建筑工程供电常用方式.doc

_建筑工程供电使用的基本供电系统有三相三线制三相四线制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。国际电工委员会（ IEC ）对此作了统一规定，称为 TT 系统、 TN 系统、 IT 系统。其中 TN 系统又分为 TN-C 、 TN-S 、 TN-C-S 系统。下面内容就是对各种供电系统做一个扼要的介绍。 （一）工程供电的基本方式 根据 IEC 规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统，分述如下。 （ 1 ） TT 方式供电系统 TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图 1-1 所示。这种供电系统的特点如下。 1 ）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。 2 ）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。 3 ） TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。 现在有的建筑单位是采用 TT 系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量。 把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开，其特点是：共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流； TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。 （ 2 ） TN 方式供电系统 这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用 TN 表示。它的特点如下。 1 ）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是 TT 系统的 5.3 倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。 2 ） TN 系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比 TT 系统优点多。 TN 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。 （ 3 ） TN-C 方式供电系统 它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用 NPE 表示 （ 4 ） TN-S 方式供电系统 它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，称作 TN-S 供电系统， TN-S 供电系统的特点如下。 1 ）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。 2 ）工作零线只用作单相照明负载回路。 3 ）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。 4 ）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE 线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。 5 ） TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平必须采用 TN-S 方式供电系统。 （ 5 ） TN-C-S 方式供电系统 在建筑施工临时供电中，如果前部分是 TN-C 方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用 TN-S 方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线， TN-C-S 系统的特点如下。 1 ）工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通，如图 1-5ND 这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。 D 点至后面 PE 线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此， TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 ND 线的负载不平衡的情况及 ND 这段线路的长度。负载越不平衡， ND 线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。 2 ） PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。 3 ）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器，也不得用大顾兼作 PE 线。 通过上述分析， TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时， TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方式供电系统。 （ 6 ） IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。每二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。 TT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。 但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。 （二）供电线路符号小结 1 ）国际电工委员会（ IEC ）规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。如 T 表示是中性点直接接地； I 表示所有带电部分绝缘。 2 ）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。如 T 表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系； N 表示负载采用接零保护。 3 ）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。如 C 表示工作零线与保护线是合一的，如 TN-C ； S 表示工作零线与保护线是严格分开的，所以 PE 线称为专用保护线，如 TN-S 。(补充：电力系统中的变压器中性点分接地和不接地.在中性点接地系统中,电气设备宜采用接零保护,即将电气设备不带电部分(外壳,机座)与零线连接,成为保护接零.在中性电不接地系统中电气设备宜采用保护接地,即将电气设备外壳或机座与独立的接地装置连接,成为保护接地.保护接零通常用在采用380/220伏三相四线制,变压器中性点直接接地的系统中.保护接地适用于不接地电网.在TT系统中,中性线只在电源处做工作接地,电器如采用保护接零,产生故障时,故障电流流过中性线(零线)时会产生电压降,此电压降对地电压可能会危及人身安全,所以不能用保护接零而用保护接地.在TN-C或TN-C-S系统中,中性线进户后重复接地,电器离重复接地点距离短,故障电流产生的电压降很小,所以可用保护接零)由于建筑工地用电环境的复杂性及特殊性，加上大多数的作业人员刚由农民转变而成，安全用电意识较差，以及用电设备的多样性、安全措施的不完备使建筑工地的电气事故率增加，安全用电形势非常严峻。在施工实践中除了加强安全用电管理、经常对使用电气设备人员进行用电基本常识和技能教育外，更重要的是要精心配置工地的临时用电系统，为安全用电提供一个有效可靠的硬件环境。1.接地系统的选择与等电位连接(1)国际上和全国各大设计院普遍采用国际电工委员会(IEC)标准规定的系统形式。按IEC的规定，低压配电接地接零系统划分为IT方式、TT方式、TN方式3种基本形式系统。TN方式又可以细分为TN-C、TN-S和TN-C-S这3种方式。在施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-88) (以下简称规范)中第4.1.1条明确规定，在施工现场专用的中性点直接接地的电力线路必须采用接零保护系统，即TN系统。广东省建委已发文进一步明确施工现场必须采用三相五线系统即TN-S方式，如图1所示。1-工作接地；2-重复接地；3-设备外露可导电部分L1 L2 L3-相线；N-工作接地；PE-保护接零图1 TN-S方式接线图因此，施工现场接地系统采用TN-S系统是必然的选择。TN-S系统由于线与PE线分开，三相不平衡电流不再流经PE线，避免了用电设备外壳的电位升高。TN-S系统可采用剩余电流动作保护，这种保护直接反映接地故障电流，灵敏度高，动作电流可以整定得很小，以至它可以保护非金属性接地故障，整定电流只要大于正常的线路电气设备的泄漏电流就可以了。但是，因为系统固有的缺点，变压器中性点对电位(变压器低压侧中性点接地电阻Ro上的压降)仍会通过PE线使电气设备外壳有电流与电压。因此降低接地电阻、实现整个工地上所有建筑设备的金属外壳及各种金属构件(包括塔吊、施工电梯、提升架和新建建筑物的基础接地网)等的可靠的总等电位的连接，对于提高整个系统的安全性显得尤为重要。降低接触电压的主要措施有减少保护装置，切断故障的时间、重复接地、等电位连接等。我国现行规范强调作重复接，但IEC标准强调等电位连接而未将重复接地列入正规条文，实际上总等电位连接已兼起电源进线重复接地的作用，因此它对重复接地规定是建议性的，而不是强制性的。在建筑工地实施等电位连接，即用PE线将整个工地的所有设备的金属外壳及各种金属构件如塔吊、提升架、施工电梯、新建建筑物的基础钢筋网等可靠地连接起来，这样使整个临电系统的安全性得到提高。当由于种种原因漏电开关不动作而使PE线出现高电位时，工地的等电位连接有助于减少触电伤亡和电气火灾的可能性。另外，等电位连接有助于消除或降低电位差，对整个工地合用接地电阻值的要求已不十分严格，从而节省了投资，更重要的是安全的可靠性大大提高了。2.配电室(总配电箱)总开关的选择在工地中，配电室(总配电箱)的总开关一般选用自动空气开关或带漏电保护的自动空气开关。总开关采用漏电开关存在它的弊端，即容易出现越级跳闸的不正常现象。全现场停电影响大。因为施工现场配电线路和用电设备的绝缘程度不会都是良好的，总是由于种种情况存在一定的漏电电流，由于总开关管的线路长、设备容量大，其承受的漏电电流就越大，就有可能出现某一支路的漏电电流不足以使支路的漏电开关动作，而几个支路的漏电电流之和使总开关跳闸的现象。例如某支路的漏电开关的漏电动作电流为100mA，漏电电流为50mA时不动作。但4个支路各有漏电电流50mA时，总漏电电流相加为200mA，就有可能使漏电动作电流为300mA的总开关跳闸。因此总开关选用漏电开关不是最佳选择。总开关选用自动空气开关时，它不具备欠压保护和相序保护。在施工实践中，我们发现只要对DW10型万能空气断路器进行一点改进，它十分适合作为工地的总开关。改进前的DW10型开关具有过载、欠压和短路保护，但其欠压保护只能对两相欠压保护(失压脱扣线圈工作电压为380V线电压)，且不具备相序保护功能。在大型工地中有众多重要的电机负荷，如塔吊、施工电梯、空压机、搅拌站、水泵等，其中不少是三相不可逆转的设备，所以缺相和相序保护是非常重要的，尤其是当市电停电转用发电机时，如果相序不对，相序保护动作使总开关不能合闸，从而保护了设备。因此，我们在DW10万能开关的失压线圈前加设一个XJ系列断相和相序保护继电器，如图2所示，使其具备了过载、失压、短路保护和相序保护功能。XJ-断相与相序保护继电器；K-DW10开关失压线圈 L1 L2 L3-相线图2断相与相序保护继电器示意图DW10万能空气断路器价格低(与同等规格漏电开关相比)及改造费用低廉，在大型工地或有众多重要负荷(塔吊、施工电梯、搅拌站、空压机等)的工地，是配电室(总配电箱)总开头的最佳选择。3.配电箱、开关箱及漏电开关的配置选择配电箱是施工现场电源与用电设备的中枢环节，而开关箱上接电源线，下接用电设备也是用电安全的关键，所以正确设置与否是一个非常重要的问题。按照标准要求，施工现场应实行“三级配电，两级保护”，即在总配电箱上设分配电箱，分配电箱以下设开关箱，开关箱是末级，以下就是用电设备，这样形成了三级配电。两级保护是指除在末级(开关箱)设置漏电保护外，还要在上一级(分配电箱中)设置漏电保护开头，总体上形成两级保护，两级漏电保护器之间具有分级分段保护功能。配电箱应采用铁质箱体，选用户外防雨型，箱内要设置保护零线端子排，视需要设置工作零线端子排。箱内电器安装板采用铁板，与保护零线端子排做良好连接。箱门也需用黄绿双色线与保护零线端子排做良好连接并上锁。箱体用红漆作“有电危险”等警告标记。箱内电器设置应按照“一机一闸一漏”原则设置，每台用电设备都由一个电气开关控制，不能一个开关控制两台。规范第7.2.5条、第7.2.7条规定“每台用电设备应有各自专用的开关箱”、“必须实行一机一闸制”、“开关箱中必须装设漏电保护器”，把以上规定进行简单归纳，即为“一机一闸一漏一箱”。在配置电箱内电器时，应慎重考虑上、下级保护动作的选择性。这里的选择性有两个内容，一个是上下级断路器短路保护的选择性，一个是上下级漏电开关漏电保护的选择性。在一个配电箱内总电源开关与支线开关之间便存在上、下级短路保护的选择性问题，一般为了配电箱整齐美观、划一，往往采用同型号的断路器，即使电源总开关与分支开关采用不同型式的瞬时脱扣器，也很难得到满意的选择性配合。而且即使是按照某生产企业给出的选择性配合要求进行配置也难得到有效的选择性配合。因此，在一个配电箱内的电源总开关应采用隔离开关而不是自动空气开关。隔离开关可以在正常情况下切断电源，起到隔离电源作用并方便维修，可省去一个级间保护选择性要求，使上一级配电箱更易保护选择性。因上一级配电箱至下一级配电箱有一定距离，可利用馈线长度的阻抗来限制下级发生短路时故障电流，使上、下级保护具有一定的选择性。要保证漏电开关的选择性，就要精心选择上下级额定漏电动作电流和上下级漏电动作时间。在进行选择时，应遵循以下原则进行：末端线路上(开关箱内)的漏电保护器的额定漏电动作电流In值选用30mA；上级漏电保护电器的In1值必须是下级In2的一倍，即In12In2；我国漏电保护器产品执行标准(GB6829)规定：在漏电电流为In时，直接接触保护用的漏电保护器最大分断时间为0.1s，间接接触保护用的漏电保护器最大分断时间为0.2s。因此末端保护的漏电保护器应选用直接接触保护用的，额定动作时间要0.2s，上一级的漏电保护器额定动作时间要增加延时0.2s才不致引起误动作。目前国内市场的许多漏电保护器的产品说明书中都不说明是用作直接接触保护用还是用作间接接触保护用的，为此在选用时应选择符合要求的漏电保护器。采用漏电保护器作分级保护时最好为二级，过多级数将难于得到有选择性的保护。4.设置配备二次触电保护器的电焊机专用配电箱交流电弧焊机是建筑工地常用的设备之一，同时它又是一种高危险性的电器设备，操作人员必须是经专业培训的特殊作业人员。虽然漏电保护器的广泛使用对控制电焊机触电事故起了一定的作用，但电焊机的二次侧的触电事故仍时有发生。这是因为漏电保护器只能对电焊机的一次侧电路进行保护。当二次侧漏电时，其回路是一个不完整的回路，一部分电流发生了异常流动。但此时一次侧的电路和电流仍然是完整的，漏电保护器不动作，就难免会发生触电死亡。因此在建筑施工安全检查标准(JGJ59-99)中也明确要求装设电焊机的二次触电保护器。目前国内一些厂家将漏电保护器与二次触电保护器的功能相结合，生产出具有漏电保护功能的二次接触保护器，同是保护电焊机的一次侧和二次侧。所以，在工地中应设置专用的电焊机配电箱，内设一个闸刀开关作为隔离开关，下设一个电焊机二次触电保护器。同时，电焊设备必须严格执行有关安全要求，操作人员必须按操作规程进行作业；二次触电保护器应经常检查，保证其能正常工作。这样大大提高了电焊机使用的安全性，消除了事故隐患的盲点。经过这样设置的临时用电系统，其安全可靠性高，但也不能掉以轻心，高枕无忧。与此同时要加强软件环境建设，即要强化安全用电管理，落实安全用电责任，定期对电工进行培训教育考核，经常对施工人员进行用电基本常识和技能教育，及时更新、维修、改造用电设备、设施，实现用电设备、设施本质安全。只有这样软硬两手抓，才能保证施工用电安全，确保施工顺利进行。施工现场临时用电的总要求是：三级配电、两级及其以上保护，确保一机一闸一箱一漏。虽然要求很明确，但有部分施工现场不同程度地存在一些问题，不能满足施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-88）和建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）的要求。规范要求的TN-S供电系统是：在施工现场专用的中性点直接接地的电气线路中，必须设总配电箱（或配电室）、分配电箱、闸箱。总配电箱应设置在靠近电源的施工现场内，箱内要配置电流表、电压表、电度表，带防护罩式的总隔离开关、总漏电断路器，分路带防护罩式的分隔离开关、分路断路器、分设在箱底的工作零线（N）和保护零线（PE）端子排。在漏电断路前必须作一组重复接地，引下铜材质（多股铜线）两根接地装置上设置的两处断开点相接，以保证重复接地的可靠性。（见图1）图1 总配电箱系统图分配电箱应设置在用电设备或负荷相对集中的地区，尤其是进入主体装修时，根据装修需要用电设备的多少，主体内要分层或全层设置分箱。分配电箱内的电器与总配电箱相比，除不再安装电流表、电压表、电度表外，其余同总配电箱只是线径、电器元件的容量小于总配电箱。第二组重复接地设置在用电设备比较集中的分配电箱处，做法同第一组重复接地。（见图2） Y1701.gif align=center图2 分配电箱供电系统图开关箱要设置在距用电设备不大于3m的地方（便于操作、检修）。箱内配置防护罩式隔离开关，漏电断路器。分设的工作零线（N）和保护零线（PE）端子排。离配电箱最远处的用电设备作第三组重复接地。重复接地阻值均不得大于10。（见图3） Y1702.gif align=center图3 开关箱供电系统图上述三个供电系统图组成TN-S供电系统动力与照明采用同一配电箱系统图。这一系统，配电方便，但有一缺点是，一旦分配电箱因漏电而跳闸，此分箱控制的照明线路则断电，如果不能保证有照明线路的分配电箱断电的施工现场，应采用从总配电箱开始，动力、照明，特种作业机械设备分设分配电箱的配电系统。这种配电与上述系统相比增加了线路，容易给施工带来不方便。这两种方式的TN-S供电系统可根据现场情况选择。总配电箱、分配电箱、开关箱要铁制、有门、能锁、防雨、防尘，铁皮厚度不小于1.5mm。箱内的导线、电器元件要经过负荷计算选择，导线截面与开关额定值必须匹配，隔离开关必须是有防护罩式，不得使用带电体部分裸露的隔离开关。导线与电器装置的联接及各种汇流排的安装要符合有关电器安装的规范和标准。各电器元件之间距离不得小于30mm，离箱四周边和箱门里面不得小于40mm。箱内设备与箱体能够紧固的金属或非木质的绝缘电器安装板，电器元件规范地安装在安装板上。箱体、金属安装板和箱门之间用保护零线（PE）作电气联接，将箱门的联接线做成螺旋式，以便松紧。箱体的进、出线口应设在箱底，进、出线必须加护套分路成束，移动式的箱体的进、出线必须采用双绝缘橡套电缆。进入箱体内的电缆线，严禁用插销连接。箱门里面张贴本箱负荷系统图，开关回路控制应标示明确。末级开关箱内要设额定漏电动作电流不大于30mA，额定漏电动作时间不大于0.10s的漏电保护器。使用于潮湿和有腐蚀介质场所的漏电保护器就采用防溅型产品，手持电动工具使用的漏电保护器，其额定漏电动作电流均不得大于15mA，额定漏电动作时间不大于0.10s，分配电箱和总配电箱的漏电保护器经计算选择。箱体里外要刷油漆，外面要刷成桔黄色，下面左上角有用电标记，箱体做到有序编号。箱体安装要端正、牢固，箱底与地面垂直距离在1.51.8m。移动配电箱应设在坚固的支座上，箱底距地面的垂直距离应在0.61.5m范围之内。配电箱、开关箱要安装在干燥、通风及常温场所，不得设在有严重损伤作用的瓦斯、烟气、蒸气、液体及有害介质或易受外来固体撞击，强烈振动、液体侵溅和热源烘烤的场所。配电箱和开关箱周围必须要有足够二人同时工作的空间和通道。不得堆放任何妨碍操作、维修的物品，不得有灌木、杂草。施工现场和输电线路要采用埋设和架设两种。埋设线路必须穿管保护。穿管要从接线头起（管内严禁有接线头），直至用电设备的接线盒。穿管的垂直部分要做防水弯。直埋使用铠电缆，其外皮金属部分要求与保护零线连接。架设线路必须架在有效梢径不小于130mm的电杆上，规范设置横担和绝缘子。线路的相序排列要做到面向负荷从左侧起为L1.N、L2.L3PE。其线色分别为黄、绿、红、黑、黄绿间隔。过人的架空线路不低于4m（室内敷设线路不低于2.5m），过车的架空线路不低于6m。架空线路遇有易受固体撞击或坠落打击的地方要加以保护。Welcome 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