1概述

　　2007年3月外高桥港区进行轮胎式集装箱起重机(简称RTG)油改电项目，RTG由自身配置的柴油发电机组所提供的电能进行工作改为直接利用外电驱动电动机工作。

　　本工程采用的RTG的供电方式是从港区变电所供电至箱式变电所，箱式变电所就近布置在RTC轨道处(不影响其工作的范围内)，然后由箱式变电所供电至供电铁塔(铁塔间距150m，其间由滑触线连接)，RTG通过搭接线与母线排连接，由此得电工作。

　　RTG属于移动设备，其与地面接触的部分为轮胎，属于绝缘材料(与轨道龙门吊不同)。箱式变电所接地方式为"IN—S制式，那么铁塔上的封闭母线排能否与PE(Power-Equipment-电源设备、动力设备)线与相连呢?由此产生RTG采用何种方式进行接地问题。

　　2接地的概念

　　先明确“接地”的概念及其方式。根据《交流电气装置的接地DL/T 621-1997》对接地概念的描述：将电力系统或建筑物中电气装置、设施的某些导电部分，经接地线连接至接地极。这里的接地极的含义是埋入地中并直接与大地接触的金属导体。通常人体都离不开地球，所以人使用的各种电气系统都以大地的电位为参考电位，为此需打接地极用做与大地连接的接地端子，通过接地线的传导取得地电位，这就是常说的接地。

　　随着电气技术的进步，现时对接地赋予新的涵义，即与代替大地的导体相连接也是接地。例如飞机上的各类电气设施是无法接大地的，它的接地就是接代替大地的导体——飞机的金属身，这时所取的参考电位是机身的电位。

　　当RTG使用自备柴油发电机驱动时，本身自成系统。它的轮胎属于绝缘物质，即与大地绝缘，无法与接大地。但若RTC各类电气系统与金属机身等电位连接，根据法拉第笼原理(等电位原理)操作人员在设备进行工作时与周边设备等电位，故不会触电。当他接触到已接地的设备时，由于产生电位差就有触电的危险。

　　而如今RTG由外来电源供电，其本身的接地形式的平衡将被打破，一个本身不与大地相连的接地系统(RTC设备)如何和与大地相连的接地系统(外部供电系统)相融合呢?

　　3接地的方式

　　现在就RTG接地方式进行探讨：

　　箱式变压器的接地系统为TN-S制式，如果RTG也采用TN-S制式，可用图1来进行说明：

　　

　　首先进行单相接地故障电流的计算。

　　单相接地故障电流要按照相一保回路进行计算。当线路最末端发生单相接地故障，该相-保回路中，共有高压系统、变压器、低压母线、低压电缆、滑触线等五种阻抗元件，单相接地故障电流：

　　

　　(1)

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

　　Xφp——回路各元件相保电抗之和，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，分别为前述的高压系统、变压器、低压母线、低压电缆、滑触线之相保电阻(Xφp含义类似，不重述)。

　　《工业与民用配电设计手册(第三版)》中的表4-28~表4-34，就本工程实例而言：

　　①高压系统Rφp.s=0.05mΩ，Xφp.s=0.53mΩ。

　　②1250kVA变压器Rφp.t=1.23mΩ，Xφp.t=5.63mΩ。

　　③低压母线Rφp.m=7.3mΩ，Xφp.m=3.78mΩ。

　　④低压电缆Rφp.l=85.5mΩ，Xφp.l=134mΩ。

　　⑤滑触线Rφp.x=0.42×300=126mΩ，相保电抗Xφp.x=0.57×300=171(mΩ)。

　　因此，回路总相保电阻Rφp=0.05+1.23+7.3+85.5+126=220008(mΩ)，总相保电抗Xφp=0.53+5.63+3.78+134+171=314.94(mΩ)。于是，

　　

　　，此即本工程实例中，RTG内部配电柜前的单相接地故障电流值。

　　根据《低压配电设计规范(GB50054-95)》，在TN接地型式的配电线路中，保护电器的动作特性应能满足

　　Zs·Ia≤U0 (2)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(n);

　　Ia——保证保护电器在规定的时间内自动切断故障回路的电流(A);

　　U0——相线对地标称电压220(V)。

　　由于轮胎吊本身不与大地接地，此时的接地电流Id经过人体沿PE线回到接地电阻Ra，此时的接地故障回路阻抗Zs≌338mΩ。

　　当短路器作为短路保护电器时，

　　Id≥1.3Ia (3)

　　已知Id=1.04kA，代入(3)式得Ia=800A

　　将Ia=800A，Zs≌4.1Ω，得到接触电压Ut=270V大于规范要求的安全电压。

　　

　　所以箱式变压器的接地系统TN-S制式，发生接地故障时的接触电压Ut为故障电流Id在接地极Ra和PE线上的电压降Id(Ra+ZPE)，其值约百伏左右，明显与规范要求Id·zs≤50(V)安全电压不符，故不可执行。针对RTG为移动设备的特性，若采用IT系统接地，可用图2说明：

　　在TN接地型式的配电线路中，保护电器的动作特性应能满足

　　Zs·Id≤50V (4)

　　Zs——接地故障回路的阻抗(Ω);

　　Id——发生第一次接地故障时的故障电流(A);

　　图2中隔离变压器用来消除PE线电流，接地短路电流仍为Id=1.04kA，图2中Ut仅为Id×ZPE，接地故障回路阻抗Zs为PE线阻抗，Zs≌31.5mΩ，接触电压Ut=1.04×31.5=32.76V。

　　所以RTG采用IT接地型式时，由于ZPE<

　　4结论

　　由于RTG属于移动设备，当它与外部接地系统如TN-S相连时，应隔离其PE并禁止将PE线与内部设备相连，因为外部电源与RTG参照零电位不同。接地方式宜采用IT系统，同时RTG内部必须做等电位连接，以提高用电安全水平。

　　参考文献

　　[1]中国航空工业规划设计研究院等.工业与民用配电设计手册(第三版)[M].北京：水利电力出版社.2005：920—925