鋼鐵企業的橋式起重機電氣設備的防火管理具有極其重要的意義。本文對鋼鐵企業橋式起重機電氣火災事故實際案例的原因分析，發現電源供電采用TN-C系統，滑線沿用“三相三線”系統，且從變壓器中性點引出的保護接地中性導體(PEN線)沒有引至吊車滑線上，甚至沒有將PEN線鋪設到現場的滑線受電開關柜處與廠房結構進行可靠連接。根據國家標準對供電系統進行了改造，實踐證明接地系統的設計、安裝和維護在橋式起重機電氣設計和日常管理維護中的至關重要作用。文章提出的起重機接地系統需要注意的技術問題對鋼鐵企業橋式起重機電氣設備消除火災隱患具有一定的參考價值。

鋼鐵企業的橋式起重機長期處于高負荷、高溫、高粉塵等惡劣的生產環境中，且在作業中車體的電氣設備距離熔融金屬較近，導致絕緣老化加速，這些不利因素都給起重機電氣設備的防火管理帶來了諸多難題。因而明確火災事故的起因，采取有效的防范措施，消除電氣火災隱患，是橋式起重機電氣設備管理中需要特別注意的問題。

橋式起重機電氣火災事故成因

電氣設備發生火災的起因

火災的釀成必須具備火源、可燃物和氧氣。電起火一般以異常高溫、電弧或電火花的形式出現，其起因多為短路、連接不良或電氣裝置設計、安裝不當三類情況[1]。

橋式起重機電氣火災事故的起因

在鋼鐵企業中，橋式起重機電氣設備安裝的位置相對封閉，電纜鋪設路徑特殊，車體空間狹小，電氣元件和電纜長期隨車體持續地晃動或振動，同時還存在高溫的熔融金屬噴濺的危險。因此，橋式起重機易發生火災事故的起因包括：電氣元件燒損、線纜過負荷、相間短路、單相接地及熔化的金屬噴濺等。

起重機常用配電系統分類

接地形式

我國在起重機上采用的配電形式有：TN和IT系統。其中TN系統又細分為：TN-C、TN-S、TN-C-S系統，主要用于低壓配電，以TN-S系統最為常用。而IT系統主要應用于中壓供電的橋式起重機，如AC3000 V。

起重機供電滑觸線的數量

三相三線系統由三根相線組成，無中性導體(N線)和接地保護導體(PE線)。改革開放前，我國設計生產的橋式起重機普遍采用此種供電方式。根據國家標準GB/T3811—2008“起重機設計規范”要求，此種供電方式已淘汰。

三相四線系統，由三根相線及一根PE線組成。三相五線系統由三根相線、N線及PE線組成。這兩種供電方式提高了系統的接地可靠性、安全性，目前被廣泛采用。

接地技術的應用與火險故障的發生

接地技術科學應用

在配電系統中，任意一種接地系統都有其優缺點和適用場合。科學地應用接地技術是避免火險事故的保障。只要科學地匹配好相應的保護措施，在實際應用中就不會存在安全隱患，但如果配備不合理，或接地設計和安裝存在問題，則會給日后的安全運行埋下禍根。

火災事故案例分析

某煉鋼廠的爐前原料跨和爐后鑄跨兩個區域內先后有5號、8號225 t起重機因控制屏內電氣設備故障導致火災事故，造成部分控制屏和車體電纜燒毀，被迫停車檢修3~4 d，經濟損失較大。但在火災故障發生時，在電氣元件和電纜嚴重燒損接地的情況下，承擔短路保護的各級斷路器(包括：起重機總斷路器、現場滑線受電斷路器、變電所饋電斷路器)卻沒有一個發揮保護跳閘的作用，沒能切斷故障回路，最終使普通的電氣故障演變成為嚴重的火災事故。

經勘察分析，發現該煉鋼廠電源供電采用TN-C系統，滑線沿用了20世紀70年代建廠之初的“三相三線”系統，且從變壓器中性點引出的保護接地中性導體(PEN線)沒有引至吊車滑線上，甚至沒有將PEN線鋪設到現場的滑線受電開關柜處與廠房結構進行可靠連接。當起重機發生單相接地故障時，故障電流需要通過起重機車體結構(包括車輪)、廠房結構、現場及變電所的接地網，再經變壓器接地電阻回到系統的中性點，如圖1所示。其故障電流Id為：

式中，Id為故障電流，U0為相導體對地電壓(220 V)，Rcr為起重機車體結構(包括車輪)電阻，Rcon為廠房結構的電阻，RG為現場接地網及變電所接地網的電阻，RE為變壓器中性點的對地電阻。
式(1)中，根據規范GB50065—2011要求，變壓器中性點的對地電阻應滿足RE≤4Ω[2]，若其他各電阻按合計10Ω計算，則故障電流Id為15.71 A。

如此小的故障電流自然無法驅動各級斷路器瞬動保護跳閘，但只要很小的故障電流就可以維持故障電弧的穩定，從而導致局部高溫達2000~4000℃[1]，引燃鄰近的電氣元件或電纜，造成火災事故發生。

2008年更新的國家標準GB/T3811—2008“起重機設計規范”要求，起重機供電系統設計嚴禁繼續使用上述“未將地線引至起重機車體”的“三相三線”系統[3]。該企業在隨后的供電系統改造項目中，雖然由于現場條件制約，沒有增設PE線滑觸線，但將供電系統改為了TN-S系統，并將PE線鋪設至現場的滑線受電開關柜處，增設了接地設施，并與廠房結構可靠連接，大大降低了故障回路的接地電阻。

當單相接地故障發生時，因接地電阻小了，從而使故障電流增大，促使斷路器保護跳閘，切斷故障回路電源，避免了火災事故發生。改造后，雖然時常出現因電氣設備故障導致車體斷路器或滑線受電斷路器動作跳閘的現象，但再沒有出現因動力系統接地而導致火災事故的現象發生，長期以來的實際穩定運行也證明了此方法的有效性。

起重機接地系統設計安裝與維護

國家標準對起重機接地技術的要求

國家標準GB/T3811—2008要求，起重機本體金屬結構應與供電線路的地線可靠連接[3]，即必須將PE線從變電所引至吊車滑觸線，并通過集電器將PE線連接至起重機本體，包括小車上應鋪設專用接地線，而不能像過去一樣把廠房及車輪當作PE線，甚至當作PEN線。與此同時，起重機所有電氣設備的外露可導電部位應可靠接地[3]。

起重機接地系統需注意的問題

(1)橋式起重機各金屬結構之間必須要有可靠的電氣連接，當檢修時被損壞后，應立即恢復。(2)當供電系統的相導體出現斷線或接觸不良時，因直接影響起重機的運行，可及時察覺予以修復；而當起重機的保護導體出現故障時，因不影響設備的正常運行，更加隱蔽而不為人知，從而埋下火災的隱患，因此，應定期檢測起重機保護導體的可靠性。(3)在起重機車體上進行局部等電位連接(LEB)可減少故障接觸電壓，不但對防人身電擊具有重要意義，還可以減少接地故障的壓差，可大大減小起火的危險[4]。因此，可在配電室、電氣室、電阻室及司機室等電氣設備集中布置的場所設置局部等電位連接，從而提高起重機預防電氣火災的保護能力，如圖2所示。

結束語

鋼鐵企業的橋式起重機接地系統的設計、安裝和使用維護關系著電氣火災防護的重大問題，必須符合國家標準及相關規范要求，使系統能安全、穩定、持續可靠運行。煉鋼廠對起重機原有供電系統進行改造后，多年來一直保持了安全穩定運行。

文章來源——金屬世界