浅析烟草设备的电气接地安全

时间：2024-07-06

熊先云，石英，欧阳庆荣，钟清伟

（江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂，江西吉安 343100）

随着烟草行业在我国的日益发展，越来越多的烟草设备随之被研发出来，这对设备的电气安全提出了更高的要求。电气接地就是指在安装电气设备的时候，通过接地线将用电设备的中性点、外壳或其他可导电部分与接地装置进行电气连接。对设备进行电气接地的目的是要保护用电设备、同时防止触电事故发生。通常对电气设备的外壳或者其他可导电部分进行接地，把设备出现的噪声电流或者故障电流导入大地。接地安全是电气设备安全平稳运行的关键，其关乎着从业人员的人身安全及设备的运行安全。因此，在设备的安装过程中就需考虑到设备的接地问题，做好设备接地工作，将事故隐患消除在萌芽之中。要做好设备的接地工作，首先就要认识接地系统，重视接地安全。

1 接地系统的分类

接地系统指的是电力系统及用电设备的中性点、裸露的导电部分等部位通过导体与大地相连接而构成的一个系统。它在电力、计算机、工业等领域应用广泛，其目的就是防止触电事故的发生，同时确保用电设备安全运行。

1.1 按接地保护形式的分类

接地系统按其保护形式主要包括IT，TT，TN 3 种形式，并且其中的TN 系统又可以分为TN-C，TN-S，TN-C-S 3 种情况，各系统的网络连接见图1。

图1 接地系统网络连接图（续）

图1 接地系统网络连接图

IT 系统的电源侧没有工作接地，其有着较优的供电可靠性和安全性，通常应用在供电要求较高的场所。在TT 系统中，其电源中性点与地直接相连，同时用电设备的外露导电部分也是与地直接相连，但二者接地相互独立，该系统接地短路电阻高，电磁干扰小，安全可靠。在TN 系统中，其电源中性点与TT 系统一样与地直接相连，同时用电设备的外露导电部分直接与电源中性点进行电气连接。TN-C 接地方式对线路的损害较高，若企业在生产过程中时有发生断电情况，则需要避免选用TN-C系统, 以免造成巨大损失及严重后果。在TN-C 系统中，PE 线（保护线）与N 线（零线）共用，由于其安全性能低，可应用场合不多。在TN-S 系统中，其PE 线和N 线独立应用，配电网络较复杂，整体费用较高[1]，但从安全性来说，TN-S 系统最安全。TN-C-S 系统则综合了TN-C 系统和TN-S 系统的特点，提高了作业人员和用电设备的安全性。总的来说，没有完美的接线系统，企业在选择接地系统时，应根据企业实际，选择合适的接地系统[2]。

1.2 按接地性质的分类

接地系统根据其接地性质的不同可以归纳为正常接地与故障接地。

正常接地通常包括工作接地与保护接地这两种情况。工作接地还可以叫做系统接地，它是根据供电系统正常运行的需求，将电网某一点进行接地，图1 中电源端（变压器低压侧）的接地方式就是这种情况。保护接地也叫做安全接地，它是将用电设备的金属外壳及与其相连的带电部位与大地相连，以避免带电的设备外壳危及人员和设备的安全，图1 中的用电设备端采用的就是保护接地。

此外，正常接地的范畴还包括防静电接地、防雷接地、重复接地等情况。其中防静电接地主要用来防止静电对易燃油、可燃性粉尘、天然气储罐等场合造成危险而设，同时大部分电子企业为降低静电释放对产品造成损害也采取该接地方式。防静电接地主要有直接接地、间接接地、跨接接地3 种形式。防雷接地主要由接闪器（如避雷针）、引下线、接地线、接地网、接地电阻等部分组成，其通过接闪器吸引雷电形成雷击电流，再通过引下线将雷击电流泄放至大地，以保护建筑物及建筑物内人员和电气设备的安全。雷击放电可等同于一个电流源，防雷接地电阻越小，对建筑、设备的危害也越小。重复接地应用在中性点直接接地的系统中，在其零干线上多处用金属导线进行对地连接。对零线进行重复接地可以缩短故障时间，减少损耗。当保护零线因故断开后，如果设备相线与外壳相连，零线的重复接地可以降低设备外壳的对地电压，从而降低人员触电事故的概率。但需注意的是，TN-S 系统中的零线是不允许使用重复接地的，因为这会影响漏电保护功能。

故障接地又叫做接地故障，在这种情况下，带电导体与大地发生意外连接，极易引起间接触电事故，且易产生电弧和电火花，进而引发火灾事故，危及设备和人身的安全。电力系统中的单相接地故障就属于常见的故障接地，在这种情况下，虽然系统三相线电压仍处于对称状态运行，但系统不能长时间处于非正常状态运行，这是由于正常的另外两相对地电压将变成原先的倍，这对线路绝缘较弱的环节构成了较大威胁，进而易使其他非故障相引发短路故障，造成更大的破坏。

2 电气接地的重要性及其原则

2.1 电气接地的重要性

第一，合理的电气接地方式能够防止电击伤害。合理地将电气装置和用电设备进行可靠接地，能够有效地避免作业人员受到电击伤害。第二，电气接地可以有效地避免设备或者建筑物受到雷击伤害。雷电对电气设备、人身安全、建筑安全都存在着巨大伤害，就目前的情况来看，防止雷击最常用的方法就是进行防雷接地。第三，一个合理的电气接地系统能够保证电力系统的安全可靠运行。

2.2 电气接地的原则

首先，一定要按照国家标准对电气系统进行接地。其次，系统中可能有多个不同类型的用电设备，须选用一个共同的接地体，也称之为总接地体，通过这个总接地体把各设备的金属外壳进行可靠连接，同时一定要保证这个总接地体是整个系统中接地电阻最小的。最后，对于像计算机应用场合这样的弱电系统，应当严格按照规定，采用中性点直接接地的系统[3]。

3 烟草设备的接地保护

烟草设备接地系统可选择TN-S，TN-C，TN-C-S，TT 等几种形式，这几种接地方式都有着不同的特征。要想选择合适的接地方式，首先就要能够辨别这几种接地方式的不同点，然后根据企业实际情况，选用合适的接地方式。同时，在选择接地方式时一定要考虑到安全性。

现如今我国烟草工业企业使用的主流卷接设备为ZJ17 机组，主要包括YJ17 供丝机（VE）、YJ17卷制成型机（SE）、YJ27 滤嘴接装机（MAX） 3 个部分，且其生产速度快，作业率高，具有较高的运行稳定性。ZJ17 卷接设备的供电、接地方式一般采取图1 中的TT 系统，其机体外壳通过接地装置直接和大地连在一起，设备内部所需的其他电压等级的电源则通过变压器降压得到，变压器外壳及铁芯则通过PE 线与机体外壳相连。图2 为MAX 加热部件所用变压器示意图。

图2 MAX 加热部件所用变压器示意图

由图2 可以看出，MAX 加热部件所用变压器，其变压器铁芯、底板、支架、防护罩、过线板等部位均通过PE 线与接地端子相连，同时变压器二次侧的零线也和接地端子连接。此外，系统中各电源模块、分线盒、电机、工控机显示屏等部件均应与接地端子进行可靠连接，以确保系统运行可靠。

烟草设备中常见有变压器、电源模块、接线盒、电机、变频器、通信模块等，对这些部件进行接地保护是非常有必要的，其关乎着设备能否正常运行，同时也对作业人员起到了很好的保护作用。

4 接地注意事项

烟草设备同其他通用设备一样，在接地过程中应按照国家标准来进行。即使系统有多个电气设备，也应该将各设备与一个总接地体进行可靠连接，同时要保证这个总接地体的接地电阻小于任何设备的接地电阻。在选择好设备的接地类型后，在设备的安装过程中及各个元器件的选用上也都应遵循安全原则，同时做好接地电阻的测试，以确保其达到接地要求。

为了确保系统中电气仪表的灵敏可靠，消除其干扰信号，对相关仪表做屏蔽接地也很有必要。其主要目的是将电磁干扰信号经屏蔽装置引入地下，提高相关设备运行的稳定性。例如，在伺服控制系统中，如果系统运行时好时坏，应考虑伺服控制器是否有屏蔽接地或者屏蔽接地是否牢固可靠。

完成了设备的接地工作之后，还应定期对各接地点、接地装置、连接线等部位进行检查，以确保其安全有效，比如检查其接地线有没有损坏、连接点有没有松动脱落等[4]。