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　　1概述

　　2007年3月外高橋港區(qū)進(jìn)行輪胎式集裝箱起重機(簡稱RTG)油改電項目，RTG由自身配置的柴油發(fā)電機組所提供的電能進(jìn)行工作改為直接利用外電驅(qū)動電動機工作。

　　本工程采用的RTG的供電方式是從港區(qū)變電所供電至箱式變電所，箱式變電所就近布置在RTC軌道處(不影響其工作的范圍內(nèi))，然后由箱式變電所供電至供電鐵塔(鐵塔間距150m，其間由滑觸線連接)，RTG通過搭接線與母線排連接，由此得電工作。

　　RTG屬于移動設(shè)備，其與地面接觸的部分為輪胎，屬于絕緣材料(與軌道龍門吊不同)。箱式變電所接地方式為"IN—S制式，那么鐵塔上的封閉母線排能否與PE(Power-Equipment-電源設(shè)備、動力設(shè)備)線與相連呢?由此產(chǎn)生RTG采用何種方式進(jìn)行接地問題。

　　2接地的概念

　　先明確“接地”的概念及其方式。根據(jù)《交流電氣裝置的接地DL/T 621-1997》對接地概念的描述：將電力系統(tǒng)或建筑物中電氣裝置、設(shè)施的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線連接至接地極。這里的接地極的含義是埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。通常人體都離不開地球，所以人使用的各種電氣系統(tǒng)都以大地的電位為參考電位，為此需打接地極用做與大地連接的接地端子，通過接地線的傳導(dǎo)取得地電位，這就是常說的接地。

　　隨著電氣技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)時對接地賦予新的涵義，即與代替大地的導(dǎo)體相連接也是接地。例如飛機上的各類電氣設(shè)施是無法接大地的，它的接地就是接代替大地的導(dǎo)體——飛機的金屬身，這時所取的參考電位是機身的電位。

　　當(dāng)RTG使用自備柴油發(fā)電機驅(qū)動時，本身自成系統(tǒng)。它的輪胎屬于絕緣物質(zhì)，即與大地絕緣，無法與接大地。但若RTC各類電氣系統(tǒng)與金屬機身等電位連接，根據(jù)法拉第籠原理(等電位原理)操作人員在設(shè)備進(jìn)行工作時與周邊設(shè)備等電位，故不會觸電。當(dāng)他接觸到已接地的設(shè)備時，由于產(chǎn)生電位差就有觸電的危險。

　　而如今RTG由外來電源供電，其本身的接地形式的平衡將被打破，一個本身不與大地相連的接地系統(tǒng)(RTC設(shè)備)如何和與大地相連的接地系統(tǒng)(外部供電系統(tǒng))相融合呢?

　　3接地的方式

　　現(xiàn)在就RTG接地方式進(jìn)行探討：

　　箱式變壓器的接地系統(tǒng)為TN-S制式，如果RTG也采用TN-S制式，可用圖1來進(jìn)行說明：

　　

　　首先進(jìn)行單相接地故障電流的計算。

　　單相接地故障電流要按照相一?；芈愤M(jìn)行計算。當(dāng)線路最末端發(fā)生單相接地故障，該相-?；芈分?，共有高壓系統(tǒng)、變壓器、低壓母線、低壓電纜、滑觸線等五種阻抗元件，單相接地故障電流：

　　

　　(1)

　　式中，Rφp——回路各元件相保電阻之和，即Rφp=Rφp.s+Rφp.t+Rφp.m+Rφp.l+Rφp.x;

　　Xφp——回路各元件相保電抗之和，即Xφp=Xφp.s+Xφp.t+Xφp.m+Xφp.l+Xφp.x;

　　其中的Rφp.s、Rφp.tR、Rφp.m、Rφp.l、Rφp.x，分別為前述的高壓系統(tǒng)、變壓器、低壓母線、低壓電纜、滑觸線之相保電阻(Xφp含義類似，不重述)。

　　《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊(第三版)》中的表4-28~表4-34，就本工程實例而言：

　?、俑邏合到y(tǒng)Rφp.s=0.05mΩ，Xφp.s=0.53mΩ。

　?、?250kVA變壓器Rφp.t=1.23mΩ，Xφp.t=5.63mΩ。

　?、鄣蛪耗妇€Rφp.m=7.3mΩ，Xφp.m=3.78mΩ。

　?、艿蛪弘娎|Rφp.l=85.5mΩ，Xφp.l=134mΩ。

　?、莼|線Rφp.x=0.42×300=126mΩ，相保電抗Xφp.x=0.57×300=171(mΩ)。

　　因此，回路總相保電阻Rφp=0.05+1.23+7.3+85.5+126=220008(mΩ)，總相保電抗Xφp=0.53+5.63+3.78+134+171=314.94(mΩ)。于是，

　　

　　，此即本工程實例中，RTG內(nèi)部配電柜前的單相接地故障電流值。

　　根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范(GB50054-95)》，在TN接地型式的配電線路中，保護(hù)電器的動作特性應(yīng)能滿足

　　Zs·Ia≤U0 (2)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(n);

　　Ia——保證保護(hù)電器在規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷故障回路的電流(A);

　　U0——相線對地標(biāo)稱電壓220(V)。

　　由于輪胎吊本身不與大地接地，此時的接地電流Id經(jīng)過人體沿PE線回到接地電阻Ra，此時的接地故障回路阻抗Zs≌338mΩ。

　　當(dāng)短路器作為短路保護(hù)電器時，

　　Id≥1.3Ia (3)

　　已知Id=1.04kA，代入(3)式得Ia=800A

　　將Ia=800A，Zs≌4.1Ω，得到接觸電壓Ut=270V大于規(guī)范要求的安全電壓。

　　

　　所以箱式變壓器的接地系統(tǒng)TN-S制式，發(fā)生接地故障時的接觸電壓Ut為故障電流Id在接地極Ra和PE線上的電壓降Id(Ra+ZPE)，其值約百伏左右，明顯與規(guī)范要求Id·zs≤50(V)安全電壓不符，故不可執(zhí)行。針對RTG為移動設(shè)備的特性，若采用IT系統(tǒng)接地，可用圖2說明：

　　在TN接地型式的配電線路中，保護(hù)電器的動作特性應(yīng)能滿足

　　Zs·Id≤50V (4)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(Ω);

　　Id——發(fā)生第一次接地故障時的故障電流(A);

　　圖2中隔離變壓器用來消除PE線電流，接地短路電流仍為Id=1.04kA，圖2中Ut僅為Id×ZPE，接地故障回路阻抗Zs為PE線阻抗，Zs≌31.5mΩ，接觸電壓Ut=1.04×31.5=32.76V。

　　所以RTG采用IT接地型式時，由于ZPE<

　　4結(jié)論

　　由于RTG屬于移動設(shè)備，當(dāng)它與外部接地系統(tǒng)如TN-S相連時，應(yīng)隔離其PE并禁止將PE線與內(nèi)部設(shè)備相連，因為外部電源與RTG參照零電位不同。接地方式宜采用IT系統(tǒng)，同時RTG內(nèi)部必須做等電位連接，以提高用電安全水平。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院等.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊(第三版)[M].北京：水利電力出版社.2005：920—925