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起重机的大车轨道接地电阻的讨论

《起重机械安全规程》〔GB6067-85〕第3.4.9.1条规定，起重机轨道的接地电阻，以及起重机上任何一点的接地电阻均不得大于4Ω。《起重机械监督检验规程》桥架型起重机部分第6.7.2条规定，起重机供电电源为中性点直接接地的低压系统时，零线重复非接地电阻不大于4Ω，零线重复接地电阻不大于10Ω。塔式起重机部分第8.7.2条规定，起重机金属结构的“接地电阻应小于4Ω〞。门座起重机部分第6.5.5条规定，起重机轨道的接地电阻小于4Ω。整机接地电阻小于10Ω。《电气装置安装工程中起重机电气装置施工及验收规范》〔GB50256-96〕第10.11.3条规定，起重机的每条轨道，应设两点接地，在轨道端之间的接头处，宜作电气跨接；接地电阻应小于4Ω。

上述这些规定，应合计起重机供电电源的中性点接地状况，假设单纯把“起重机轨道的接地电阻不大于4Ω〞。做为判定接地系统是否安全的充分必要条件，是不太合适的，本文想就此进行专题讨论。

一、 接地电阻的作用

　把用电设备的金属外壳与接地极直接相连接。我们称为接地保护。系统发生接地故障时，如用电设备的金属外壳与供电源的相线相碰触时，它的接地电阻有降低该设备金属外壳上对地电压的作用。

　1.起重机供电电源是中性点直接接地的低压系统时，起重机用电设备的金属外壳采纳接地保护。系统发生接地故障时，接地电阻有降低该设备金属外壳上对地电压的作用。但增加了零线上的对地电压，不能做到系统安全，接地保护只能做为附加或后备保护。

　供电源是中性点直接接地的低压系统时，起重机用电设备的金属外壳不采纳接地保护。图1中，表示用电设备的金属外壳接地电阻；不接地时Rd为无穷大。系统发生接地故障时，该设备金属外壳上对壳采纳接地保护，设接地电阻R0=4Ω。设供电电源的中性点接地电阻为R0=4Ω。系统发生接地故障时，该设备金属外壳上对地电压为110V,零线上的对地电压也是110V。该设备金属外壳上对电压比不接地时降低了110V。但零线上的对电压比不接是时却增加了110V。

　图1 供电电源是中性点直接接地的低压系统、用电设备的金属外壳采纳接地保护时对地电位分析示意图

　假如用电设备的金属外壳接地电阻Rd是1.1765Ω。供电电源的中性点接地电阻R0为4Ω。系统发生接地故障时，该设备金属壳上对地电压为50V。零线上的对地电压是170V。

　假如用电源设备外壳接地电阻Rd是4Ω。供电电源的中性点接地电阻R0为1.765Ω。系统发生接地故障时，该设备金属外壳上对地电压为170V。零线上的对地电坟是50V。

　不管如何限制用电设备金属外壳上的接电阻，都不能做到用电设备外壳上和零线上的对地电压都安全特低电压〔交流50V〕。因此，在供电电源是中性点直接地的低压系统中，不能用规定限制接地电阻“小于4Ω〞的方法达到系统安全。

　2.起重机供电电源是中性点不接地或经1000Ω电阻接地的低压系统时，起重机用电设备的金属外壳采纳接地保护。系统发生第一次接地故障时，接地电阻降低该设备金属外壳上对地电压的作用是显然的，有效的。

　①当系统供电半径小于1km时，相线对地电容很小，容抗很大，第一次接地故障时，电容电流极小，可忽略不计。系统中性点不接地，对地绝缘。我们用图2来说明。设三相线对地绝缘电阻rA=rB=rC=r,为系统中性点，O′为负载中性点，用电设备的金属外壳采纳接地保护接地电阻是R，设三相电源电动势UA、UB 、UC

　UA+UB +UC0——①

　当C相对用电设备的金属外壳发生碰触时，系统中性点0，负载中性点O′之间的电位差不再为零。各相负载上的电压为：

　图2中性点对地绝缘系统单相对地短路时各点电位分析示意图

　用电设备的金属外壳不接地，人体电阻是R的人触及漏电设备，设R=1500Ω，γ=500Ω；U=198V。用电设备的金属外壳接地，接地电阻rd=4Ω,r=500Ω;U=5V.

　②当系统供电半径大于1km时，相线对地电容很大，容抗很小，第一次接地故障时，电容电流较大，不可 忽略不计。为限制电容电流，系统中性点通过大电阻接地，电阻值一般取相电压的5倍，取R0=1000Ω，用电设备的金属外壳不接地，人体电阻是R的人触及漏电设备，设R0＝1500Ω，用电设备金属外壳的对地电压U＝220×1500/〔1500+1000〕＝132V。假如用电设备的金属外壳接地，接地电阻RA=294Ω，U=50V。

　图3中性点经大电阻接地的系统单相对地短路时各点电位分析示意图

　可见，起重机供电电源是中性点不接地或经1000Ω电阻接地的低压系统时，接地电阻降低该设备金属外壳上对电压的作用是显然的，有效的。可以作为独立的电击防护。

二、 TN、TT、IT系统的安全技术要求

　“接地〞是间接电击防护的技术措施。“接地〞包括接地保护和接零保护，接地保护是与埋入地下与地有电气连接地极直接相连接。接零保护是与供电电源的线相连接，也是通过零线与供电电源的中性点的接地极相连，因此接零保护也叫“接地〞。

　《建筑物的电气装置 电击防护》〔GB14821.1-1993〕对间接电击防护的技术措施之一。是采纳接地保护还是接零保护，与供电电源的中性点是否接地有关。

　供电电源是中性点直接接地的系统时，一般采纳接零保护〔TN系统〕。采纳接零保护时，单相接地电流较大，防爆场合一般不采纳。线路的末端接零保护不合格时，而采纳接地保护同时必须设漏电保护器〔TT系统〕。供电电源是中性点不接地或经电阻接地的系统时，采纳接地保护是合适的〔IT系统〕。“接地〞按接线方法分为TN、TT、IT系统，它只适用于低压系统。

　图4 TN接地系统

　第一个字母T表示供电电源中性点是接地的。I表示中性点不接地或通过电阻接地。第二个字母N表示用电设备的金属外壳与供电电源的零线相连接。第二个字母T表示用电设备的金属外壳采纳独立于供电电源的接地。

　TN、TT接地系统合适中性点直接接地的低压系统，都是自动切除供电的保护。

　TN接地系统中，当发生接地故障时，熔断器或自动断路器应动作，自动切除供电。接零的目的是为单相接地电流提供回路阻抗可忽略的故障电流通路。在这个系统中，并不要求用电设备的金属外壳做接地保护。

　TT接地系统中，当发生接地故障时，漏电保护开关应动作，自动切除供电。自动切除供电前，用电设备外壳上的对地电压不大于50V。即漏电保护开关额定动作电流与TT接地系统用电设备外壳的接地电阻的乘积不大于50V。

　图5 TT接地系统

　IT接地系统中，供电半径小于1km，采纳中性点不接地的低压系统。当发生第二次异相接地故障时，每根导线与地的电压是380V。因此，线路的对地绝缘电阻比中性点直接接地的低压系统〔0.22MΩ〕要求高，不小于0.38MΩ。用电设备的外壳采纳接地保护的接地电阻R上的对地电压按公式U=3RUL/〔3R+r〕=50计算，式中，UL供电电源的相电压，220V，r=0.38MΩ；可得R=37255Ω。这个接地电阻容易办到的。即使不接地，靠自然接地就能满足要求，它的前题是相线对地绝缘电阻r满足规定要求〔0.38MΩ〕。

　当系统供电半径大于1km，系统中性点通过1000Ω大电阻接地，。用电设备外壳的接地采纳独立于中性点的接地时，用电设备外壳的接地电阻R≤294Ω，第一次接地故障时，用电设备外壳上的对地电压U=50V，是安全的。用电设备外壳的接地采纳一根保护线与中性点的接地共用一个接地极时，第一次接地故障时，保护线的电阻比1000Ω小的多，保护线上的对地电压可忽略不计。是安全的。

　图6　IT接地系统

　依据以上分析，在TN接地系统中，用电设备的金属外壳与供电源的线相连接，并不要求用电设备的金属外壳采纳接地保护。在这个系统中，假设只要求“用电设备的金属外壳采纳接地保护，接地电阻应小于4Ω〞,当发生接地故障时，自动切除供电保护有时不能实现。用电设备外壳上的对地电压也不能保证不大于50V。因此，在TN接地系统中，简单的规定“接地电阻应小于4Ω〞，不规定单相接地故障时，熔断器或自动断路器应自动切除供电。是不全面的。也是不安全的。

　在TT接地系统中，简单的规定“接地电阻应小于4Ω〞不设漏电保护开关，不规定在自动切除供电前用电设备外壳上的对地电压不大于50V是不全面的，不安全的。

　IT接地系统中，不规定发生接地故障时，用电设备外壳上的对地电压不大于50V，简单的规定“接地电阻应小于4Ω〞，有时是过于严格的。

　因此，应依据起重机供电电源中性点接地状况，按照《建筑物的电气装置 电击防护》〔GB14821.1-1993〕的规定，做出具体规定。