橋式起重機接地保護檢驗分析及探討

摘要：橋式起重機作為搬運與裝卸物料的特種機械設(shè)備，是集機械化、自動化于一體的大型機電一體化產(chǎn)品，在減輕作業(yè)人員的體力強度和企業(yè)生產(chǎn)效率方面具有突出的作用。接地保護作為橋式起重機械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護系統(tǒng)，主要是為了保護起重機械操作人員以及其他與起重機械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機械通電作業(yè)情況下的人身安全。在日常檢驗如何準確地對接地保護方式進行判斷和檢驗，成為當(dāng)前研究的重中之重。闡述了橋式起重機接地保護組成，介紹了檢驗過程中常見的幾種接地保護形式，并對檢驗過程中碰到的檢驗案例進行分析探討，為橋式起重機械接地保護的檢驗提供參考。

關(guān)鍵詞：橋式起重機;接地保護;檢驗

中圖分類號：TH215文獻標志碼：A文章編號：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

起重機械作為集機械化、自動化于一體的大型機電一體化產(chǎn)品，在減輕作業(yè)人員的作業(yè)強度和提高企業(yè)生產(chǎn)效率方面具有突出的作用。在日常使用中，起重機械的控制主要通過控制系統(tǒng)對起升機構(gòu)、行走機構(gòu)等進行控制，從而實現(xiàn)重物的起吊與運輸。

起重機械是一種機電一體化的產(chǎn)品，接地保護是橋式起重機械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護系統(tǒng)，主要是為了保護起重機械操作人員以及其他與起重機械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機械通電作業(yè)情況下的人身安全。在起重機械的檢驗過程中，主要以檢規(guī)為標準對起重機械電氣設(shè)備的接地和絕緣進行檢驗。在檢驗過程中，通過判斷其接地方式和測量其阻值來判斷是否符合要求，然而在實際的檢驗過程中，由于起重機工作環(huán)境較為負責(zé)和惡劣，一些長期裸露在外的電纜或者絕緣層磨損脫落，以及許多起重機械的接線并不符合檢規(guī)的要求，造成電氣設(shè)備的接地保護失效，為設(shè)備的安全運行帶來隱患，甚至導(dǎo)致與起重機相關(guān)的操作人員觸電或者其他安全隱患。

本文主要從接地保護的組成、檢驗過程中常見的幾種接地保護形式進行分析，并對檢驗過程中碰到的案例進行探討，主要目的就是為了降低操作人員間接接觸觸電時的實際傷害程度，提高檢驗人員的對接地保護的檢驗?zāi)芰Α?/p>

1 橋式起重機接地保護的組成

針對橋式起重機的接地保護而言，其主要包含了電氣設(shè)備接地與金屬結(jié)構(gòu)接地兩個組成部分。

（1） 電氣設(shè)備接地，指的是針對橋式起重機的電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼，還需要同起重機整體的金屬結(jié)構(gòu)或者與供電電源接地線之間存在相互的有效連接。在這一位置，電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼主要包含了變壓器的鐵心、電動機的金屬外罩、電纜線的金屬護套以及電氣控制柜的外殼等對應(yīng)的內(nèi)容。

（2） 金屬結(jié)構(gòu)接地，其指的是橋式起重機的主梁、端梁、小車等部分就需要同供電電源接地線之間實現(xiàn)有效的接地連接。一般來說，主梁與端梁都需要通過螺栓和部分焊接焊縫相互連接起來，針對非焊接位置，一般是利用跨接線處理的方式，這樣就可以讓主梁和端梁能夠形成有效的接地整體，進而形成“大車部分”。對于大車與小車部分，為了確保其有效接觸，就可以考慮到小車金屬車輪與安裝在主梁是哪個的小車行車軌道實現(xiàn)線接觸，這樣也可以保證接地連通性，所以，這樣的構(gòu)成就直接稱之為整體的金屬結(jié)構(gòu)。

在選擇整體金屬結(jié)構(gòu)作為接地干線的時候，對于電氣設(shè)備的正常不帶電金屬外殼，就需要有效地連接到起重機的整體金屬結(jié)構(gòu);當(dāng)使用整體金屬結(jié)構(gòu)作為接地干線的時候，電氣設(shè)備的正常不帶電金屬外殼就需要同供電電源接地線之間實現(xiàn)相互的有效接地連接。一般來說，橋式起重機都會選擇整體金屬結(jié)構(gòu)用于接地干線的使用[1]。

2 橋式起重機接地保護形式的分類及判別

起重機械在低壓配電系統(tǒng)中的接地保護形式按電源的等電位點與起重機械電氣設(shè)備中外露可導(dǎo)電部分的接地與否，分為 TN、TT 和 IT 等3種類型[2]。

（1） TN 系統(tǒng)的供電電源端（變壓器一側(cè)）中性點直接接地，起重機械上的電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過中性線（ N 線）與該中性點直接連接，即保護接零。按保護接零線的接線形式，TN 系統(tǒng)可分為 TN-S、TN-C和 TN-C-S等3種類型[3]。

TN-S如圖1所示，零線 N 線與 PE 線從電源（變壓器一側(cè)）起就分開，即采用五線供電的形式。PE 線起保護作用。

TN-C 如圖2所示，零線 N 線與 PE 線兩個從電源（變壓器側(cè)）出來合為一條線即為中性線。

TN-C-S如圖3所示，零線 N 線與 PE 線從電源（變壓器側(cè)）到起重機械的電源開關(guān)前合為一條線即為中性線，形成前半部分的 TN-C ;在開關(guān)之前又把中性線分為兩條，形成三相五線制的 TN-S[4]。

（2） TT 系統(tǒng)如圖4所示，電源（變壓器側(cè)）的等電位中性點接地，并引出 N 線與電氣設(shè)備的外殼接地。TT在發(fā)生漏電時主要是通過大地電網(wǎng)返回變壓器，相保電流很小，因此要采用漏電保護器。

（3） IT 系統(tǒng)如圖5所示，電源（變壓器）等電位中性點通過大阻抗或者不接地，而電氣設(shè)備的金屬外殼進行保護接地。

3 接地保護形式的現(xiàn)場檢驗分析

3. 1 案例分析一

針對橋式起重機的現(xiàn)場檢驗分析，基于橋式起重機的實際要求，對于新安裝的橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)的電氣設(shè)備外殼、電纜金屬外皮、管槽、變壓器低壓側(cè)等方面，都需要做好可靠的接地保護線的有效連接。在通過現(xiàn)場的檢驗分析之后，起重機的總電源直接選擇三相（3+PE）的供電方式，起重機的控制回路電壓為36 V ，照明回路電壓為220 V?；谄鹬貦C的隔離變壓器位置上直接的接入[5]。雖然 PE 線已經(jīng)上大車，但是大車并沒有專用的 PE 線實現(xiàn)對應(yīng)的安裝，并且也沒有隨著小車電纜線直接進入到小車之中。針對起重機械的所有電器設(shè)備外殼、金屬支架、金屬導(dǎo)線管、金屬線槽，都沒有直接同專用的 PE 線相互的連接[6]。針對這一橋式起重機而言，其接地保護還與現(xiàn)有的標準存在一定的差異，與安全規(guī)程不匹配。針對起重機的安裝單位，并沒有掌握相應(yīng)的標準，同時對于安全規(guī)程之中的實際要求條款不夠了解。

基于上述的分析，在本次的處理進程中，就要求做好檢驗情況的合理總結(jié)，具體地分析其不規(guī)范接地可能帶來的后果，然后針對結(jié)果進行分析與處理，以滿足橋式起重機的接地保護需求。

3. 2 案例分析二

該設(shè)備的接地保護采用 TN-C系統(tǒng)，但是電源開關(guān)裝設(shè)斷開 PEN 導(dǎo)體的保護電器，如圖6所示。

（1） 該臺起重設(shè)備的電刷和滑觸線均為四線制，380 V-36 V 變壓器用于遙控接收器的用電。照明回路未采用隔離變壓器，以第四線作為照明回路 N 線，同時作為該臺起重機接地保護線。然而在起重機的配電箱， PEN 導(dǎo)體裝設(shè)斷路器（空氣開關(guān)）。一次整改時安裝單位又增加了一條接地線，由于電刷為四線，無法再引第五條線，線懸空屬虛接。該配電系統(tǒng)為TN-C系統(tǒng)，配電變壓器配線[7]。

（2） 該起重機接地保護線同時作為載流零線，不符合規(guī)范要求。接地保護線上起重機械只作為接地保護用，嚴禁保護接地線作為載流零線。因此第四線只能作為保護接地線，當(dāng)需要增加照明時，需引第五條線或增設(shè)隔離變壓器，由于電刷為四線，無法引第五條線，因此只能增設(shè)隔離變壓器，380 V-36 V變壓器用于遙控接收器的用電，無法滿足照明功率及電壓（照明為220 V）的使用要求。因此需要增加滿足照明回路使用的隔離變壓器。

（3） TN-C接地系統(tǒng)中，由于 PEN 線以保護為主，因此 TN-C接地系統(tǒng)中，在任何情況下 PEN 線不得斷開。一旦 PEN線斷開，相線未斷開，則負載外殼帶電后，會發(fā)生人身觸電。且 TN-C接地系統(tǒng)PEN 線必須多點重復(fù)接地。而 TN-S系統(tǒng)， PE 線在任何情況下不得斷開。一旦 PE 線斷開，則負載外殼帶電后，會發(fā)生人身傷害事故，因此，TN-S接地系統(tǒng)的PE 線可以多點重復(fù)接地。但 PE 線與 N 線在分開后，無再電氣連接關(guān)系。N 線是可以斷開的。因此 TN-S下，可以使用4極開關(guān)來合分 N 線。該起重機配電系統(tǒng)屬于 TN-C接地系統(tǒng)，在配電線路中裝設(shè)斷開 PEN 導(dǎo)體的電器不符合規(guī)范要求。當(dāng)人為斷開 PEN 的保護電器時，照明回路打開時，則電氣外殼及機整機金屬結(jié)構(gòu)處于帶電狀態(tài)，會發(fā)生人身觸電。當(dāng)發(fā)生單相對 PEN 短路，由于 PEN 保護電器動作電流小于配電總斷路器保護電氣電流，PEN 保護電器先跳閘。則電氣外殼及機整機金屬結(jié)構(gòu)處于帶電狀態(tài)，會發(fā)生人身觸電[8]。

（4） 該設(shè)備應(yīng)增加滿足照明回路使用的隔離變壓器，拆除 PEN 導(dǎo)體的保護電器。

4 接地保護形式的檢驗探討

（1） 檢驗情況

從上述的案例分析可以看出，雖然橋式起重機本身的金屬結(jié)構(gòu)已經(jīng)同供電線路的保護導(dǎo)線實現(xiàn)相互之間的可靠連接，其電機的外殼、電阻、金屬線槽等都能夠與起重機的金屬結(jié)構(gòu)相互連接，但是其本身只能夠滿足 GB6067-1985之中提出的接地要求，但是卻和 GB6067. 1-2010之中的接地保護增加的要求不能相互匹配起來[9]。

（2） 不規(guī)范接地方式造成的后果

從以上兩個案例分析之中，安裝單位主要是直接將起重機的所有金屬結(jié)構(gòu)作為了接地保護的導(dǎo)體，當(dāng)有電氣設(shè)備絕緣保護破壞問題出現(xiàn)之后，就會導(dǎo)致外殼帶電，依舊可能出現(xiàn)起重機上操作人員或者是檢修人員觸電事故的發(fā)生。但是因為 PE 保護線本身并沒有通過小車電纜直接進入到小車，一旦小車架上的電機等電器設(shè)備出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象，就可能導(dǎo)致地面的作業(yè)人員出現(xiàn)接觸吊鉤觸電的問題發(fā)生[10]，這也是 GB6067-1985之中對于接地保護方面考慮不夠周全的問題表現(xiàn)。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著時代的不斷發(fā)展，針對當(dāng)前橋式起重機的應(yīng)用范圍越來越廣泛，而接地保護作為橋式起重機械電氣設(shè)備的一種電氣安全保護系統(tǒng)，主要是為了保護起重機械操作人員以及其他與起重機械相關(guān)的作業(yè)人員在起重機械通電作業(yè)情況下的人身安全。本文主要從橋式起重機接地保護組成、接地保護的形式以及對檢驗過程中碰到的檢驗案例進行分析探討，能夠降低操作人員間接接觸觸電時的實際傷害程度，提高檢驗人員對接地保護的檢驗?zāi)芰Γ罱K促進橋式起重機的安全使用。

參考文獻

[1]朱靖. 橋式起重機的安全檢測技術(shù)分析[J]. 科技風(fēng)，2019（31）：116.

[2]崔婷. 淺析橋式起重機檢驗時易發(fā)現(xiàn)的問題及整改措施[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2018（21）：37.

[3]朱鵬. 起重機接地檢驗常見問題的探討[J]. 中國特種設(shè)備安全，2018，34（5）：31-37.

[4]毛銷鳴. 起重機械接地保護分析——接地系統(tǒng)的區(qū)分和檢驗[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2014（9）：160.

[5]梁有明. 起重機電源接地檢驗方法及常見問題分析[J]. 中國設(shè)備工程，2019（20）：110-111.

[6]黃志斌. 起重機保護接地檢驗檢測研究[J]. 裝備維修技術(shù)，2019（2）：21.

[7]張曉勛，倪振磊. 淺析塔式起重機接地系統(tǒng)及檢驗[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（11）：293-295.

[8]袁曉金，段志梅. 橋、門式起重機接地保護[J]. 機電工程技術(shù)， 2016，45（1）：134-137.

[9]喻穎， 鄒石橋， 肖化明. 起重機接地問題整改方式的探討[J]. 中國特種設(shè)備安全，2017，35（7）：37-40.

[10]張志堅，柯韜，石琪晟. 起重機電源接地型式判別及起重機接地常見誤區(qū)[J]. 中國特種設(shè)備安全，2016，32（7）：50-54.

作者簡介：鄭正評（1985-），男，大學(xué)本科，研究領(lǐng)域為特種設(shè)備檢驗。

（編輯：王智圣）