不同接地型式下低压带电作业安全风险分析.pdf

农村电工第31卷2023年第9期农电技术配网建设与运行主持：杨留名NONGCUN DIANGONG（321000）国网浙江省电力有限公司金华供电公司徐勇汤春俊梁加凯何小乓（313000）国网浙江省电力有限公司培训中心湖州分中心周明杰不同接地型式下低压带电作业不同接地型式下低压带电作业安全风险分析安全风险分析当前城镇、农村基础设施建设快速发展，用电负荷持续增大，低压业扩、抢修工作需求旺盛，低压带电作业工作量呈逐年增长趋势。相较于10 kV配电网不停电作业完整的组织保障体系和作业技术规范，低压带电作业在组织体系建设、安全教育、技能训练等方面尚存在明显不足。特别是在低压电网存在光伏等有源电网接入，“小”“散”作业主要由供电所组织、外包施工单位具体实施的情况下，作业人员安全技能水平良莠不齐、安全意识淡薄和安全知识欠缺是低压带电作业面临的最大挑战。1低压带电作业触电场景低压带电作业主要涉及沿墙接户线带电搭接与拆除、表箱内零部件更换、分接箱消缺等低压线路和设备上工作。其中，以接户线带电搭接与拆除、表箱内零部件更换安全风险最大。低压线路设备点多面广，低压电网技术人员配置不足，用电末端存在大量分布式电源等因素都对低压带电作业施工安全造成了负面影响。低压带电作业时，触电场景可主要划分为以下 2种情况。间接接触触电。在分接箱、表箱内作业时，因操作失误或设备自身原因，相线发生碰壳导致分接箱、表箱外壳带电，人体触碰带电外壳遭受电击，即为间接接触触电。直接接触触电。拆除或搭接低压带电导线时，人体同时触碰带电体和地电位构件导致遭受电击，即为直接接触触电。2不同接地型式间接接触触电分析我国低压配电系统接地型式主要存在TN系统（包括TN-C，TN-S和TN-C-S）、TT系统和 IT系统。接地型式第一个字母表示电源端与地的关系：T表示电源端有一点直接接地，I表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。接地型式第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：T表示电气装置的外露可导电部分直接接地，且此接地点独立于电源端的接地点，N表示电气装置的外露导电部分与电源的接地点有直接电气连接（通过与接地的电源中性点连接而接地）。短横线（-）后的字母表示中性导体与保护导体的组合情况：S表示中性导体和保护导体是分开的，C表示中性导体和保护导体是合一的。2.1TN系统图 1 所示为 TN-C 系统碰壳间接接触示意图。TN-C系统中保护中性线PEN同时起着保护线PE和中性线N作用，节省导线而相对经济，但在安全上存在一些问题，其主要特点如下。（1）PEN线故障断开时，后段分接箱、表箱和用电设备外壳发生相线碰壳时，无法形成短路回路，预期接触电压U接近220 V，此时，触电瞬间通过人体的电流约 200 mA（为便于计算，本文按人体电阻为 1 000，电源接地电阻RB为4，线路电阻RL忽略不计计算）。（2）因共用 PEN 线，相线一处碰壳造成 PEN 线带电，故障电压蔓延至其他设备外壳。若PEN线与相线阻抗相等，则在其他设备发生碰壳（触电）时预期接触电压U接近110 V，通过人体的电流I大于100 mA。（3）三相不平衡时，PEN 线通过电流并产生电压降，导致分接箱、表箱和用电设备外壳带电，预期接触电压（不平衡电流与 PEN线电阻乘积）有超过 50 V的可能。TN-S 系统中保护线 PE 和中性线 N 分离，除发生接地故障外，PE线不通过电流、不会出现高电位，适合应用在设有变电所的建筑物内和爆炸危险场所。碰壳故障时，通过人体电流I大于100 mA。TN-C-S 系统融合了 TN-C 系统和 TN-S 系统，自电源点至用户电气设备之间节省一根专用保护线PE线。TN-S系统较TN-C-S系统而言，建筑物信息技术设备抗共模电压干扰能力更强，因而当建筑物采用TN图1TN-C系统碰壳间接接触示意图电源L1L2L3PENRBURC40第31卷2023年第9期农村电工农电技术配网建设与运行NONGCUN DIANGONG主持：杨留名系统供电时，宜选择 TN-C-S 系统。在无等电位装置场所，TN-C-S 系统存在与 TN-C 系统同样的问题，三相不平衡引发PEN线电压降导致PE线带电（电压小于TN-C系统）。剩余电流动作保护器应安装在PE线与N线分开后，且PE线不接入剩余电流动作保护器。2.2TT系统图2所示为TT系统碰壳间接接触示意图。TT系统电源端与电气设备端均设有接地，但互不连通，不会发生TN系统接地故障电压通过PE线蔓延现象，适用于户外场所、施工场地和农村区域。当设备外壳发生相线碰壳时，预期接触电压U计算公式为U=220RA/（RL+RA+RB）式中，RL为线路电阻，RA为保护接地电阻，RB为电源接地电阻，RL为线路电阻。经计算，需要保护接地电阻 RA小于 1.18 时，预期接触电压 U 才能小于 50 V，实际很难实现。TT系统接地故障回路电阻相对TN系统较大，一般不能使用过电流保护进行防护，应通过剩余电流动作保护快速切断电源。2.3IT系统IT系统只在用电设备端进行保护接地，一般不引出中性线，适用于重要工厂、医院手术室等对不间断供电和防电击要求高场所。当设备外壳发生相线碰壳时，由于接地故障未能形成回路，故障电流为两非故障相对地电流相量和，设备外壳预期接触电压小于 50V，一般对人体不构成威胁。3不同接地型式直接接触触电分析在 TN 系统 3 种标准接线和 TT 系统接线中，发生直接接触触电时，流过人体电流在200 mA左右（超过30 mA），不能触发断路器短路保护和过电流保护，只能依靠中级剩余电流动作保护器实施保护（户用三级保护器一般都在作业点后段用户侧）。在IT系统中，作业人员直接接触带电导线或设备时，流过人体的电流 I为两非故障相对地电容电流相量和，小于30 mA；当IT系统存在接地故障未清除，通过作业人员人体的电流约380 mA，必须使用剩余电流动作保护器进行切断。由以上分析可知，无论是 TN系统、TT系统，还是IT系统，作业人员在低压带电作业时发生直接接触触电，流过作业人员人体的电流大都超过 30 mA。发生间接接触触电时，TN系统依靠各级断路器的短路保护和过电流保护实现跳闸；TT系统接地故障电流小，断路器过电流保护不一定动作，只能依靠剩余电流动作保护器保护人身安全。4剩余电流动作保护配置目前，剩余电流动作保护主流配置原则是三级保护，分别装设在配电变压器、分支线路和用户住宅处，俗称总保、中保和户保。施工不规范、线路绝缘破损、电力电子设备接入等造成泄漏电流过大超过中保、总保动作值，使得剩余电流动作保护频繁动作或投入情况不理想。实际运行中，三级保护往往无法完整实现，其中总保、中保安装率较高，投运率却很低，户保投运率较高。为确保低压带电作业人身安全，现对 TT 系统、TN-C系统、TN-C-S系统、TN-S系统等不同接地型式配电系统的剩余电流动作保护装置配置提出如下建议：TT系统、TN-S系统装设并投运总保、中保和户保；TN-C系统不装设总保，对末端形成的局部TT系统可装设并投运中保、户保；TN-C-S 系统不装设总保，装设并投运中保和户保。供电企业应提高剩余电流动作保护装置投运率，加强低压线路敷设及剩余电流动作保护装置安装的施工质量，对建设运行时间长、绝缘老化破损线路，应定时检测泄漏电流、排查接地故障，确保剩余电流动作保护装置正常工作。5结语在低压带电作业过程中，剩余电流动作保护装置在防护人身触电伤害中起着至关重要的作用。现有剩余电流三级保护中，仅有户保整定值足够小，能够较好保证人身安全，总保和中保整定值均超30 mA，只有一定概率保护触电者人身安全。通过对不同接地型式下触电风险分析，可以发现低压带电作业存在较大安全风险，除加强低压电网不规范接线整治、提高剩余电流动作保护装置投运率外，还需采取以下防护措施。（1）按规定执行保证安全的工作票制度、工作许可制度和工作监护制度。（2）工作前应用低压验电笔（器）确认金属外壳无电，对有误碰风险的裸露带电导体应采取绝缘措施，防止误碰、短路和电弧灼伤。（3）做好个人绝缘防护，工作时穿戴全棉长袖工作服、绝缘靴、绝缘手套和安全帽，使用非金属梯和有绝缘柄的工具，柜内工作使用绝缘垫。（4）禁止带负荷拆除或搭接导线，拆搭导线前应核对相线、中性线，断开导线时应先断相线、后断中性线，搭接导线时顺序相反；逐相作业，完成一相导线工作后，应做绝缘处理，再进行下一相工作，禁止人体同时接触2根线头。2023-06-15收稿图2TT系统碰壳间接接触示意图电源L1L2L3NRBURCRAPE41