输变电工程施工现场安全用电

输变电工程施工现场安全用电2010年5月一、问题的提出：国网公司《输变电工程安全文明施工标准》第七部分变电站工程现场安全文明施工规范，7.12施工用电设施：“施工用电应采用三相五线制标准布设”。电力建设安全工作规程（变电所部分）DL5009·3-1997第3.3.4.3条“当施工现场采用低压侧为308/220V中性点直接接地的变压器时，宜按GB50194（建设工程施工现场供用电安全规范），采用工作零线和保护零线分开的接地保护”。按中华人民共和国行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—2005）的要求：建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地的220/380V三相四线制低压电力系统必须符合下列规定：1、采用三级配电系统；2、采用TN-S接零保护系统；3、采用二级漏电保护系统。这是该规范中强制性条文之一。重点讲三部分的内容。一、什么是“三级配电系统”、二、什么是“TN-S接零保护系统”三、什么是“二级漏电保护系统”首先了解施工现场通常为中性点直接接地的三相四线制的220/380V低压配电系统，在这个系统中按接地、接零保护方式不同分为TT和TN系统。现在首先了解一下TT系统和TN系统。表示装置的外露可导电部分对地关系：外露可导电部分对地直接作电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连TT表示电力系统的对地关系：直接接地外露可导电部分通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接。TN表示电力系统的对地关系：直接接地二、TT系统与TN系统的含义（一）TT系统TT系统是指在电源（电力变压器）中性点直接接地的电力系统中，将电气设备正常不带电的金属外壳或机械设备的金属外壳或机械设备的金属构件，直接接地的保护系统。（二）TN系统TN系统电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。TN系统可分为：TN-S（S表示工作零线与保护零线分开设置）TN-C（C表示工作零线与保护零线合一设置）TN-C-S（工作零线与保护零线前一部分合一，后一部分分开设置）⒉1TN-S系统整个系统的中性线（工作零线）与保护线（保护零线）是分开的；2.2TN-C系统整个系统的中性线（工作零线）与保护线（保护零线）是合一的；2.3TN-C-S系统是指整个系统中工作零线与保护零线前一部分是合一，后一部分分开设置的接零保护系统。N线（工作零线）和PE线（保护零线）的作用：1、N线因单相用电设备的工作需要而设置，因而称“工作零线”；N线根据工作需要应穿过漏电保护器的剩余电流互感器。2、保护零线是指中性点接地时，由中性点或中性线引出，不作为电源线，仅用作连接电气设备外露可导电部分的导线，工作时仅提供漏电电流通路，PE线是不需要穿过漏电保护器的剩余电流互感器。三、TT系统与TN系统的保护原理3.1TT系统的保护原理接地保护是将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分(如金属外壳)与接地体作直接的电气连接。其基本原理是限制漏电设备外壳对地电压，使之不超过安全范围。3.2TN系统保护原理接零保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分(如金属外壳)与电网的保护零线(PE线)相连接。当一相碰壳而使接零设备金属外壳带电时，单相接地短路电流通过该相线和PE线形成回路，而不经过电源中性点接地装置。由于故障回路相线，PE线阻抗很小，所以单相短路电流很大，它可使线路上的保护装置(如熔断器、开关等)迅速动作，从而切除漏电设备电源，以起到保护作用。四、重点讲什么是“三级配电系统；TN-S接零保护系统；二级漏电保护系统。”1、三级配电系统按规范要求：1.即配电系统应设置总配电箱、分配电箱、开关箱实行三级配电.2.总配电箱应设在靠近电源的区域，分配电箱应设在用电设备或负荷相对集中的区域。分配电箱与开关箱的距离不得超过30m，开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m。3.动力配电箱与照明配电箱宜分别设置。当合并设置为同一配电箱时，动力和照明应分路配电；动力开关箱与照明开关箱必须分设。每台用电设备必须有各自专用的开关箱，严禁用同一个开关箱直接控制2台及2台以上用电设备（含插座）。2、TN-S接零保护系统？1—工作接地；2--PE线重复接地；3一电气设备金属外壳(正常不带电的外露可导电部分)；L1、L2、L3—相线；N—工作零线；PE--保护零线；DK--总电源隔离开关；RCD---总漏电保护器(兼有短路、过载、漏电保护功能的漏电断路器)；T--变压器图5.1.1专用变压器供电时TN-S接零保护系统示意主要技术特点是：①电力变压器低压侧中性点直接接地,接地电阻值不大于4Ω；②电力变压器低压侧共引出五条线路,其中除引出三条分别为黄、绿、红的绝缘相线（火线）A、B、C外,须于变压器二次侧中性点（N）同时引出两条线路，一条为工作零线（浅兰色N线）,另一条叫保护零线（PE线）.其中工作零线与相线一起作为三相四线制工作线路使用；保护零线（PE线）只作电气设备接零保护使用,即只用于联接电气设备正常情况下不带电的金属外壳等.两种零线不得混用,为防止无意识混用,保护零线应采用具有黄/绿双色标志的绝缘铜线,以与工作零线和相线相区别.同时为保证接地、接零保护系统可靠,在整个施工现场的PE线上还应作重复接地,且每处接地电阻值不得大于10Ω.需要注意的是《施工现场临时用电安全技术规范》中有两条规定用以确保TN-S不被改变的：5.1.3在TN接零保护系统中，通过漏电保护器的工作零线与保护零线之间不得再做电气连接。也就是说工作零与保护零线除了在电源侧连接外，在其他任何处两者都不再有任何连接。5.3.3在TN系统中，严禁将单独敷设的工作零线再做重复接地。只有保护零线要做重复接地，工作零线不允许作重复接地。5.1.4条也要求重复接地必须与PE线相连接，严禁与N线相连接。3、二级漏电保护系统1.所谓二级漏电保护是指在整个施工现场临时用电工程中，总配电箱中必须装设漏电保护器，所有开关箱中也必须装设漏电保护器。2.实行分级分段保护，取决于漏电保护器的动作参数。①开关箱中漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于30mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s。使用于潮湿或有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品，其额定漏电动作电流不应大15mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s。②总配电箱中漏电保护器的额定漏电动作电流应大于30mA，额定漏电动作时间应大于0.1s，但其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应大于30mA·s。四、关于临时用电配电装置（山东要求）施工现场临时用电配电装置是指总配电箱（配电柜）、分配电箱、开关箱。总配电箱、分配电箱、开关箱箱体材质、规格、安装板、电器安装尺寸、电气配线等应符合JGJ46—2005规范要求。1、总配电箱、分配电箱、开关箱类型应参照本说明所附的主回路示意图选择和配置主要电器。总配电箱还应装设电压表、电流表、电度表等仪器，电流表与计费电度表不得共用一组电流互感器。另外，总配电箱、分配电箱应配置紧急停电按钮和应急照明电源。总开关电器的额定值、动作整定值，应与分路开关电器的额定值、动作整定值匹配。2、可见分断点的断路器，为规范所明确的DZ20系列透明的塑料外壳式断路器，该断路器可以兼作隔离开关。漏电保护器的结构选型，优先选用无辅助电源型（电磁式）产品，或选用辅助电源故障时能自动断开的辅助电源型（电子式）产品。若选用辅助电源故障时不能断开的辅助电源型（电子式）产品，必须同时设置与其相配套的缺相保护装置。3、总配电箱、分配电箱、开关箱电气主回路示意图一、总配电箱（一）无分路（图1-1、图1-2）（二）有分路（图1-3、图1-4）（三）分路漏保（图1-5、1-6）二、分配电箱（图1-7、图1-8）三、开关箱（图1-9）三相五线制接零保护示意图五、对施工现场实施三相五线制几个问题的解答1、JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》5.1.2条“当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保持一致。不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地”。为什么？这是因为，一旦保护接地设备上发生碰壳接地故障时,接地电流若不足以使保护装置动作（跳闸），短路电流由故障点流入大地，与变压器中性点接地极、变压器绕组间形成回路，若变压器中性点接地电阻RO=4Ω,而故障设备的接地电阻也是RP=4Ω，由分压公式可知UO=RO/（RO+RP）UN=110V危险电压，这样不但保护接地设备外壳上有110V电压，而且在供电系统中，采用保护接零的设备上也都有110V危险电压。这是危险的。因此，要求同一系统不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。2、JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》5.1.2条“TN系统中的保护零线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电系统的中间处和末端处做重复接地”。为什么保护零线还要做重复接地？如何做重复接地？这一条也是强制性条文,必须严格执行的。这一条的中间处和末端处的说法也是不明确的。现在从两个方面来讲述重复接地的作用。一是讲保护零线完好时重复接地的作用；二是讲保护零线断线时重复接地的作用；第三是讲重复接地到底在什么地方做。首先讲保护零线完好时重复接地的作用1、保护接零完好时重复接地的作用1.1缩短故障持续时间重复接地与电源中性点的工作接地构成了与保护零线相并联的分支，降低了保护零线的电阻。当电气设备发生碰壳短路时，使短路电流增大，加速了保护装置的动作，从而缩短了故障持续时间。1.2降低故障设备的对地电压（设备外壳电压）当电气设备发生碰壳故障时，重复接地可以降低故障切除前在保护零线及设备外壳上的对地电压值。1.2.1若保护零完好未做重复接地，当单纯采用保护接零的设备发生碰壳短路（一相碰壳）时，设备外壳的对地电压即短路电流在保护零线上的电压降，经计算为147V。由此可见在没有重复接地的情况下，接零保护的设备外壳在故障切除前的相对地电压仍然是危险的。1.2.2当保护零线完好采取了重复接地的情况下，情况就会大不同，设备外壳的对地电压会大大降低。当发生碰壳短路时，短路电流大部分通过保护零线回到电源，另一部分则经过重复接地和工作接地回到电源，后一部分电流在重复接地电阻上的压降便是设备外壳的对地电压，经计算其值为105V。因此，可以说，重复接地可以降低故障设备的对地电压。2、保护零线断线时重复接地的作用2.1若未做重复接地，发生零线意外断开处设备又碰壳如下图示：假如ＰＥ线在2号设备前断开，那么断点后的设备（２、３）处于非保护状态。一旦电气设备有漏电或碰壳现象时，2号设备外壳带电，由于3设备的外壳与2号设备的外壳是通过PE线相连接的，所以３的外壳也存在接近于电源相电压的对地电压，触电的危险性将被扩大。2.2若做重复接地，发生零线意外断开处设备又碰壳如下图示。进行重复接地以后，一旦如上图2号设备前发生断点，往后的设备处于接地保护状态，其对地电压的高低决定于变压器中性点的接地电阻和重复接地电阻的大小。即：Ud=URO/（RO+Rd）式中：Ud-设备外壳对地电压U相电压RO变压器中性点接地电阻Rd重复接地电阻。如果按照接地电阻与重复接地电阻都相同，则零线后的对地电压只有相电压的一半,危险程度就降低了。2.3采用保护接零应注意的几个问题(1)严防零线断线。在接零系统中，当零线断开时，接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。采取重复接地后，设备外壳对地电压虽然有所降低，但仍然是危险的。所以一定要重视保护零线的施工及检修质量，零线的连接必须牢靠，零线的截面应符合规程要求。为了严防零线断开，零线上不允许单独装设开关或熔断器。在同一台配电变压器供电的低压电网中，不允许保护接零与保护接地混合使用。必须把系统内所有电气设备的外壳都与零线连接起来，构成一个零线网络，才能确保人身安全。(2)严防电源中性点接地线断开。在保护接零系统中，若电源中性点接地线断开，当系统中任何一处发生接地或设备碰壳时，都会使所有接零设备外壳呈现接近于相电压的对地电压，这是十分危险的。因此，在