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1、 专论 谈谈起重机械的系统接地的基本方式及其特点的一点认识 李剑彬 1 广东省特种设备检测研究院佛山检测院 工程用电的低压配电系统一般分为T N、 T T I T ， 其中T N供电系 统中又分为T N s 、 T N c 和T N c s ， 国际电工委员会0 E C ) 对系统 接地的文字符号的意义规定如下： 第一个字母 “ T” 或 “ I ”中， “ T ” 代表供电系统的一点或多点直接 接地；“ I ” 代表电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接； 第二个字母 “ T ” 或 “ N ” 中，“ T ” 代表设备的外露金属部分和其他 能导电的金属均直接接地，“ N” 代表电气设
2、备的外露金属接到电网提 供的接地线， 接地点通常就是中性点； 第三和第四个字母中的 “ s ” 或 “ C ”中，“ s ” 代表中性线和保护地 线完全分开，“ C ” 代表中性线和保护地线合在一起。 通过 上面的定义， 我们对供 电系统TN、 TT、 I T的概 念就清晰 了， 对 于T N 供电系统又分为TN S( 三相五线制系统) ， T N C( 三相四线制 系统) 及由三相四线制系统再分出的T N C S( 三相四线半系统) 需 要说明 下，“ 三相五线制系统” 是我国独有的名词称谓， I E C( 国际电 工委员会) 标准中没有此说法， I E C 将带电导体系统分类为： “ 带电
3、导体 指工作时通过电流的导体， 相线 ( L 线) 和中性线 ( N线) 是带电导体， 保 护接地线不是带电导体， 带电导体系统按带电导体的相数和根数分类， 在根数中都不计P E 线。 I E C 规定有如下几种带电导体系统： 单相两线系 统， 单相三线系统， 两相三线系统， 三相三线系统和三相四线系统。 现在介 绍下TN、 TT N I T系统的的基本方 式及其特点 ： ( 1 )I T系统： I T 系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地， 而用电设备的 金属外壳通过接地装置直接接地。 I T 供电系统中， 若设备外壳没有接地， 在发生单相碰壳故障时， 设 备外壳带上了相电压， 若此时
4、人触摸外壳， 经电网和大地之间的分布 电容所构成的回路， 就会有危及人身安全的电流流经人体， 对人产生伤 害。 为避免设备因漏电对人造成伤害， 设备的金属外壳必须有接地保护 措施， 设备的金属外壳有了保护接地后， 由于人体电阻远比接地装置的 阻值大， 在发生单相碰壳时， 即使电气保护装置不能及时动作， 此时大 部分漏电电流被接地装置分流， 流经人体的电流很小， 从而对人身安全 起了保 护作用。 I T 系统的接地保护一般有3 种形式， 如下图示： ( a ) 电源中性点经高阻抗或电NR 后接地， 电器设备外壳单独接 地的I T 接地保护系统， 如图l ： 采用图l 的1 T接地系统， 当其满足
5、如下关系时： U = u R ( R + R + R ) 5 0 ， 是安全的。( 该相线阻值R， 忽 略 ) 其中： U 一 是电源单相相电压， V； RN - 1 0 0 0 阻抗或 电阻； R ， R 、 一 是接地电阻， Q。 ( b ) 电源中性点经高阻抗或电阻与电器设备外壳共同接地的I T 接 地保护系统 ( R n 为1 0 0 0 a阻抗或电阻) ， 如图2 ： 图1 图2 ( c ) 电源中性点不接地 ， 电器设备外壳单独接地的I T 接地保护系 统 ， 如下 图3 示 ： 采用I T 供电系统， 只有负载侧的电气设备金属外壳进行接地保护在 供电距离不是很长时， 接地保护的安
6、全性是可靠的， 如果供电距离很长 时， 供电线路对大地形成的分布电容， 此时就不能忽略， 电气设备的金 属外壳带电时， 漏电电流经大地形成架路， 若电气保护设备 ( 如熔断器， 姚良权 2 广东省特种设备检测研究院惠州检测院 漏电保护器) 不能及时断开相线供电， 对人身的安全构成伤害， 这是危 险的。 煤矿或其它矿井， 多采用I T 系统。 ( 2 ) T T 系统 T T 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统， 称为保 护接地系统， 也称T T 系统。 在T T 系统中负载侧的设备外壳所有接地均 称为保护接地。 如下图4 示： r一 一 目一 一一一一L 一 一 + 一 一 一一
7、T一一 L ! 一 L f j _一_ - 一 一 一 一 3 r 三 图3 图4 T T 系统中由于系统的中性线和设备外露金属部分分开接地。 存在 如下风险 ： a 、 当变压器高压端发生对地短路时， 或在设备外壳接地附近的避 雷针被雷击中时地网上的大电流会使地电位迅速升高， 致使设备外壳 与设备内部在极短的时 间内形成高电位差， 当电位差值超过设备的绝 缘等级时， 结果会使设备被击穿造成设备损坏或短路。 所以雷电地与其 他接地 点要 相隔至少2 0 m以上。 b 、 当电气设备的金属外壳带电时，( 如下图5 示) 虽然有接地保护， 如果漏电电流比较小时不足以使低压断路器跳闸或熔 图5 断器
8、熔断， 此时， 若漏电电流使设备的外壳对地电位差高于安全电 压， 对人而言也是危险的。 所以还需要漏电保护器作保护， 而且接地电 阻值须满足如下关系： RE 5 0 I ( Q) RE 接地 电阻 ( Q)； 5 0 V 一 交流电的有效值的安全极限值； I 漏电保护断路器的额定动作电流 ( mA x l 0 ) 。 如上可知， r r 和T T 系统是通过电气金属外壳直接接地来保证系统 的安全性， 其基本原理就是限制漏电设备对地的泄漏电流， 使其不超过 某一安全范围， 一旦超过某一设定值保护器就能自 动切断供电电源。 属 于直接接地保护类型。 ( 3 ) T N系统 T N系统则是通过电气金
9、属外壳连接供电系统提供的保护线来保 证系统的安全性， 即接零保护。 其原理是设备在绝缘损坏或相线意外碰 壳时形成单相金属性短路时， 借助接零回路， 短路电流使线路上的电气 保护装置迅速动作， 切断供电电源。 考滤到供电系统提供的保护导体存 在中断的可能， 为避免因保护导体中断而引起不安全性， T N系统必须 9qq 有重复接地。 T N系统接零保护一般有如下几种型式 ( a ) T N S 接地系统， 如下图6 ： 图 6 T N S 接地系统中， 过电流保护装置的动作特性与故障回路的阻抗 当满足如下关系时安全的： I。UZ。 式中： I 一 过电流保护装置的动作电流 ( A) ； U 一 相
10、电压 ( V ) ； z 一 故障回路的阻抗 ( Q) ( b ) T N C 接地系统， 如下图7 ： 图 7 一般非独立变压器供电的厂矿企业不采用T N C 系统， 因为， 如果 P E N线中断， 在TN C 系统的单相回路内， 电气设备外壳可带高达2 2 0 V 的对地电压， 威胁人身安全； 在TN C 系统的三相回路内， 会使设备失 去等电压连接和接地 ， 在三相不平衡时还因 “ 断零”而烧坏设备。 所 以， 采用T N _ c 系统时， 重复接地的重要性就不言而已。 ( C ) T N C S 接地系统， 如下图8 ： 电流较大时， 电气设备的接零保护受到零线电位的影响。 特别是N
11、 线在 总开关前的线路很长时， 当N线的负载不平衡电流越大， 通过P E 线使设 备外壳对地电压偏移就越大， 危险就越大， 所以三相负载的不平衡电流 不能过大。 在现实接地保护的检验中应注意如下几点： 1 、 在现实检验中， 很多用户对桥式起重机的每条轨道只有一个接 地点， 并且在轨道的连接处缺电线的跨连接； 有的两条轨道只有一个接 地点； 还有的就是把路轨的支承钢结构或爬梯的金属体作为接地点， 这 是不规范的， 也是危险的。 电气装置安装工程中起重机电气装置施工 及验收规范( G B 5 0 2 5 6 1 9 9 6 ) 第l O 1 1 3 条规定， 起重机的每条轨道， 应设两点接地，
12、在轨道端之间的接头处， 宜作电气跨接。 2 、 对那些采用三条滑线供电时， 要检查有无以起重机的金属结构 作为2 2 O V 照明的工作零线来构成回路， 这是不允许的， 因为此时无工作 零线接上起重机， 接零保护的保护线也只能与大车轨道相连接， 一旦大 车轨道与车轮接触不良时金属结构对地的电压可达到损害人身安全的 电压。 此时的2 2 0 V 照明电源须取自3 8 o 、 r 2 2 0 V 隔离变压器次级端。 3 、 检查同一供电系统中是否存在直接接地保护与按零保护并存的 情况， 如下图9 示， 这是不安全的。 因为： 设备A采用接零保护， 设备B 外 壳直接接地而未接零， 当设备漏电时，
13、电流通过R 和R 构成回路。 因电 流不会太大， 线路的电气保护装置未必能及时断开， 故障可能长时间存 在， 从而使设备B 外壳对地电压U 和零线对地电压U 是危险电压的可 能。 而且该设备及其他所有接零设备都可能有危险电压。 所以， 当存在 直接接地保护与接零保护并存的情况时， 可以采取在设备B 的线路上装 设漏电保护装置或设备B 的外壳改为与设备A 相同的接零保护即可。 L I l l i 1 l j U 6 o o I 占 j I ， 弋7、 A 1 ， 图9 一 参考 许传清 电工电子技术及应用 M J _ 艨高等教学出版 ， N C-S 系 咎 中 作 线 N 与 专 用 保 护 线 P E 是 相 联 通 ， P E N # K 一 ,2 o o。 2 ,一( z ) 一 一 。一 一 一 警 成 警 堡 垡 ，苎 苎 需 茎 氅 2 1 zL - J q担 m 主 编 起 重 机 械 技 术 检 验 北 京： 学 苑出 版 社出 过 电 气 保 护 装 置 的。因为三相用电的不平衡， 如果总开关后线路不平衡 版，2 0 0 0 ， ( 1 2 ) 一 一
