起重机械定期检验规则 对起重机TT 系统的相关规定

阮一晖 蒋元栋 黄 斌
江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院 苏州 215031

摘 要：TT 系统是供电系统中用于间接接触防护的重要接地保护制式。本文分析了起重机TT 系统保护原理，比较了TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》与国家其他相关标准之间关于TT 系统中漏电保护器和接地电阻的规定差异，同时提出了相应建议，以提高起重机械接地系统的安全可靠性和接地工程的经济合理性。

关键词：起重机; TT 系统; 漏电保护器; 接地电阻

中图分类号：TH218 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2018）05-0121-03

0 概述
在相电压220 V/ 线电压380 V 的标称电压供电系统中，为了防止人体受到意外电击（即间接接触防护）和保证电网安全正常运行，通常采用TN、TT 或IT 系统接地保护制式。其中TT 系统也是目前起重机常用的一种接地保护制式，在该系统中所装设的用于间接接触防护的保护电器（以下简称RCD）的动作参数及起重机外露可导电部分的接地电阻是避免人身遭受电击的关键技术指标和具体防护条件。TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》（以下简称《定检规》）中对TT 系统作了相关规定，但与国家其他标准的规定要求存有一定差异。为此，对起重机TT 系统的RCD 动作参数选择及接地电阻的要求提出一些观点。

1 起重机TT 系统保护原理
1.1 TT 系统示意图
起重机TT 系统示意图如图1 所示。该TT 系统中起重机供电电源的中性点N直接接地，即工作接地R 0；起重机的外露可导电部分（起重机金属结构、电气设备金属外壳等金属导电部分）通过保护PE 线与保护接地体R d 连接后直接接地，整个TT 系统中采用RCD 作为系统漏电故障的保护元件。

图1 起重机TT 系统示意图

1.2 TT 系统保护基本原理简析
当起重机发生漏电故障（如供电电源相线碰壳、电气设备因绝缘损坏而漏电），且故障电流达到系统中保护电器（RCD）的额定剩余动作电流值时，RCD 在规定的时间内自动切除起重机的供电电源，同时要求保证RCD 的额定剩余动作电流与起重机外露可导电部分保护接地电阻的乘积不超过安全电压50 V。例如，当供电电源中的相线L3 与起重机外露可导电部分间发生漏电故障时，则故障电流I a 由相线L3 经起重机外露可导电部分 — 保护PE 线 — 保护接地R d — 供电电源工作接地R 0 — 供电电源中性点N构成回路（图1 中虚线回路）。此时，系统中的RCD 即会检测出不平衡电流（剩余电流），亦即故障电流I a；当这一不平衡电流达到RCD的额定剩余动作电流值时，随即促使RCD 在规定的时间内动作，并自动迅速地切断故障电源，以避免起重机外露可导电部分的危险对地电压对人体产生伤害，从而达到间接接触防护的目的。

2 保护接地装置断路分析
2.1 电流对人体的作用
流过人体电流的大小和电流的持续时间是决定人体是否会遭受电击的两大关键因素。通常情况下，当电流越大或电流持续时间越长，则对人体的危害越大，人体遭受电击的可能性也就越大。据相关测试分析得出结论，当流过人体的工频（50 Hz）交流电流超过50 mA，且该电流持续时间超过数秒时，就会对人体产生危害，严重时会有致命危险。

2.2 保护接地装置断路的危险
1）保护接地装置即保护PE 线和保护接地体R d 的总称。保护PE 线的一端通常通过供电电源集电器滑接方式与起重机的外露可导电部分连接，或者直接与起重机上的接地桩进行螺栓连接；而保护PE 线的另一端则一般采用焊接或螺栓连接方式与保护接地体R d 连接。

2）如图2 所示，当采用RCD 的起重机TT 系统因供电电源集电器滑接松动、保护PE 线脱焊或螺栓连接处松动等而导致保护接地装置断路时，若此时恰巧供电电源某相（如相线L3）带电部分碰连起重机的外露可导电部分，则故障电流I a 将通过相线L3 — 起重机外露可导电部分 — 人体— 供电电源工作接地R 0 — 供电电源中性点N 而构成回路（图中虚线回路）。此时，只有当故障电流I a 达到RCD 的额定剩余动作电流值时，RCD 才能在规定的动作时间内切断故障电源。显然，若不对RCD 的动作参数（额定剩余动作电流值、动作时间）加以选择限定，那么人体就极易遭受电击，且在起重机械作业过程中，人体接触吊钩（起重机的金属导电部分）或悬挂于吊钩上的金属重物机会较多，根据这一作业特点又增加了人体遭受电击的可能性。

图2 TT 系统保护接地装置断路示意图

3 《定检规》与其他标准关于TT 系统要求的比较
3.1 《定检规》关于TT 系统的规定
按照《定检规》C8.9.2.2 条关于接地电阻的规定：“采用TT 接地系统时，起重机设置漏电保护装置，电气设备的外露可导电部分（电源保护接地线）的接地电阻不大于4 Ω。”

3.2 GB 14050—2008 关于TT 系统的规定
按照GB 14050—2008《系统接地的型式及安全技术要求》（以下简称GB14050—2008）5.3 款“TT 系统”中的5.3.2 条规定，系统中所装设的用于间接接触防护的保护电器的特性和电气装置外露可导电部分与大地间的电阻值应满足式（1）要求R A· I a ≤ 50V （1）
式中：R A 为电气装置的外露可导电部分与大地间的电阻，Ω； I a 为在系统出现接地故障时保证保护电器能自动动作的电流，A。当保护电器为剩余电流动作保护装置时，式（1）中的 I a 为额定剩余电流动作电流I △ n。

3.3 GB 13955—2005 关于RCD 的规定
按照GB13955—2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》（以下简称GB13955—2005）5.7.1 条规定：手持式电动工具、移动电器、家用电器等设备应优先选用额定剩余动作电流不大于30 mA、一般型（无延时）的剩余电流保护装置。

3.4 比较与建议
1）由上述《定检规》与国家其他相关标准关于TT系统的要求比较可以看出，《定检规》虽然规定了起重机TT 系统应设置漏电保护装置（即RCD），而且也对接地电阻（图1、图2 中保护接地体R d 的接地电阻与保护PE 线连接电阻之和，即公式（1）中的R A 值）作了规定，但是并未对RCD 的额定剩余动作电流与接地电阻的乘积小于等于安全电压50V 作出规定。该电压即为起重机的对地电压（亦即人体接触电压），若不对此进行限定，当起重机发生漏电故障时，该TT 系统也就不能起到间接接触防护作用。因此，建议在《定检规》中能明确该安全电压值的要求。

2） 《定检规》未对RCD 的额定剩余动作电流值及保护器动作型式作出规定。鉴于电力驱动起重机普遍具有水平移动搬运重物的作业特性，故通常可将其视同为移动电器。建议TT 系统起重机RCD 的动作参数应按照GB 13955—2005 关于移动电器的RCD 动作参数规定要求加以选择，即选用额定剩余动作电流不大于30mA的无延时型（目前产品一般为≤ 0.1 s 的瞬时动作型）RCD。这样，当TT 系统出现保护接地装置断路且起重机又发生漏电故障时，便可大大减轻或避免人体遭受电击而造成伤亡的可能性。

3）《定检规》关于“采用TT 接地系统时，电气设备的外露可导电部分（电源保护接地线）的接地电阻不大于4 Ω。”这一要求笔者认为过于严格，且实际意义并不大，同时又缺乏相关标准为基础依据。而GB14050—2008 则要求RCD 的额定剩余动作电流与接地电阻的乘积小于等于安全电压50 V。这样，当TT 系统选用额定剩余动作电流不大于30 mA 的RCD 时，其接地电阻确定范围的宽泛度显而易见，这对于土壤电阻率较高、接地电阻难以达标的地区是有利的。接地电阻固然越小越好，但要取决于具体的系统接地保护制式和安全运行条件；对其要求过高则势必会浪费大量的人力、物力和财力（降低接地电阻的施工方法有：接地体延长法、化学处理法等）。因此，建议对于TT 系统起重机，只要选用额定剩余动作电流不大于30 mA 的RCD，并同时满足额定剩余动作电流与接地电阻的乘积小于等于安全电压50 V 即可。

4 小结
TT 系统是起重机重要的系统接地保护制式，它在防止人体遭受电击的间接接触防护中具有举足轻重的作用。在TT 系统中，对RCD 动作参数的选择和接地电阻的要求是保证人身和设备安全的前提。通过对《定检规》与国家其他相关标准关于TT 系统相关参数要求的比较，提出一些看法和建议，其目的是为了能更好地开展起重机检验工作。

参考文献
[1] TSG Q7015—2016 起重机械定期检验规则. 特种设备安全技术规范[S].
[2] GB 14050—2008 系统接地的型式及安全技术要求[S].
[3] GB 13955—2005 剩余电流动作保护装置安装和运行[S].