關于低壓配電系統在施工現場安全應用的探討

李榮花

（山西省電力公司送變電工程公司，山西 太原 030006）

關于低壓配電系統在施工現場安全應用的探討

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適用范圍和安全性能的分析，及實際應用中存在的問題，提出了安全應用的方法。

配電系統；接地保護；接零保護；接線方式

0 引言

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

1 低壓配電系統安全性能分析[1-2]

1.1 IT系統（也稱保護接地系統）

IT系統為三相三線制系統，其構成如圖1所示。

圖1 IT三相三線制系統構成

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

其安全原理是把故障電壓限制在安全范圍以內，從圖1可知，IT系統在發生接地故障時（如電氣設備絕緣損壞，人體觸及電氣設備外殼，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，流經人體的電流很小，因此對地故障電壓很低，不致引發事故。所以發生一相接地故障時，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，且其故障防護和維護治理較復雜，加上其他原因，使其應用受到限制。這種系統主要用于10kV及35kV的高壓系統和礦山、井下的某些低壓供電系統，不適合在施工現場應用，故在此不做深入細致的分析。

1.2 TT系統（也稱保護接地系統）

T T系統為三相四線制系統，其構成如圖2所示。

圖2 T T三相四線制系統構成

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

其安全原理是當電氣設備帶電部分與金屬外殼之間的絕緣損壞，人體觸及電氣設備外殼遭受觸電的危險時，人體相當于接地裝置的一條并聯支路，即RP與RD并聯。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（若中性點接地電阻RN=4Ω，設備接地電阻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，故障電壓持續存在，設備外殼電壓也持續存在，雖然接地電阻大幅度降低漏電設備上故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內，長時間對人體造成的觸電危險仍然存在。因此，采用TT系統必須裝設漏電保護裝置或過電流保護裝置。

1.3 TN系統（也稱保護接零系統）

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

圖3 TN系統構成

字母T表示配電網直接接地并引出中性線(N線)也叫工作零線，字母N表示電氣設備金屬外殼與不帶電的金屬部分與公共的保護線PE線也叫保護零線相連接，PE線與中性線在接地點相連接。RS叫做重復接地。

其安全原理是當某相帶電部分碰觸設備外殼時，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元件迅速動作，從而把故障設備電源斷開，消除電擊危險。雖然保護接零也能降低漏電設備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內，其安全作用是迅速切斷電源，降低對人體的傷害。

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

1.3.1 TN-S系統

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

1.3.2 TN-C系統

系統中保護零線（PE）與工作零線（N）合并為PEN線，如圖4所示。當發生接地短路故障時，故障電流大，可使電流保護動作，切斷電源。

當三相負荷不平衡或只有單相用電設備時，PEN線上有正常負荷電流流過，有時還要通過三次諧波電流，其在PEN線上產生的壓降呈現在用電設備外殼上，使其帶電位，對地呈現電壓。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，但當發生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，同一系統內PEN線是相通的，故障電壓會沿PEN線傳至其他未發生故障處，可能會引起新的電氣故障，另外由于該系統全部用PEN線作設備接地，它無法實現電氣隔離，不能保證電氣檢修人身安全。

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

圖4 TN-C系統構成

1.3.3 TN-C-S系統

系統中的中性線與保護線先是合一的，然后又分開，稱為TN-C-S系統，如圖5所示。當電氣設備發生單相碰殼，同TN－S系統，當N線斷開，故障同TN－C系統。這種系統兼有TN-C系統和TN-S系統的特點，電源線路結構簡單，又保證一定安全水平，常用于配電系統末端環境條件較差或有數據處理等設備的場所，因PE線帶有前端PEN線上某種程度電壓，這樣設備外殼就帶上電壓，人體接觸后有電擊的可能。當施工現場沒有專用變壓器時，可以使用TN-C-S系統，實現局部TN-S系統供電。

圖5 TN-C-S系統構成

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

2 實際應用中存在的問題

a）專業人員的問題。

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）設備電纜的問題。

f）接線的問題。

g）重復接地的問題。

3 解決問題和安全應用的方法

3.1 專業人員的安全培訓

加強專業電工及電動設備操作人員的專業知識培訓，做到持證上崗。非電工人員嚴禁接線，非電動設備操作人員嚴禁操作電動設備。

3.2 TT方式供電系統的改進

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

3.3 TN-C方式供電系統的改進

當現場沒有專用的電力變壓器時，要將引入系統（進戶前）采用TN-C系統，引出系統（進戶后）轉變成TN-C-S系統，實現局部TN-S系統供電。

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。但PEN不能裝設漏電保護器RCD，PE與N線分開段可采用漏電保護器RCD。變為TN-C-S系統時，PE線應重復接，N線不宜重復接。PEN段與PE線應重復接地。

3.4 TN-S方式供電系統的正確引入[3]

a）當施工現場有專用變壓器供電時，電氣設備的金屬外殼必須與保護零線連接。保護零線應由工作接地線、配電室（總配電箱）電源側零線或總漏電保護器電源側零線處引出。

b）當施工現場與外電線路共用同一供電系統時，電氣設備的接地、接零保護應與原系統保護一致。不得一部分設備做保護接零，另一部分設備做保護接地。

c）工作零線（N線）必須通過總漏電保護器，保護零線（PE線） 必須由電源進線零線重復接地處或總漏電保護器電源側零線處，引出形成局部T N-S接零保護系統。

d）通過總漏電保護器的工作零線與保護零線之間不得再做電氣連接。PE線保護回路上嚴禁裝設開關或熔斷器，嚴禁通過工作電流，且嚴禁斷線。

e）保護零線除必須在配電室或總配電箱處做重復接地外，還必須在配電系統的中間處和末端處做重復接地。重復接地線必須與PE線相連接，嚴禁與N線相連接。保護零線每一處重復接地裝置的接地電阻值不應大于10Ω。

3.5 使用專用電纜

a）引入系統的低壓電源線應使用專用的電纜，電纜中必須包含全部工作芯線和用作保護零線或保護線的芯線。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、綠/黃二種顏色絕緣芯線。淡藍色芯線必須用作N線；綠/黃雙色芯線必須用作PE線，嚴禁混用。總配電箱與分配電箱和開關箱之間的電源線也應使用專用的電纜。

b）電纜線路應采用埋地或架空敷設，嚴禁沿地面明設，并應避免機械損傷和介質腐蝕。埋地電纜路徑應設方位標志。

c）與電氣設備連接的二次電纜應使用帶PE線（即設備接地線）的電纜，電纜芯線數應根據負荷及其控制電器的相數和線數確定，如：三相四線時，應選用五芯電纜；三相三線時，應選用四芯電纜；當三相用電設備中配置有單相用電器具時，應選用五芯電纜；單相二線時，應選用三芯電纜，以上電纜富余一芯可作為PE保護線。

配電裝置和電動機械相連接的保護零線（PE線）應為截面不小于2.5mm2的絕緣多股銅線。手持式電動工具的保護零線（PE線）應為截面不小于1.5mm2的絕緣多股銅線。

d）保護零線（PE線）所用材質與相線、工作零線（N線）相同時其最小截面應符合規定（見表1）。

表1保護零線（PE線）所用材質最小截面

3.6 設置標準配電箱和開關箱

a）按照《施工現場臨時用電安全技術規范》要求，制作標準配電箱，配電箱的電器按規范要求選擇。

b）總配電箱應設在靠近電源的區域，分配電箱應設在用電設備或負荷相對集中的區域，分配電箱與開關箱的距離不得超過30m，開關箱與其控制的固定式用電設備的水平距離不宜超過3m。

c）每臺用電設備必須有各自專用的開關箱，嚴禁用同一個開關箱直接控制2臺及2臺以上用電設備。

d）動力配電箱與照明配電箱宜分別設置。當合并設置為同一配電箱時，動力與照明應分路配電；動力開關箱與照明開關箱必須分開設置。

3.7 箱內正確接線

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

b）配電箱的電器安裝板上必須分設N線端子板和PE線端子板。進出線中的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、開關箱內的連接線必須采用銅芯絕緣導線。導線分支接頭不得和螺栓壓接，應采用焊接并做絕緣包扎，不得有外露帶電部分。

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

f）電源進線及用電出線必須通過專用通道（箱底預留孔）并加絕緣保護固定。電源進線必須連接在開關的上刀口。出線必須連接在配電箱內所設的專用接線端子上。連接牢固可靠，嚴禁鉤掛。每個出線開關上都應粘上標簽標明用途和去向。

3.8 用電設備的正確連接

a）用電設備和電動機械的金屬外殼必須從保護零線（PE線）板上接出。

b）塔式起重機、外用電梯、滑升模板的金屬操作平臺及需要設置避雷裝置的物料提升機，除應連接PE線外，還應做重復接地。設備的金屬結構構件之間應保證電氣連接。

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零線連接。

d）下列電氣設備不帶電的外露可導電部分必須做保護接零：電機、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；電氣設備傳動裝置的金屬部件、起重機的底座和軌道等。

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

3.9 監督檢查

定期檢查用電設施安全情況，定期檢測PE線的電氣連接及系統和重復接地的阻值是否正常，發現隱患及時消除。

3.9.1 外觀檢查

a）引入系統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接地，連接是否可靠邊牢固，布線是否整齊，標識是否清晰。

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

c）工作零線與PE保護線是否分開。

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線電氣系統回路定期測試報告。

e）定期檢查漏電保護器是否能正常動作。

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，尤其是電力系統電阻值必測。

b）用表計檢測PE線系統回線是否為全長完好的電氣通路。

c）用表計抽測用電設備外殼至配電箱PE線是否為全長完好的電氣通路。

d）斷開系統接地裝置，用表計檢測PE線與工作零線，不得連通。

4 結束語

綜上所述，低壓配電系統中TN-S接零保護系統安全性能最好，施工現場做到安全應用，可以有效地進行觸電和漏電保護，提高安全用電水平，保證現場人員生命安全。

［1］ 薩如拉.低壓配電系統接地與漏電保護裝置的應用［J］.內蒙古科技與經濟，2006（7）：20-23.

［2］ 2005年全國注冊安全工程師執業資格考試輔導教材安全生產技術［M］.北京:煤炭工業出版社，2005.

［3］ 中華人民共和國建設部.施工現場臨時用電安全技術規范JGJ46—2005［S］.北京：中國建筑工業出版社，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年畢業于山西廣播電視大學工業電氣自動化專業，工程師，從事電力生產安全管理工作。