1概述

　　2007年3月外高橋港區進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電機組所提供的電能進行工作改為直接利用外電驅動電動機工作。

　　本工程采用的RTG的供電方式是從港區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)，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-電源設備、動力設備)線與相連呢?由此產生RTG采用何種方式進行接地問題。

　　2接地的概念

　　先明確“接地”的概念及其方式。根據《交流電氣裝置的接地DL/T 621-1997》對接地概念的描述：將電力系統或建筑物中電氣裝置、設施的某些導電部分，經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體。通常人體都離不開地球，所以人使用的各種電氣系統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，通過接地線的傳導取得地電位，這就是常說的接地。

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

　　當RTG使用自備柴油發電機驅動時，本身自成系統。它的輪胎屬于絕緣物質，即與大地絕緣，無法與接大地。但若RTC各類電氣系統與金屬機身等電位連接，根據法拉第籠原理(等電位原理)操作人員在設備進行工作時與周邊設備等電位，故不會觸電。當他接觸到已接地的設備時，由于產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(RTC設備)如何和與大地相連的接地系統(外部供電系統)相融合呢?

　　3接地的方式

　　現在就RTG接地方式進行探討：

　　箱式變壓器的接地系統為TN-S制式，如果RTG也采用TN-S制式，可用圖1來進行說明：

　　

　　首先進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行計算。當線路最末端發生單相接地故障，該相-?；芈分?，共有高壓系統、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、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)。

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

　?、俑邏合到yRφp.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內部配電柜前的單相接地故障電流值。

　　根據《低壓配電設計規范(GB50054-95)》，在TN接地型式的配電線路中，保護電器的動作特性應能滿足

　　Zs·Ia≤U0 (2)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(n);

　　Ia——保證保護電器在規定的時間內自動切斷故障回路的電流(A);

　　U0——相線對地標稱電壓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。

　　當短路器作為短路保護電器時，

　　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大于規范要求的安全電壓。

　　

　　所以箱式變壓器的接地系統TN-S制式，發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，明顯與規范要求Id·zs≤50(V)安全電壓不符，故不可執行。針對RTG為移動設備的特性，若采用IT系統接地，可用圖2說明：

　　在TN接地型式的配電線路中，保護電器的動作特性應能滿足

　　Zs·Id≤50V (4)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(Ω);

　　Id——發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結論

　　由于RTG屬于移動設備，當它與外部接地系統如TN-S相連時，應隔離其PE并禁止將PE線與內部設備相連，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，同時RTG內部必須做等電位連接，以提高用電安全水平。

　　參考文獻

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