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建设工程施工现场安全用电（TN-S接零保护系统）（俗称“三相五线制”）2014年3月一、问题的提出：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380/220V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”。电力建设安全工作规程第1部分：火力发电厂6.4.3当施工现场采用低压侧为380／220V中性点直接接地的变压器时，应按GB50194的规定，采用工作零线和保护零线分开的接零保护。按照中华人民共和国国家标准GB50194-93《建设工程施工现场供用电安全规范》（该规范为强制性国家标准）第4.1.1条“当施工现场设有专供施工用的低压侧为380/220V中性点直接接地的变压器时，其低压侧应采用保护导体和中性导体分离接地系统（TN-S系统）或电源系统接地，保护导体就地接地系统（TT系统）。但由同一电源供电的低压系统，不宜同时采用上述两种系统”。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。该条文为强制性条文。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，而称“工作零线”；N线根据工作需要应穿过漏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，s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05版规范要求：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.（05版第8.1.1条）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。（05版第8.1.2条）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。（05版第8.1.3条）4.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）。（第8.1.4条为强制性条文）5.电缆线路应采用埋地或架空敷设,严禁沿地面明设,并应避免机械损伤和介质腐蚀.埋地电缆路径应设方位标志。（第7.2.3条为强制性条文）2、TN-S接零保护系统？05版强制性条文第5.1.1条“在施工现场专用变压器的供电的TN-S接零保护系统中，电气设备的金属外壳必须与保护零线连接，保护零线应由工作接地线、配电室（总配电箱）电源侧零线或总漏电保护器电源侧零线引出”。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接零保护系统示意重点说一下重复接地的问题将保护零线上多处通过接地装置与大地再次连接称重复接地。重复接地在施工现场安全用电中所起的作用是十分重要的，它可以降低漏电设备的对地电压、减轻零线断线危险、缩短故障时间、改善防雷性能等方面起着重要作用。为提高施工现场的用电可靠性，必须重视对重复接地的重要性的认识。1.TN-S接零保护系统中，保护零线每一处重复接地电阻值应不大于10Ω。2.重复接地位置2.1建设工程施工现场供用电安全规范GB50194--934.1.3接零保护应符合下列规定:4.1.3.1架空线路终端、总配电箱及区域配电箱与电源变压器的距离超过50m以上时，其保护零线（PE线）应作重复接地，接地电阻值不应大于10Ω。2.2施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20055.3.2TN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。在TN系统中，保护零线每一处重复接地装置的接地电阻值不应大于10Ω。在工作接地电阻值允许达到10Ω的电力系统中，所有重复接地的等效电阻值不应大于10Ω。（强制性条文）5.1.4在TN接零保护系统中，PE零线应单独敷设。重复接地线必须与PE线相连接，严禁与N线相连接。2.3电力建设安全工作规程第1部分：火力发电厂6.4.5接零保护的规定：1架空线零线的终端、总配电盘及区域配电箱的零线应重复接地，接地电阻不得大于10Ω。2.4电力建设安全工作规程(变电所部分)3.3.4.4接零保护应符合下列规定：a）架空线零线的终端、总配电盘及区域配电开关箱的零线应重复接地，接地电阻不得大于10Ω。2.5建设工程在执行《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46--2005）中对遇到的有关重复接地问题所给出的结论是：施工现场供配电系统保护零线（PE线）的重复接地的数量不少于2n+1（n—代表总分路数量），分别设置于配电系统的首端、中间、末端，重复接地连接线应选用绿/黄双色多股软铜线，其截面不小于相线截面的50%，且不小于2.5mm²。连接线应与配电箱、开关箱内的（PE线）端子板连接，保护零线（PE线）设置重复接地的部位可为：（1）总配电箱（配电柜）处；（2）各分路分配电箱处；（3）各分路最远端用电设备开关箱处；（4）塔式起重机、施工电梯、物料提升机、混凝土搅拌站等大型施工机械设备开关箱处。3.重复接地的重要性3.1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。3.2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，假设零线电压仍然为147V工作接地电阻和重复接地电阻均为4Ω，经计算其值为73.5V。这个电压对人仍有危险,但危险性相对减小了许多。3.3、保护零线断线时重复接地的作用3.3.1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。3.3.2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。由于重复接地的重要性，05版规范中强制性条文第5.1.10条规定：PE线上严禁装设开关或熔断器，严禁通过工作电流，且严禁断线。值得注意的05版强制性条文第5.2.1“当施工现场与外电线路共用同一个供电系统时，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？这是因为如果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。扩大了可能发发触电事故的范围，特别是在接零设备和接地设备相距很近时，人可能同时接触这两个设备时，则触电的危险性就更大。5、什么是“二级漏电保护系统”？5.1讲一下漏电保护器的工作原理目前广泛应用的漏电保护器都是电流动作型。工作原理如图所示。作为TAN的一次线圈的相线L1、L2、L3和零线N均通过零序电流互感器TAN。正常情况下，当设备三相负荷平衡，其一次电流的矢量和为零，即Iu十Iv十Iw=O；TAN二次线圈无电流输出，脱扣器YA不动作，RCD正常合闸运行。当设备发生漏电或人身触电时，则故障电流Id经大地回到电源变压器TM而中性点构成回路。由于对地出现漏电电流Id，则流经TAN的矢量和不等于零，即通过TAN的Iu十Iv十Iw+In≠0，TAN的二次侧有剩余电流流过，电磁脱扣器YA中有电流流过，当电流达到整定值时，脱扣器YA动作，漏电保护器RCD掉闸，切断故障电路，从而起到保护作用。5.2二级漏电保护系统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（05版强制性条文第8.2.10条）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（05版强制性条文第8