

圖1 采用RCD的橋門式起重機TT系統(tǒng)示意圖

如圖1所示，該TT系統(tǒng)中起重機供電電源的中性點N直接接地，即工作接地R0。電氣設備（起重機）的金屬外殼直接接地通?？煞譃閮煞N情形，一種是起重機本體金屬結(jié)構（金屬外殼）通過大車軌道經(jīng)PE線直接接地（保護接地Rb)，見圖1(a)；另一種是起重機本體金屬結(jié)構（金屬外殼）由與其直接相連的PE線直接接地（保護接地Rb)，見圖1(b)。整個TT系統(tǒng)中采用RCD作為系統(tǒng)漏電故障的保護元件。

1.3 系統(tǒng)安全保護的基本原理

當起重機電氣回路發(fā)生帶電導體與起重機金屬外殼之間的漏電故障（如相線碰殼、電機或變壓器繞組因絕緣損壞而漏電等)，且故障電流達到系統(tǒng)中保護電器（RCD）的額定剩余動作電流值時，RCD在規(guī)定的時間內(nèi)自動切除起重機的供電電源，同時要求保證RCD的額定剩余動作電流值與起重機金屬外殼保護接地電阻的乘積不超過安全電壓值50V。以圖1（a）為例，若當供電電源中的相線L2發(fā)生與起重機金屬外殼之間的漏電故障時，則故障電流Id由相線L2經(jīng)起重機金屬外殼—車輪與大車軌道—起重機保護接地Rb—供電電源工作接地R0—供電電源中性點N構成回路。此時，供電電源回路的RCD中檢測出現(xiàn)不平衡電流，亦即故障電流Id。當這一不平衡電流達到RCD的額定剩余動作電流值時，即可促使RCD在規(guī)定的時間內(nèi)動作，并自動迅速地切斷故障電源，以避免起重機金屬外殼的對地電壓對人體產(chǎn)生傷害。

2 起重機TT系統(tǒng)保護回路斷路危險性

2.1 保護回路斷路可能性

以圖2為例，橋門式起重機TT系統(tǒng)保護回路斷路可能性列舉如下（其他類型的起重機類同）：

1）系統(tǒng)中保護PE線因與保護接地Rb或大車軌道的連接固定處松脫，或保護PE線因某種原因機械斷裂等而導致TT系統(tǒng)保護回路斷路；

2）系統(tǒng)中大車軌道接頭處跨接線因脫焊等而造成TT系統(tǒng)保護回路斷路；

3）某些作業(yè)環(huán)境較為惡劣的起重機，如煉鋼車間、壓鑄車間、玻璃生產(chǎn)車間等場合使用的起重機，其大車、小車軌道面及相應車輪踏面上常會積聚一些帶有絕緣特性的粉塵（如SiO2等）和油污，使大車或小車車輪與其運行軌道面間的電氣導通性迅速降低，嚴重時甚至出現(xiàn)斷路可能。

圖2 橋門式起重機TT系統(tǒng)保護回路斷路示意圖

2.2 保護回路斷路危險性

流過人體的電流大小以及電流的持續(xù)時間是決定是否會對人體造成電擊的兩大關鍵因素。據(jù)相關測試分析得出結(jié)論，當流過人體的電流超過50mA，且持續(xù)時間超過數(shù)秒時，就會對人體產(chǎn)生危害，甚至致命危險。如圖2中所示，當采用RCD的起重機TT系統(tǒng)因上述分析列舉情況而導致保護回路斷路時，若此時恰巧供電電源某相（如L2）帶電部分碰連起重機的金屬外殼，則故障電流Id將通過相線L2—起重機金屬外殼—吊鉤（或者懸掛于吊鉤上的金屬重物）—人體—供電電源工作接地R0—供電電源中性點N而構成回路。此時，只有當故障電流Id達到RCD的額定剩余動作電流值時，RCD才能在規(guī)定的動作時間內(nèi)切斷故障電源。顯然，若不對RCD的動作參數(shù)（額定剩余動作電流值、動作時間）加以選擇限定，那么人體就極易遭受電擊。

3 TT系統(tǒng)起重機RCD動作參數(shù)的選擇

3.1 起重機械的作業(yè)及使用特點

起重機械是用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機電設備，且在起重機械使用過程中，人體接觸移動中（升降、水平移動）的吊鉤（起重機本體金屬結(jié)構的一部分）或者懸掛于吊鉤上的金屬重物機會較多。根據(jù)起重機械的這一作業(yè)及使用特點，故可將其視同為移動電器。由此，筆者建議TT接地系統(tǒng)起重機RCD的動作參數(shù)應按照國家關于移動電器的RCD動作參數(shù)規(guī)定要求加以選擇。

3.2 RCD動作參數(shù)的選擇

按照GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》規(guī)定：手持式電動工具、移動電器等應優(yōu)先選用額定剩余動作電流不大于30mA的一般型（無延時）剩余電流保護裝置。由此，筆者認為TT系統(tǒng)起重機應優(yōu)先選用額定剩余動作電流不大于30mA的瞬時動作型RCD。這樣，當TT系統(tǒng)出現(xiàn)保護回路斷路且起重機又發(fā)生漏電故障時，便可大大減輕或避免人體遭受電擊造成傷亡的可能性。

4 小結(jié)

綜上所述，RCD是間接接觸電擊防護中的重要保護元件，其動作參數(shù)的選擇是保證人身和設備安全的前提。雖然《起重機械定期檢驗規(guī)則》的相關條文中未對RCD的動作參數(shù)作明確規(guī)定，但是筆者認為在起重機械的日常檢驗中這一點還是值得關注的。

1 楊有啟.電氣安全工程.北京：經(jīng)濟學院出版社,1990

2 TSG Q7015－2008起重機械定期檢驗規(guī)則

3 GB14050－2008系統(tǒng)接地的型式及安全技術要求

4 GB13955－2005 剩余電流動作保護裝置安裝和運行

2013－07－16）