起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設備，有的企業(yè)為了節(jié)約成本，在各方面動足腦筋，如用工成本的壓縮，材料以次充好，工藝不到位等，甚至各地普遍存在起重機大車等采用三極滑觸線，而不使用四極滑觸線來節(jié)約成本。采用三極滑觸線會給起重機帶來什么影響，采用四極滑觸線是否就安全，以下通過對新老標準的對比、使用三極和四極滑線的狀況做安全分析，以及平時在檢驗中的注意點作闡述。由于 IT 系統(tǒng)目前在我國低壓配電系統(tǒng)中應用很少，本文主要分析電源端有一點直接接地的配電系統(tǒng)。
1 接地保護的相關(guān)規(guī)定
1. 1 GB /T 3811—1983 《起重機設計規(guī)范》關(guān)于接地保護的規(guī)定
1) 條款 5. 11. 1 起重機所有電氣設備，正常不帶電的金屬外殼、金屬線管、電纜金屬外皮、安全照明變壓器低壓側(cè)一端等均需可靠接地。當電氣設備直接固定在金屬結(jié)構(gòu)上，并有可靠電氣接觸 時，可不必另裝電氣連接線。但 電 壓 大 于1 000 V的供電場合必須有接到金屬結(jié)構(gòu)上的地線。
2) 條款 5. 11. 2 一般情況下，可認為起重機車輪與軌道有可靠的電氣連接，不導電灰塵沉積等原因造成車輪與軌道有不可靠的電氣連接時，起重機應有專用接地線或其他使之接觸良好的措施，鋼結(jié)構(gòu)非焊接處較多的場合宜設接地干線。
對 GB /T 3811—1983 接地保護規(guī)定的理解，其*主要在于: 一般情況下，可認為起重機車輪與軌道有可靠的電氣連接。即通過起重機本體金屬的車輪和軌道有可靠的電氣連接，不必須采用專用接地線與供電電源的地線相連接。顯然，該標準對使用三極滑線是允許的。
1. 2 GB /T 3811—2008 《起重機設計規(guī)范》關(guān)于接地保護的規(guī)定
1) 條款 7. 4. 10. 1 起重機本體的金屬結(jié)構(gòu)應與供電線路的地線可靠連接。大車與小車的車輪、任何其他的滾輪或端梁連接采用的鉸鏈均不能替代必須的導電連接，而應另外用專門的接地線將各部分結(jié)構(gòu)件上的接地點連接; 司機室與起重機本體接地點之間應用雙接地線連接。對本條款可以理解為: 為了保證接地可靠性，接地滑線或接地線滑環(huán)要采用雙集電器; 同時，大車軌道要與電源保護接地線連接，但不能替代接地滑線、接地滑環(huán)、接地導線的接地連接［3］。故應采用專門的接地線與供電電源的地線可靠連接。顯然，三極滑線是無法滿足要求的，應采用四極滑觸線，以提供專門的接地線。
2) 條款 7. 4. 10. 2 起重機所有電氣設備的金屬外殼、金屬導線管、金屬支架及金屬線槽等均應可靠接地。宜采用專門設置的接地線，保證電氣設備的可靠接地。
對本條款可以理解為: 可用本體金屬結(jié)構(gòu)做接地干線，即起重機上接地線母排上引出接地線PE 與本體金屬結(jié)構(gòu)連接。起重機所有電氣設備的金屬外殼、金屬導線管、金屬支架及金屬線槽等在連接到本體金屬結(jié)構(gòu)上，優(yōu)先采用接地導線或電纜接地芯線做接地干線，其接地保護的連接方法有樹干式和放射式 2 種方法。
1. 3 GB 6067. 1—2010 《起重機械安全規(guī)程 第 1部分: 總則》中接地保護的規(guī)定
1) 條款 8. 8. 2 起重機械本體的金屬結(jié)構(gòu)應與供電線路的保護可靠連接。起重機械的鋼軌可連接到保護接地電路上。但是，它們不能取代從電源到起重機械的保護導線 ( 如電纜、集電導線或滑觸線) ，司機室與起重機本體接地之間應用雙保護導線連接。
2) 起重機械所有電氣設備外殼、金屬導線管、金屬支架及金屬線槽均應根據(jù)配電網(wǎng)進行可靠接地 ( 保護接地或保護接零) 。
2011 年 6 月實施的國家強制標準，應該說更加明確了起重機械的鋼軌不能取代從電源到起重機械的保護線，說明起重機械使用三極滑觸線是無法滿足要求的，應采用四極滑觸線。
2 橋式起重機使用三極滑觸線的常見狀況及分析
2. 1 起重機本體金屬結(jié)構(gòu)和電氣設備的金屬外殼等無任何的接地
起重機不采用任何接地措施，如果碰殼事故時，人體將承受 220 V 電壓，電流經(jīng)過人體和變壓器接地電阻 Ｒ0 構(gòu)成回路，通常 Ｒ0 ＜ 4 Ω，人體的電阻 Ｒr 通常在 800 ～ 1 000 Ω，如果按 1 000 Ω 考慮，則通過人體的電流 Ir = U /( Ｒ0 + Ｒr ) ≈220 /1 000 = 0. 22 A = 220 mA。通常認同 50 mA 為流經(jīng)
人體的電流的極限值，人體可承受的*大電壓為50 V。所以，220 mA 的電流給人帶來的危險可想而知，如圖 1 所示。
2. 2 只有起重機大車軌道直接接地
根據(jù) GB /T 3811—1983 接地保護規(guī)定，大車軌道與車輪視為可靠連接，本系統(tǒng)可以視為一個TT 系統(tǒng)，是使用比較普遍的一種接地方式。一般起重機接地電阻 Ｒd 和電源中心點接地電阻 Ｒ0 不超過 4 Ω。如果起重機發(fā)生碰殼短路時，電流通過人體 Ｒr、Ｒd 和 Ｒ0 形成回路，由于 Ｒr 和 Ｒd 處于并聯(lián)位置，ＲdＲr，所以 Id ≈U /( Ｒ0 + Ｒd ) = 27. 5 A，Ud = IdＲd = 27. 5 × 4 = 110 V。該電壓對人是很危險的。同時 27. 5 A 的接地電流不足以引起線路上的保護裝置動作，即故障會長時間存在，導致引發(fā)觸電事故。根據(jù) GB 14050—2008 《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》，一般需要加裝漏電保護裝
置，且要符合接地電阻與漏電保護裝置的動作電流的乘積不大于 50 V。如果不裝漏電保護裝置，這樣后果也是很嚴重的，如圖 2 所示。
根據(jù) GB /T 3811—2008 接地保護規(guī)定，因大車軌道與車輪視為不可靠接地，所以這樣的接地措施不可靠。
2. 3 電源接地保護線連接到軌道端頭或滑觸線拉緊器上
根據(jù) GB /T 3811—1983 接地保護規(guī)定，大車軌道與車輪視為可靠連接的話，本系統(tǒng)就是一個TN 系統(tǒng)。如果發(fā)生碰殼短路時，電流經(jīng)金屬導體構(gòu)成回路，形成設備外殼相線對零線的單相短路，從而產(chǎn)生足夠大的短路電流，使保護裝置如熔斷器等可靠動作，將故障切除，以消除隱患，保障人身安全，如圖 3 所示。
根據(jù) GB /T 3811—2008 接地保護規(guī)定，因大車軌道與車輪視為不可靠接地，所以這樣的接地措施也是不可靠。
由以上分析可知，新裝起重機械如果采用三級滑觸線，無論采取何種接地方法，起重機本體的金屬結(jié)構(gòu)應與供電線路的地線都不能可靠連接，所以都不能滿足要求。
3 橋式起重機使用四極滑觸線的常見狀況及分析
3. 1 電源接地保護線連接不規(guī)范
某些單位為了應付檢驗或缺乏相應知識，雖然采用了四極滑觸線，卻沒有把接地保護線連接到位。保護線未連接到滑觸線上或只連接到滑觸線上，此時的起重機如同沒有接地; 保護線通過滑線連接到大車控制箱，而未連接到電動葫蘆控制箱。
此時，起重機本體金屬結(jié)構(gòu)及大車控制箱外殼、金屬導線管、金屬支架及金屬線槽等能夠可靠連接，但是電動葫蘆沒有通過專門的接地線連接。如果電動葫蘆電機發(fā)生碰殼事故，可能因小車車輪的不可靠連接，人碰到吊鉤引發(fā)觸電事故。目前電動葫蘆接地還是普遍缺乏，平時應引起重視，如圖 4 所示。
3. 2 起重機本體金屬結(jié)構(gòu)通過專門的接地線直接接地
不少單位直接把專門的接地線通過打地樁的形式直接接地，而沒有和供電線路的地線連接，這也是使用普遍的一種接地方式。本系統(tǒng)可以視為一個 TT 系統(tǒng)，由上分析可知，需要加裝漏電保護器，并且要符合接地電阻與漏電保護裝置的動作電流的乘積不大于 50 V。TT 系統(tǒng)的漏電保護器系指地面總電源開關(guān)、起重機上的總斷路器、起重機上的所有分支電源過電流保護裝置均應是漏電斷路器，如圖 5 所示。
3. 3 同一低壓配電系統(tǒng)，不同設備采用保護接地或保護接零的不同方法起重機 A 為保護接零，起重機 B 為保護接地。當起重機 B 發(fā)生碰殼時，電流通過 Ｒ'd 和 Ｒ0，形成回路。如同 TT 系統(tǒng)，如果沒有漏電保護器，因為電流不會太大，線路可能不會斷開，但是故障將長時間存在。這時，除了接觸起重機 B 的人員可能有觸電危險，由于零線讀地電壓升到 U0 = UＲ0 /( Ｒ0 + Ｒd ) = 220 × 4 /( 4 + 4) ＞ 50 V ，致使所有接觸起重機 A 的人員都有觸電的危險，如圖 6 所示。
3. 4 起重機重復接地
很多單位做得比較規(guī)范，除了接地線與供電線路地線可靠連接，還在起重機配電柜重復接地，大車軌道重復接地等。重復接地不但降低了起重機漏電時的對地電壓，減輕了零線斷線的危險性，縮短故障時間，也為改善防雷性能起到了重要的作用。
4 起重機接地檢驗中的注意點
4. 1 新裝起重機械應采用四極滑觸線
通常企業(yè)采用三相四線制供電，不管是保護接地的 TT 系統(tǒng)，還是保護接零的 TN 系統(tǒng)，新裝起重機都應采用四極滑觸線。同時，接地線應連到電動葫蘆的控制箱，在起重機安裝前應對安裝單位提出相應要求，安裝單位應按新標準嚴格執(zhí)行。對于定期檢驗的起重機械，如采用三級滑觸線的起重機，至少應按照 GB /T 3811—1983 的要求接地。
4. 2 分清配電系統(tǒng)的接地方式
由起重機電源總開關(guān)進線端電纜的芯數(shù)容易辨別是 3 芯的 IT 系統(tǒng)還是 5 芯的 TN － S 系統(tǒng)，比較容易混淆的是 TT 系統(tǒng)和 TN － C 系統(tǒng)。通常企業(yè)采用三相四線制供電，一般從總配電柜中容易識別，不需要找供電變壓器來確認。當斷路器采用逐級或末端采用漏電保護型開關(guān)時，用電設備采用 TT 供電系統(tǒng)，這時起重機的金屬結(jié)構(gòu)應采用專門的接地線做可靠接地 ( 不同于供電電源的接地) 。若不是 TT 系統(tǒng)，則起重機供電系統(tǒng)采用的為 TN 系統(tǒng)，這時 PE ( 或 PEN) 線需在配電柜重復接地，起重機金屬結(jié)構(gòu)應通過專門的接地線與供電電源的地線可靠連接。
4. 3 同一低壓配電系統(tǒng)中不允許保護接零和保護接地共用
因為在低壓配電系統(tǒng)采用接地和接零保護方式混用時，接地設備漏電時，其他所有接零設備即使不漏電，也會帶來觸電危險。由于 IT 系統(tǒng)應用很少，TT 系統(tǒng)成本太高，TN 系統(tǒng)在我國應用*為普遍。如果起重機接零保護有困難必須采用接地保護 ( TT 系統(tǒng)) 時，只是地面總電源開關(guān)是漏電斷路器是不夠的。起重機上的總斷路器、起重機上所有的分支電源，如照明、控制電源的過電流保護裝置均應是漏電保護器。
4. 4 接地電阻的測量
如果是 TT 系統(tǒng)，直接用鉗形電阻測量儀去夾住接地線，這樣測量的結(jié)果往往比較大，因為起重機的接地線和大車軌道的自然接地通過大地構(gòu)成一個回路，所測的值是起重機的接地電阻和大車軌道自然接地電阻之和。需要用一根導線一端與一個接地電阻較小的接地樁相連，另一端與需要測量的接地線的上樁頭相接，構(gòu)成回路。如果大車軌道有多處接地，直接夾住接地線，讀數(shù)便可近似認為該接地電阻的數(shù)值，接地電阻與漏電保護裝置的動作電流的乘積不大于 50 V。如果是 TN 系統(tǒng)，*好做重復接地，重復接地在降低漏電設備對地電壓、減輕零線斷線的危險性、縮短故障時間等方面起著重要作用，重復接地電阻實測不大于 10 Ω。
5 結(jié)束語
起重機能否按要求良好接地，不但需要起重機設計制造安裝維修單位在源頭上按標準生產(chǎn)，還需要起重機監(jiān)督檢驗人員熟悉接地的相關(guān)標準要求，提高檢驗能力，更需要使用單位高度重視，加強日常檢查和維護，確保起重機接地的可靠。
