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塔式起重机保护接地的原理

发布时间:2008-07-02   点击率:1905
在机电系统中触电是一种最基本的险情,如何防止触电、保护人身安全,始终是一个重要的问题。防止触电、确保安全用电的技术措施有两个方面,一是防止直接接触带电体的直接触电;二是防止由于设备绝缘破坏后使金属外壳意外带电而接触外壳引起的间接触电。
塔式起重机作为建筑施工中的常用机械,由于其工作环境较为恶劣,长期的日晒雨淋可能导致电气设备绝缘的失效而发生漏电,因此起重机保护接地显得尤为重要。GB5144-94《塔式起重机安全规程》中第8.1.3条规定:“起重机的金属结构、轨道及所有电气设备的金属外壳……等均须可靠接地”。对规程中“接地”两字不少人在实际工作中望文生义,以为接地就是要直接接到大地,因此安装塔机时,用独立的接地体对金属结构直接进行接地。事实上GB5144-94中所指的“接地”包含保护接地和保护接零两种含义,在具体条件下应采用保护接地还是采取保护接零要根据供电电网的条件决定。
1保护接地的原理
在塔机供电系统中,除某些特殊情况外绝大部分是变压器中性点直接接地系统,其目的是为了满足220V单相用电设备工作电压的要求,在此重点分析TN系统和TT系统。
1.1TN系统
TN保护系统中变压器中性点直接接地,塔机金属结构及电气设备的金属外壳用保护线通过中性线与系统中性点相连,这就是所谓的保护接零,按照中性线与保护线的组合情况,TN系统可分为以下三种形式。
1.1TN-C系统
该系统中保护线PE和中性线N是合一的,如图1所示PEN线。在这种系统中塔机电气设备的金属外壳直接接到保护中性线PEN上,当一相绝缘损坏发生碰壳时,借零线形成相零回路,产生足够大的短路电流,迫使线路上的保护装置(断路器或熔断器)迅速动作,切除故障电源。TN-C系统通常适用于三相负荷较平衡且单相负荷容量较小的场所。

图1TN-C系统原理示意
建筑工地如果存在单相用电设备且三相负荷不平衡,则在中性线上将流过一定的电流,引起中性点偏移。根据电路理论,除非中性线阻抗为零,否则中性线中的电流会引起负载中性点的偏移,中性点偏移后在PEN线上出现图1所示的电位分布。显然设备接地点E离变压器中性点越远,则阻抗越大、电位也就越高;当距离较远而不平衡电流又较大时,完全可能在E点引起较高的电压,也即设备外壳可能带有较高的电压,这就是这种系统中设备外壳经常有麻电感的原因。
从上面分析可知,要避免麻电现象只有尽量将E点前移,前移的极端情况就是下面的三相五线制系统即TN-S系统。