為了確保起重機械安全，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2002年12月1日頒布施行了《起重機械監(jiān)督檢驗規(guī)程》并在第6.7.2重要項目中對金屬結(jié)構(gòu)的接地提出了要求：“當(dāng)起重機供電電源為中性點直接接地的低壓系統(tǒng)時，整體金屬結(jié)構(gòu)的接地型式應(yīng)采用TN或TT接地系統(tǒng)。接地電阻不大于412;零線重復(fù)接地的接地電阻不大于10Ω。采用TT接地系統(tǒng)時，起重機金屬結(jié)構(gòu)的接地電阻與漏電保護器動作電流的乘積應(yīng)不大于50V”。而要想做到正確地對《檢規(guī)》中第6.7.2重要項目的檢測就必須弄清楚有關(guān)接地電阻的概念和起重機械接地電阻測量的特點，本文就接地電阻的概念、接地電阻的測量、測量接地電阻時應(yīng)注意的事項和起重機械接地電阻的測量與安全作一些介紹。

1 接地電阻的概念

與大地緊密接觸并形成電氣連接的一個或一組導(dǎo)體，叫接地極。通過接地極與大地相連接，稱之為接地。接地按用途分，有防雷接地、防靜電接地、防觸電接地、工作接地、零線的重復(fù)接地、還有邏輯接地。工頻電流或沖擊電流從接地極向周圍大地流散時，土壤呈現(xiàn)的電阻稱為接地電阻。

通過接地極流入大地的電流作半球形散開，半球形的球面，在距接地極越遠(yuǎn)，電阻越小，20m以外的地方，已無電阻的存在，也就無電壓降了。20m以外的地方，電位等于零，稱為電氣上的零電位，也稱地電位。在接地體分布密集的地方很難找到電氣上的接地。

在電子設(shè)備的各級電路中，有一個參考電位，這個電位稱為邏輯地。它可以是電子設(shè)備的機殼、底座、印刷電路板的地線、建筑物內(nèi)總接地端子、接地干線。邏輯地，可以與大地相連接，也可以不連接，邏輯地沒有接地電阻的概念。

接地電阻的數(shù)值等于接地極的對地電位與通過接地極的接地短路電流的比。所謂接地電阻是表征工頻電流或沖擊電流通過接地極向周圍大地流散的能力。接地電阻愈小，流散愈快。接地電阻不能用從接地極到大地某點的電阻來表達，因此，不能用歐姆表測量接地電阻。

可以認(rèn)為，接地電阻雖然具有直流電阻相同的量綱，但實際上是土壤電阻率ρ與電容的比率乘以介電系數(shù)ε，因此，確切地說，接地電阻應(yīng)稱為接地阻抗。同時，由于接地電阻R含有電容C這一分量。因此，測量時，不能使用直流電源。也不宜使用功率法來測量，用功率法的指示值只反映電阻分量。而且一般功率法的誤差與功率因數(shù)COSφ有關(guān)。隨著COSφ的降低，誤差較大。接地電阻的阻抗角一般都是在φ=cos-1(0.5—0.7)之間，因此，不宜使用功率法來測量。由此可見，接地電阻與一般導(dǎo)體的電阻R=P?L/S的物理概念是不一樣的。其值與土壤電阻率p和介電系數(shù)ε的乘積成正比，與電容C成反比，而與接地裝置內(nèi)部的引線長度無關(guān)。

2 接地電阻的測量

(1)測量原理

接地裝置工頻接地電阻的數(shù)值，等于接地裝置的對地電壓與通過接地裝置流入大地中的工頻電流的比值，因此測量接地電阻必須測量接地裝置的對地電壓和流入大地中的工頻電流。接地裝置的對地電壓是指接地裝置與大地中電流場的實際的零電位區(qū)之間的電位差。因此，必須在接地體中通過流人大地中的工頻電流，電源的一端接在接地裝置上，另一端接在能與被測接地極構(gòu)成回路的輔助電流接地極上。電壓表的一端接在接地裝置上，另一端接在處于實際的零電位區(qū)的電壓接地極上。

由于，單根接地極的零電位區(qū)在距單根接地極20m以外的地方，同時電流接地極與電壓接地極避免相互干擾，電壓接地極必須設(shè)在距離被測接地極和電流接地極20m以外的地方，因此，被測單根接地極、電流接地極、電壓接地極三者應(yīng)成20m～40m的直線布極方法。而測量的電流不能過小，但也沒有必要大到接近系統(tǒng)實際短路電流的數(shù)值，一般采用實際短路電流的20%;電源應(yīng)為獨立電源，其容量約為5KvA~10KVA;電源電壓應(yīng)在65V～220V，一般可采用交流電焊機的次級作為電源。

接地電阻測量儀，它一般也輸出一個空載電壓為6V的交流電源，電流為恒定10A或25A的交流源加到被測兩點間，該儀器可測出兩點間的電壓降，并根據(jù)歐姆定律，直接顯示出被測兩點間的電阻。

(2)測量方法

①電壓表一電流表法：

適合測量小于0.5Ω的接地裝置。當(dāng)接地裝置是單根接地極時，其被測單根接地極、電流接地極、電壓接地極三者應(yīng)成20m～40m的直線布極方法。

當(dāng)接地裝置是接地網(wǎng)時，其被測接地網(wǎng)G、電流接地極C、電壓接地極P三者也應(yīng)成直線布極方法。電流接地極c與被測接地網(wǎng)G的邊緣的距離應(yīng)為DGC=(4～5)D，被測接地網(wǎng)G與電壓接地極P的距離應(yīng)為DGP=(0.5～0.618)DGC，D為被測接地網(wǎng)G的對角線最大長度。電壓接地極P放在地中電流場的實際的零電位區(qū)，想找到地中電流場的實際的零電位區(qū)，可以把電壓接地極P沿GC的連線方向移動三次，每次移動的距離約為GC的5%，測量PG之間的電壓。如果電壓表的三次指示值之間的誤差不超過5%，則可以把中間的位置作為測量用的電壓極的位置。電壓表指示數(shù)值與電流表指示數(shù)值的商即為被測接地網(wǎng)G的接地電阻。

②接地電阻測量儀的測量方法：

用接地電阻測量儀測量接地電阻時，產(chǎn)品說明干要求采用20m~40m的布極方法。接地電阻測量儀都配有20m、40m的專用線。為了消除互電阻的影響，電壓接地極P與電流接地極c的距離不小于20m。如電流接地極c距電壓接地極P的以外是建筑物，電流接地極C無法布置。電流接地極C和電壓接地極P可以布置在被測接地網(wǎng)G的兩側(cè);或電流接地極C和電壓接地極P、被測接地網(wǎng)G三者成三角形，每邊長為20m。

當(dāng)被測接地網(wǎng)G的周圍都是瀝青或混凝土路面，可將兩塊平整鋼(250mm×250mm)放在路面上，之間澆水。測試夾夾在鋼板上。也可在路面上放一些能存住水的布質(zhì)物料。帶水的布質(zhì)物料裹住輔助接地極;也可采取在路面上堆沙放水的方法，將輔助接地極放在沙堆的水坑中。電流接地極C和電壓接地極P的接地電阻不能很大，一般100Ω左右，不影響誤差。

3 測量接地電阻時應(yīng)注意的安全事項

(1)電壓極必須處在被測接地體電流極的零電位點上，電壓極的附近(20m)之內(nèi)不能有與被測接地體電流極相連的接地體。

(2)不要在接地網(wǎng)中進行接地電阻的測量。

(3)不要在雨中、或雨后馬上進行接地電阻的測量。

(4)在測量接地電阻前應(yīng)將零線從接地體上拆下。

(5)當(dāng)出現(xiàn)接地通零時不進行接地電阻的測量。

4 起重機械接地電阻測量的特點

起重機械的供電電源一般采用380V/220V的低壓系統(tǒng)。一般分為TN和TT系統(tǒng)(中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng))和IT系統(tǒng)(中性點不接地或經(jīng)1000Ω接地的低壓供電系統(tǒng))。

(1)TN系統(tǒng)(中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng))。

GBJ65—1983《工業(yè)與民用電力裝置接地設(shè)計規(guī)范》4.2.2條規(guī)定：中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)中，架空線路的干線的終端以及沿線每1km處，零線應(yīng)重復(fù)接地。電纜或架空線在引入車間或大型建筑物處，零線應(yīng)重復(fù)接地(但距接地點不超過50m者除外)。若室內(nèi)配電屏、控制屏有接地裝置時，也可將零線接在接地裝置上。低壓線路零線每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不大于10Ω。在電力設(shè)備接地裝置的接地電阻允許1012的電力網(wǎng)中，每一重復(fù)接地電阻不應(yīng)超過300，但重復(fù)接地不應(yīng)少于3次。零線的重復(fù)接地應(yīng)充分利用自然接地體。

GBJ65—1983《工業(yè)與民用電力裝置接地設(shè)計規(guī)范》4.2.1條規(guī)定：低壓電力設(shè)備接地裝置的接地電阻，不宜超過4Ω。使用同一接地裝置的并列運行的發(fā)電機、變壓器等電力設(shè)備，當(dāng)其總?cè)萘坎怀^100KVA時，接地電阻不宜大于10Ω。

重復(fù)接地的接地電阻不大于10Ω。應(yīng)按GBJ65—1983《工業(yè)與民用電力裝置接地設(shè)計規(guī)范》4.2.2條規(guī)定理解，它不是起重機的接地電阻。TN系統(tǒng)中，未規(guī)定電氣設(shè)備接零的同時必須與接地極相連。實際上車間都采用了環(huán)形接地網(wǎng)，零線接在環(huán)形接地網(wǎng)上，或電氣設(shè)備與環(huán)形接地網(wǎng)相連又與零線相連。此時環(huán)形接地網(wǎng)的接地電阻也應(yīng)測量，它應(yīng)是零線的重復(fù)接地電阻。

GB14050—1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》的第4.2條中規(guī)定了TN系統(tǒng)的技術(shù)要求。在這個系統(tǒng)中，橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)接零線，漏電時起重機的總電源短路保護動作，切斷故障電源。TN系統(tǒng)中零線應(yīng)重復(fù)接地，此時，系統(tǒng)中有兩個接地電阻，一個是中性點工作接地電阻，按GBJ65—1983規(guī)定，不大于4Ω，它由供電部門負(fù)責(zé);另一個就是零線重復(fù)接地電阻，按GBJ65—1983規(guī)定，不大于10Ω。

(2)TT系統(tǒng)(中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng))。

GBl4050—1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》的第4.3條中規(guī)定了TT系統(tǒng)的技術(shù)要求。在這個系統(tǒng)中，橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)與獨立于中性點的接地極相連接，即橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)采用接地保護，按GB14050—1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》的第4.3.2條的規(guī)定，這個接地電阻應(yīng)不大于50/In(其中：In為系統(tǒng)出現(xiàn)相線與橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)相碰的故障時保護電器的動作電流)。因為在這個系統(tǒng)中，橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)采用接地保護。同時，必須設(shè)漏電保護器，此時，In應(yīng)為漏電保護器的額定漏電動作電流，這個電流與接地保護的接地電阻的乘積應(yīng)不大于50V;但上述標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定接地電阻的數(shù)值，100MA的漏電保護器的額定漏電動作電流，R≤500Ω，200MA的漏電保護器的額定漏電動作電流，R≤25012，500MA的漏電保護器的額定漏電動作電流R≤100Ω;同時，這個接地電阻還應(yīng)有在漏電保護器失效時，有降低橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)上對地電壓的作用。因此，這個接地電阻一般應(yīng)不大于2Ω～4Ω。國外規(guī)定這個接地電阻不大于500Ω。在TT系統(tǒng)中，電氣設(shè)備應(yīng)與獨立于電源的接地極相連，所以這個接地極的接地電阻應(yīng)當(dāng)進行測量。

(3)IT系統(tǒng)(中性點不接地或經(jīng)1000Ω接地的低壓供電系統(tǒng))。

GB14050—1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》的第4.4條中規(guī)定了IT系統(tǒng)的技術(shù)要求。在這個系統(tǒng)中，橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)采用接地保護，按GB14050—1993《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》的第4.4.2條的規(guī)定，這個接地電阻應(yīng)不大于50/In(其中：In為系統(tǒng)發(fā)生相線與橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)相碰的第一次接地故障時，橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)的接地短路電流)，但上述標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定接地電阻的數(shù)值。在接地電阻上的電壓應(yīng)不大于50v。因此IT系統(tǒng)第一次接地故障時的安全條件是，IdRd≤50;Id是第一次接地故障電流，Rd是電氣設(shè)備接地電阻。此時不必切除供電。

在IT系統(tǒng)中，一般有三種不同情況應(yīng)當(dāng)引起重視：

①供電半徑不大于1km時，電源的中性點不接地，電氣設(shè)備應(yīng)與接地極相連，這個接地極的接地電阻R應(yīng)測量。且應(yīng)滿足：3 RU/(3 R+r)≤50，r是相線對地電阻。按規(guī)定：r≥0.38MΩ，R≤50012即可滿足IT系統(tǒng)第一次接地故障時的安全條件。為了使相線對地電阻r下降后也能滿足IT系統(tǒng)第一次接地故障時的安全條件，一般要求R≤2Ω～4Ω，礦山一般要求R≤2Ω。

②電源的中性點經(jīng)1000Ω的電阻接地，電氣設(shè)備與獨立于電源的接地極相連，兩個或幾個電氣設(shè)備共用一個接地極，這個接地極的接地電阻應(yīng)測量，R≤29412即可滿足IT系統(tǒng)第一次接地故障時的安全條件。為了防止接地電阻r增大后不能滿足IT系統(tǒng)第一次接地故障時的安全條件，一般要求尺≤2Ω~4Ω，礦山一般要求R≤2Ω。

③電源的中性點經(jīng)1000Ω的電阻接地，電氣設(shè)備與電源的中性點1000Ω的電阻共用一個接地極接地，這個接地極的接地電阻不必測量。因第一次接地故障時這個接地極的接地電阻不流過接地電流，只檢查電氣設(shè)備與1000Ω電阻之間的連接線不斷線就行了。

第二次異相接地故障時，電氣設(shè)備都各自單獨接地時，故障電路成TT系統(tǒng)型式，電源為兩相電源即線電壓。系統(tǒng)中的電阻是兩個設(shè)備的接地電阻，與中性點無關(guān)。TT系統(tǒng)型式應(yīng)采用漏電保護器切除第二次異相接地故障電源。這幾個接地電阻R分別與漏電保護器的額定動作電流的乘積應(yīng)不大于50V，這也是IT系統(tǒng)第二次異相接地故障時的安全條件之一。由于IT系統(tǒng)第一次接地故障的安全條件是，IdRd≤50，Id是第一次接地故障電流，Rd是電氣設(shè)備接地電阻。第二次異相接地故障時，要滿足：InDd≤50，In是漏電保護器的額定動作電流，Rd是電氣設(shè)備接地電阻。因為，要求第一次接地故障時，漏電保護器不動作，即，d≤In≤1000MA。由于IT系統(tǒng)第一次接地故障時一般要求尺≤50Ω，完全可滿足，InRd≤50的安全要求。

IT系統(tǒng)中，兩個或幾個電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分用接地線連接在一起后共同使用一個接地極，在出現(xiàn)第二次異相接地故障時，這個共同接地極中不流過接地電流，因此，不必校驗這個共同接地電阻與漏電保護器的額定動作電流的乘積不大于50V。

因此，IT系統(tǒng)中，只測量電氣設(shè)備接地電阻。

IT系統(tǒng)第一次接地故障的安全條件是，IdRd≤50，Id是第一次接地故障電流，Rd是電氣設(shè)備接地電阻。

第二次異相接地故障，電氣設(shè)備單相接地時，要滿足：InRd≤50，In是漏電保護器的額定動作電流，Rd是電氣設(shè)備接地電阻。共同接地時不校驗。

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文章名稱：《起重機械接地電阻測量與安全》

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