關(guān)于低壓配電系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全應(yīng)用的探討

李榮花

（山西省電力公司送變電工程公司，山西 太原 030006）

關(guān)于低壓配電系統(tǒng)在施工現(xiàn)場安全應(yīng)用的探討

李榮花

（山西省電力公司送變電工程公司，山西 太原 030006）

通過對不同配電系統(tǒng)適用范圍和安全性能的分析，及實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，提出了安全應(yīng)用的方法。

配電系統(tǒng)；接地保護(hù)；接零保護(hù)；接線方式

0 引言

低壓配電系統(tǒng)在施工現(xiàn)場的安全應(yīng)用直接關(guān)系到現(xiàn)場人員的生命安全，而低壓配電系統(tǒng)接地方式和電氣設(shè)備接地方式的不同，構(gòu)成了不同的配電系統(tǒng)，即IT、TT、TN系統(tǒng)，各系統(tǒng)均具有安全性能，但各自又有不足和缺陷。本文通過對不同配電系統(tǒng)適用范圍和安全性能的分析，及實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，提出了安全應(yīng)用的方法。

1 低壓配電系統(tǒng)安全性能分析[1-2]

1.1 IT系統(tǒng)（也稱保護(hù)接地系統(tǒng)）

IT系統(tǒng)為三相三線制系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖1所示。

圖1 IT三相三線制系統(tǒng)構(gòu)成

I T系統(tǒng)中字母I表示配電網(wǎng)不接地，即電源中性點(diǎn)N不接地或經(jīng)高阻抗ZL（1000Ω，通常為消弧線圈）接地，且通常不引出N線，ZC為配電網(wǎng)對地絕緣阻抗(通常為對地分布電容)，字母T表示電氣設(shè)備外殼接地，即將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置（接地電阻為RD≤4Ω）與大地緊密連接起來，稱為保護(hù)接地。

其安全原理是把故障電壓限制在安全范圍以內(nèi)，從圖1可知，IT系統(tǒng)在發(fā)生接地故障時（如電氣設(shè)備絕緣損壞，人體觸及電氣設(shè)備外殼，一相電源通過人體形成接地），由于不具備故障電流返回電源的通路，其故障電流ID僅為非故障相的對地電容電流，其值甚小，加之接地電阻的分流作用，流經(jīng)人體的電流很小，因此對地故障電壓很低，不致引發(fā)事故。所以發(fā)生一相接地故障時，不需切斷電源而使供電中斷。但它一般不引出中性線，不能提供照明、控制等需用的220V電源，且其故障防護(hù)和維護(hù)治理較復(fù)雜，加上其他原因，使其應(yīng)用受到限制。這種系統(tǒng)主要用于10kV及35kV的高壓系統(tǒng)和礦山、井下的某些低壓供電系統(tǒng)，不適合在施工現(xiàn)場應(yīng)用，故在此不做深入細(xì)致的分析。

1.2 TT系統(tǒng)（也稱保護(hù)接地系統(tǒng)）

T T系統(tǒng)為三相四線制系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖2所示。

圖2 T T三相四線制系統(tǒng)構(gòu)成

第一個字母T表示配電網(wǎng)直接接地，即低壓側(cè)電源中性點(diǎn)N經(jīng)RN（通常為4～10Ω）接地，稱為工作接地，中性點(diǎn)通常引出導(dǎo)線叫做中性線也叫工作零線N線。第二個字母T表示電氣設(shè)備外殼接地，即將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置（接地電阻為RD）與大地緊密連接起來，稱為保護(hù)接地。這個接地點(diǎn)與電源端接地點(diǎn)是沒有關(guān)連的。

其安全原理是當(dāng)電氣設(shè)備帶電部分與金屬外殼之間的絕緣損壞，人體觸及電氣設(shè)備外殼遭受觸電的危險時，人體相當(dāng)于接地裝置的一條并聯(lián)支路，即RP與RD并聯(lián)。由于人體電阻（RP至少是1000Ω～2000Ω）比起接地電阻（RD通常為4～10Ω）要大得多，根據(jù)分流公式可知，電壓一定時，電阻大的分流小，電阻小的分流大，人體電阻RP遠(yuǎn)大于接地電阻RD，所以通過人體的電流就很小，從而減輕了觸電的危險。而故障回路內(nèi)包含2個接地電阻RD和RN，故障回路阻抗較大，故障電流較小（若中性點(diǎn)接地電阻RN=4Ω，設(shè)備接地電阻RD=4Ω，則故障電流ID=27.5A，一般情況下RD很難做到4Ω，假若RD=7～11Ω，則ID=14.7～20A），由于這么小的單相接地短路電流不足以使線路中的斷路器動作，故障電壓持續(xù)存在，設(shè)備外殼電壓也持續(xù)存在，雖然接地電阻大幅度降低漏電設(shè)備上故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內(nèi)，長時間對人體造成的觸電危險仍然存在。因此，采用TT系統(tǒng)必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置或過電流保護(hù)裝置。

1.3 TN系統(tǒng)（也稱保護(hù)接零系統(tǒng)）

T N系統(tǒng)仍屬于三相四線制系統(tǒng)，只是多了一條公共保護(hù)線PE線，俗稱“三相五線制”系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖3所示。

圖3 TN系統(tǒng)構(gòu)成

字母T表示配電網(wǎng)直接接地并引出中性線(N線)也叫工作零線，字母N表示電氣設(shè)備金屬外殼與不帶電的金屬部分與公共的保護(hù)線PE線也叫保護(hù)零線相連接，PE線與中性線在接地點(diǎn)相連接。RS叫做重復(fù)接地。

其安全原理是當(dāng)某相帶電部分碰觸設(shè)備外殼時，形成該相對零線的單相短路，短路電流促使線路上的短路保護(hù)元件迅速動作，從而把故障設(shè)備電源斷開，消除電擊危險。雖然保護(hù)接零也能降低漏電設(shè)備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內(nèi)，其安全作用是迅速切斷電源，降低對人體的傷害。

按照中性線與保護(hù)線的不同組合方式，TN系統(tǒng)又分為TN-S、TN-C、TN-C-S三種類型。

1.3.1 TN-S系統(tǒng)

系統(tǒng)的中性線N線與保護(hù)線PE線是分開的，如圖3所示。正常運(yùn)行時，PE線不通過電流，也不帶電位，所以電氣裝置的外殼不帶電。當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼，發(fā)生接地故障時，直接短路，由過電流保護(hù)電器切斷故障線路。當(dāng)N線斷開，如三相負(fù)荷不平衡，中性點(diǎn)電位升高，但外殼無電位，PE線也無電位，對人體不會有觸電的危險。該系統(tǒng)安全可靠性高。這是區(qū)別于TN－C的重要特點(diǎn)，TN－S系統(tǒng)N線不宜重復(fù)接，因重復(fù)接后對斷N線后保護(hù)設(shè)備不明顯，且干線首端不能裝設(shè)RCD（漏電保護(hù)器，漏電斷路器），但必要時PE線也可以重復(fù)接。該系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)，大型民用建筑和施工現(xiàn)場。

1.3.2 TN-C系統(tǒng)

系統(tǒng)中保護(hù)零線（PE）與工作零線（N）合并為PEN線，如圖4所示。當(dāng)發(fā)生接地短路故障時，故障電流大，可使電流保護(hù)動作，切斷電源。

當(dāng)三相負(fù)荷不平衡或只有單相用電設(shè)備時，PEN線上有正常負(fù)荷電流流過，有時還要通過三次諧波電流，其在PEN線上產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在用電設(shè)備外殼上，使其帶電位，對地呈現(xiàn)電壓。正常工作時，這種電壓視情況為幾伏到幾十伏，低于安全電壓50V，但當(dāng)發(fā)生PEN線斷或相對地短路故障時，使PEN線電位升高，其對地電壓大于安全電壓，使觸電危險加大。同時，同一系統(tǒng)內(nèi)PEN線是相通的，故障電壓會沿PEN線傳至其他未發(fā)生故障處，可能會引起新的電氣故障，另外由于該系統(tǒng)全部用PEN線作設(shè)備接地，它無法實(shí)現(xiàn)電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全。

TN－C系統(tǒng)應(yīng)將PEN線重復(fù)接地，能降低中性點(diǎn)及用電設(shè)備外殼電位，但不能消除觸電危險。以上所述，TN－C系統(tǒng)不安全因素較多，除維護(hù)治理水平較高的場所外，施工現(xiàn)場不宜采用也很少采用，可用于僅有單相（220V）攜帶式、移動式用電設(shè)備(不必接零)的場合。

圖4 TN-C系統(tǒng)構(gòu)成

1.3.3 TN-C-S系統(tǒng)

系統(tǒng)中的中性線與保護(hù)線先是合一的，然后又分開，稱為TN-C-S系統(tǒng)，如圖5所示。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼，同TN－S系統(tǒng)，當(dāng)N線斷開，故障同TN－C系統(tǒng)。這種系統(tǒng)兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，電源線路結(jié)構(gòu)簡單，又保證一定安全水平，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設(shè)備的場所，因PE線帶有前端PEN線上某種程度電壓，這樣設(shè)備外殼就帶上電壓，人體接觸后有電擊的可能。當(dāng)施工現(xiàn)場沒有專用變壓器時，可以使用TN-C-S系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局部TN-S系統(tǒng)供電。

圖5 TN-C-S系統(tǒng)構(gòu)成

從以上分析可知，各種配電系統(tǒng)均有優(yōu)缺點(diǎn)，TN-S系統(tǒng)安全性能最好，所以，《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ46—2005）中明確規(guī)定，施工現(xiàn)場臨時用電應(yīng)選用電源中性點(diǎn)直接接地的220/380V三相四線制低壓電力系統(tǒng)，同時，必須符合下列規(guī)定：采用三級配電系統(tǒng)；采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)；采用二級漏電保護(hù)系統(tǒng)。

2 實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

a）專業(yè)人員的問題。

b）供電方式引入的問題。

c）電源電纜的問題。

d）配電箱的問題。

e）設(shè)備電纜的問題。

f）接線的問題。

g）重復(fù)接地的問題。

3 解決問題和安全應(yīng)用的方法

3.1 專業(yè)人員的安全培訓(xùn)

加強(qiáng)專業(yè)電工及電動設(shè)備操作人員的專業(yè)知識培訓(xùn)，做到持證上崗。非電工人員嚴(yán)禁接線，非電動設(shè)備操作人員嚴(yán)禁操作電動設(shè)備。

3.2 TT方式供電系統(tǒng)的改進(jìn)

現(xiàn)場專門安裝一組接地裝置，引出一條專用接地保護(hù)線PE線，與工作零線N線分開。專用保護(hù)線與工作零線沒有電的聯(lián)系，正常運(yùn)行時，工作零線可以有電流，而專用保護(hù)線沒有電流，此方式適用于用電設(shè)備容量小，且很分散的場合。

3.3 TN-C方式供電系統(tǒng)的改進(jìn)

當(dāng)現(xiàn)場沒有專用的電力變壓器時，要將引入系統(tǒng)（進(jìn)戶前）采用TN-C系統(tǒng)，引出系統(tǒng)（進(jìn)戶后）轉(zhuǎn)變成TN-C-S系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局部TN-S系統(tǒng)供電。

PEN分為PE線和N線后，不能再與PE線合并或互換，否則它們是TN-C系統(tǒng)。但PEN不能裝設(shè)漏電保護(hù)器RCD，PE與N線分開段可采用漏電保護(hù)器RCD。變?yōu)門N-C-S系統(tǒng)時，PE線應(yīng)重復(fù)接，N線不宜重復(fù)接。PEN段與PE線應(yīng)重復(fù)接地。

3.4 TN-S方式供電系統(tǒng)的正確引入[3]

a）當(dāng)施工現(xiàn)場有專用變壓器供電時，電氣設(shè)備的金屬外殼必須與保護(hù)零線連接。保護(hù)零線應(yīng)由工作接地線、配電室（總配電箱）電源側(cè)零線或總漏電保護(hù)器電源側(cè)零線處引出。

b）當(dāng)施工現(xiàn)場與外電線路共用同一供電系統(tǒng)時，電氣設(shè)備的接地、接零保護(hù)應(yīng)與原系統(tǒng)保護(hù)一致。不得一部分設(shè)備做保護(hù)接零，另一部分設(shè)備做保護(hù)接地。

c）工作零線（N線）必須通過總漏電保護(hù)器，保護(hù)零線（PE線） 必須由電源進(jìn)線零線重復(fù)接地處或總漏電保護(hù)器電源側(cè)零線處，引出形成局部T N-S接零保護(hù)系統(tǒng)。

d）通過總漏電保護(hù)器的工作零線與保護(hù)零線之間不得再做電氣連接。PE線保護(hù)回路上嚴(yán)禁裝設(shè)開關(guān)或熔斷器，嚴(yán)禁通過工作電流，且嚴(yán)禁斷線。

e）保護(hù)零線除必須在配電室或總配電箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地。重復(fù)接地線必須與PE線相連接，嚴(yán)禁與N線相連接。保護(hù)零線每一處重復(fù)接地裝置的接地電阻值不應(yīng)大于10Ω。

3.5 使用專用電纜

a）引入系統(tǒng)的低壓電源線應(yīng)使用專用的電纜，電纜中必須包含全部工作芯線和用作保護(hù)零線或保護(hù)線的芯線。三相四線制配電的電纜線路必須采用五芯電纜。五芯電纜必須包含淡藍(lán)、綠/黃二種顏色絕緣芯線。淡藍(lán)色芯線必須用作N線；綠/黃雙色芯線必須用作PE線，嚴(yán)禁混用。總配電箱與分配電箱和開關(guān)箱之間的電源線也應(yīng)使用專用的電纜。

b）電纜線路應(yīng)采用埋地或架空敷設(shè)，嚴(yán)禁沿地面明設(shè)，并應(yīng)避免機(jī)械損傷和介質(zhì)腐蝕。埋地電纜路徑應(yīng)設(shè)方位標(biāo)志。

c）與電氣設(shè)備連接的二次電纜應(yīng)使用帶PE線（即設(shè)備接地線）的電纜，電纜芯線數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷及其控制電器的相數(shù)和線數(shù)確定，如：三相四線時，應(yīng)選用五芯電纜；三相三線時，應(yīng)選用四芯電纜；當(dāng)三相用電設(shè)備中配置有單相用電器具時，應(yīng)選用五芯電纜；單相二線時，應(yīng)選用三芯電纜，以上電纜富余一芯可作為PE保護(hù)線。

配電裝置和電動機(jī)械相連接的保護(hù)零線（PE線）應(yīng)為截面不小于2.5mm2的絕緣多股銅線。手持式電動工具的保護(hù)零線（PE線）應(yīng)為截面不小于1.5mm2的絕緣多股銅線。

d）保護(hù)零線（PE線）所用材質(zhì)與相線、工作零線（N線）相同時其最小截面應(yīng)符合規(guī)定（見表1）。

表1保護(hù)零線（PE線）所用材質(zhì)最小截面

3.6 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)配電箱和開關(guān)箱

a）按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》要求，制作標(biāo)準(zhǔn)配電箱，配電箱的電器按規(guī)范要求選擇。

b）總配電箱應(yīng)設(shè)在靠近電源的區(qū)域，分配電箱應(yīng)設(shè)在用電設(shè)備或負(fù)荷相對集中的區(qū)域，分配電箱與開關(guān)箱的距離不得超過30m，開關(guān)箱與其控制的固定式用電設(shè)備的水平距離不宜超過3m。

c）每臺用電設(shè)備必須有各自專用的開關(guān)箱，嚴(yán)禁用同一個開關(guān)箱直接控制2臺及2臺以上用電設(shè)備。

d）動力配電箱與照明配電箱宜分別設(shè)置。當(dāng)合并設(shè)置為同一配電箱時，動力與照明應(yīng)分路配電；動力開關(guān)箱與照明開關(guān)箱必須分開設(shè)置。

3.7 箱內(nèi)正確接線

a）配電箱、開關(guān)箱內(nèi)的電器（含插座）應(yīng)先安裝在金屬或非木質(zhì)阻燃絕緣電器安裝板上，然后方可整體緊固在配電箱、開關(guān)箱箱體內(nèi)。金屬電器安裝板與金屬箱體應(yīng)做電氣連接。

b）配電箱的電器安裝板上必須分設(shè)N線端子板和PE線端子板。進(jìn)出線中的N線必須通過N線端子板連接，N線端子板必須與金屬安裝板絕緣。PE線必須通過PE線端子板連接，嚴(yán)禁PE線相互纏繞。PE線端子板必須與金屬電器安裝板做電氣連接。

c）配電箱、開關(guān)箱的金屬箱體、金屬電器安裝板以及電器正常不帶電的金屬底座、外殼等必須通過PE線端子板與PE線做電氣連接，金屬箱門與金屬箱必須通過采用編織軟銅線做電氣連接。PE線必須就地與不大于10Ω的接地裝置用螺栓或壓線鼻可靠連接。

d）配電箱、開關(guān)箱內(nèi)的連接線必須采用銅芯絕緣導(dǎo)線。導(dǎo)線分支接頭不得和螺栓壓接，應(yīng)采用焊接并做絕緣包扎，不得有外露帶電部分。

e）接引至用電設(shè)備的PE線在分配電箱和開關(guān)箱內(nèi)，并與PE線專用母線連接并排列整齊，另一端應(yīng)與用電設(shè)備外殼接地端子可靠連接。

f）電源進(jìn)線及用電出線必須通過專用通道（箱底預(yù)留孔）并加絕緣保護(hù)固定。電源進(jìn)線必須連接在開關(guān)的上刀口。出線必須連接在配電箱內(nèi)所設(shè)的專用接線端子上。連接牢固可靠，嚴(yán)禁鉤掛。每個出線開關(guān)上都應(yīng)粘上標(biāo)簽標(biāo)明用途和去向。

3.8 用電設(shè)備的正確連接

a）用電設(shè)備和電動機(jī)械的金屬外殼必須從保護(hù)零線（PE線）板上接出。

b）塔式起重機(jī)、外用電梯、滑升模板的金屬操作平臺及需要設(shè)置避雷裝置的物料提升機(jī)，除應(yīng)連接PE線外，還應(yīng)做重復(fù)接地。設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間應(yīng)保證電氣連接。

c）手持電動工具采取兩孔插座時，必須另外用一根絕緣多股銅線將手持電動工具的金屬外殼與保護(hù)零線連接。

d）下列電氣設(shè)備不帶電的外露可導(dǎo)電部分必須做保護(hù)接零：電機(jī)、變壓器、電器、照明器具、手持式電動工具的金屬外殼；配電裝置的金屬箱體、框架及靠近帶電部分的金屬圍欄和金屬門；電氣設(shè)備傳動裝置的金屬部件、起重機(jī)的底座和軌道等。

e）下列電氣設(shè)備不帶電的外露可導(dǎo)電部分可不做保護(hù)接零：在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地坪的干燥房間內(nèi)，交流電壓380V及以下的電氣裝置金屬外殼（當(dāng)維修人員可能同時觸及電氣設(shè)備金屬外殼和接地金屬物件時除外）。

3.9 監(jiān)督檢查

定期檢查用電設(shè)施安全情況，定期檢測PE線的電氣連接及系統(tǒng)和重復(fù)接地的阻值是否正常，發(fā)現(xiàn)隱患及時消除。

3.9.1 外觀檢查

a）引入系統(tǒng)的電源電纜是否選用三相五線電纜，PE線是否接至專用母線上，該母線是否與接地裝置重復(fù)接地，連接是否可靠邊牢固，布線是否整齊，標(biāo)識是否清晰。

b）接引電氣設(shè)備的電源電纜是否選用帶PE保護(hù)線的電纜，且電源端是否接至PE專用母線上，末端是否接至設(shè)備外殼接地端子。

c）工作零線與PE保護(hù)線是否分開。

d）是否有隱蔽接地裝置的定期接地電阻測試報告，是否有PE線電氣系統(tǒng)回路定期測試報告。

e）定期檢查漏電保護(hù)器是否能正常動作。

3.9.2 表計測試檢查

a）抽測接地裝置接地電阻值是否小于10Ω，尤其是電力系統(tǒng)電阻值必測。

b）用表計檢測PE線系統(tǒng)回線是否為全長完好的電氣通路。

c）用表計抽測用電設(shè)備外殼至配電箱PE線是否為全長完好的電氣通路。

d）斷開系統(tǒng)接地裝置，用表計檢測PE線與工作零線，不得連通。

4 結(jié)束語

綜上所述，低壓配電系統(tǒng)中TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)安全性能最好，施工現(xiàn)場做到安全應(yīng)用，可以有效地進(jìn)行觸電和漏電保護(hù)，提高安全用電水平，保證現(xiàn)場人員生命安全。

［1］ 薩如拉.低壓配電系統(tǒng)接地與漏電保護(hù)裝置的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2006（7）：20-23.

［2］ 2005年全國注冊安全工程師執(zhí)業(yè)資格考試輔導(dǎo)教材安全生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2005.

［3］ 中華人民共和國建設(shè)部.施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范JGJ46—2005［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

Safe Application of Low Voltage Distribution System at Construction Site

LI Rong-hua
（Shanxi Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company of SEPC，Taiyuan，Shanxi030006，China）

Through analyzing the safety performance and application scope of different distribution systems，measures are put forward to apply the distribution system safely.

voltage distribution system；ground protection；zero line protection；mode of line connection

TV85

B

1671-0320（2012）增刊2-0067-05

2012-08-10，

2012-10-09

李榮花（1963-），女，河北邢臺人，1989年畢業(yè)于山西廣播電視大學(xué)工業(yè)電氣自動化專業(yè)，工程師，從事電力生產(chǎn)安全管理工作。