关于低压配电系统在施工现场安全应用的探讨

李荣花

（山西省电力公司送变电工程公司，山西 太原 030006）

关于低压配电系统在施工现场安全应用的探讨

李荣花

（山西省电力公司送变电工程公司，山西 太原 030006）

通过对不同配电系统适用范围和安全性能的分析，及实际应用中存在的问题，提出了安全应用的方法。

配电系统；接地保护；接零保护；接线方式

0 引言

低压配电系统在施工现场的安全应用直接关系到现场人员的生命安全，而低压配电系统接地方式和电气设备接地方式的不同，构成了不同的配电系统，即IT、TT、TN系统，各系统均具有安全性能，但各自又有不足和缺陷。本文通过对不同配电系统适用范围和安全性能的分析，及实际应用中存在的问题，提出了安全应用的方法。

1 低压配电系统安全性能分析[1-2]

1.1 IT系统（也称保护接地系统）

IT系统为三相三线制系统，其构成如图1所示。

图1 IT三相三线制系统构成

I T系统中字母I表示配电网不接地，即电源中性点N不接地或经高阻抗ZL（1000Ω，通常为消弧线圈）接地，且通常不引出N线，ZC为配电网对地绝缘阻抗(通常为对地分布电容)，字母T表示电气设备外壳接地，即将设备的某一部位经接地装置（接地电阻为RD≤4Ω）与大地紧密连接起来，称为保护接地。

其安全原理是把故障电压限制在安全范围以内，从图1可知，IT系统在发生接地故障时（如电气设备绝缘损坏，人体触及电气设备外壳，一相电源通过人体形成接地），由于不具备故障电流返回电源的通路，其故障电流ID仅为非故障相的对地电容电流，其值甚小，加之接地电阻的分流作用，流经人体的电流很小，因此对地故障电压很低，不致引发事故。所以发生一相接地故障时，不需切断电源而使供电中断。但它一般不引出中性线，不能提供照明、控制等需用的220V电源，且其故障防护和维护治理较复杂，加上其他原因，使其应用受到限制。这种系统主要用于10kV及35kV的高压系统和矿山、井下的某些低压供电系统，不适合在施工现场应用，故在此不做深入细致的分析。

1.2 TT系统（也称保护接地系统）

T T系统为三相四线制系统，其构成如图2所示。

图2 T T三相四线制系统构成

第一个字母T表示配电网直接接地，即低压侧电源中性点N经RN（通常为4～10Ω）接地，称为工作接地，中性点通常引出导线叫做中性线也叫工作零线N线。第二个字母T表示电气设备外壳接地，即将设备的某一部位经接地装置（接地电阻为RD）与大地紧密连接起来，称为保护接地。这个接地点与电源端接地点是没有关连的。

其安全原理是当电气设备带电部分与金属外壳之间的绝缘损坏，人体触及电气设备外壳遭受触电的危险时，人体相当于接地装置的一条并联支路，即RP与RD并联。由于人体电阻（RP至少是1000Ω～2000Ω）比起接地电阻（RD通常为4～10Ω）要大得多，根据分流公式可知，电压一定时，电阻大的分流小，电阻小的分流大，人体电阻RP远大于接地电阻RD，所以通过人体的电流就很小，从而减轻了触电的危险。而故障回路内包含2个接地电阻RD和RN，故障回路阻抗较大，故障电流较小（若中性点接地电阻RN=4Ω，设备接地电阻RD=4Ω，则故障电流ID=27.5A，一般情况下RD很难做到4Ω，假若RD=7～11Ω，则ID=14.7～20A），由于这么小的单相接地短路电流不足以使线路中的断路器动作，故障电压持续存在，设备外壳电压也持续存在，虽然接地电阻大幅度降低漏电设备上故障电压，但一般不能降低到安全范围以内，长时间对人体造成的触电危险仍然存在。因此，采用TT系统必须装设漏电保护装置或过电流保护装置。

1.3 TN系统（也称保护接零系统）

T N系统仍属于三相四线制系统，只是多了一条公共保护线PE线，俗称“三相五线制”系统，其构成如图3所示。

图3 TN系统构成

字母T表示配电网直接接地并引出中性线(N线)也叫工作零线，字母N表示电气设备金属外壳与不带电的金属部分与公共的保护线PE线也叫保护零线相连接，PE线与中性线在接地点相连接。RS叫做重复接地。

其安全原理是当某相带电部分碰触设备外壳时，形成该相对零线的单相短路，短路电流促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障设备电源断开，消除电击危险。虽然保护接零也能降低漏电设备上的故障电压，但一般不能降低到安全范围以内，其安全作用是迅速切断电源，降低对人体的伤害。

按照中性线与保护线的不同组合方式，TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种类型。

1.3.1 TN-S系统

系统的中性线N线与保护线PE线是分开的，如图3所示。正常运行时，PE线不通过电流，也不带电位，所以电气装置的外壳不带电。当电气设备相线碰壳，发生接地故障时，直接短路，由过电流保护电器切断故障线路。当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位，对人体不会有触电的危险。该系统安全可靠性高。这是区别于TN－C的重要特点，TN－S系统N线不宜重复接，因重复接后对断N线后保护设备不明显，且干线首端不能装设RCD（漏电保护器，漏电断路器），但必要时PE线也可以重复接。该系统适用于工业企业，大型民用建筑和施工现场。

1.3.2 TN-C系统

系统中保护零线（PE）与工作零线（N）合并为PEN线，如图4所示。当发生接地短路故障时，故障电流大，可使电流保护动作，切断电源。

当三相负荷不平衡或只有单相用电设备时，PEN线上有正常负荷电流流过，有时还要通过三次谐波电流，其在PEN线上产生的压降呈现在用电设备外壳上，使其带电位，对地呈现电压。正常工作时，这种电压视情况为几伏到几十伏，低于安全电压50V，但当发生PEN线断或相对地短路故障时，使PEN线电位升高，其对地电压大于安全电压，使触电危险加大。同时，同一系统内PEN线是相通的，故障电压会沿PEN线传至其他未发生故障处，可能会引起新的电气故障，另外由于该系统全部用PEN线作设备接地，它无法实现电气隔离，不能保证电气检修人身安全。

TN－C系统应将PEN线重复接地，能降低中性点及用电设备外壳电位，但不能消除触电危险。以上所述，TN－C系统不安全因素较多，除维护治理水平较高的场所外，施工现场不宜采用也很少采用，可用于仅有单相（220V）携带式、移动式用电设备(不必接零)的场合。

图4 TN-C系统构成

1.3.3 TN-C-S系统

系统中的中性线与保护线先是合一的，然后又分开，称为TN-C-S系统，如图5所示。当电气设备发生单相碰壳，同TN－S系统，当N线断开，故障同TN－C系统。这种系统兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，电源线路结构简单，又保证一定安全水平，常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理等设备的场所，因PE线带有前端PEN线上某种程度电压，这样设备外壳就带上电压，人体接触后有电击的可能。当施工现场没有专用变压器时，可以使用TN-C-S系统，实现局部TN-S系统供电。

图5 TN-C-S系统构成

从以上分析可知，各种配电系统均有优缺点，TN-S系统安全性能最好，所以，《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—2005）中明确规定，施工现场临时用电应选用电源中性点直接接地的220/380V三相四线制低压电力系统，同时，必须符合下列规定：采用三级配电系统；采用TN-S接零保护系统；采用二级漏电保护系统。

2 实际应用中存在的问题

a）专业人员的问题。

b）供电方式引入的问题。

c）电源电缆的问题。

d）配电箱的问题。

e）设备电缆的问题。

f）接线的问题。

g）重复接地的问题。

3 解决问题和安全应用的方法

3.1 专业人员的安全培训

加强专业电工及电动设备操作人员的专业知识培训，做到持证上岗。非电工人员严禁接线，非电动设备操作人员严禁操作电动设备。

3.2 TT方式供电系统的改进

现场专门安装一组接地装置，引出一条专用接地保护线PE线，与工作零线N线分开。专用保护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，此方式适用于用电设备容量小，且很分散的场合。

3.3 TN-C方式供电系统的改进

当现场没有专用的电力变压器时，要将引入系统（进户前）采用TN-C系统，引出系统（进户后）转变成TN-C-S系统，实现局部TN-S系统供电。

PEN分为PE线和N线后，不能再与PE线合并或互换，否则它们是TN-C系统。但PEN不能装设漏电保护器RCD，PE与N线分开段可采用漏电保护器RCD。变为TN-C-S系统时，PE线应重复接，N线不宜重复接。PEN段与PE线应重复接地。

3.4 TN-S方式供电系统的正确引入[3]

a）当施工现场有专用变压器供电时，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处引出。

b）当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保护一致。不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。

c）工作零线（N线）必须通过总漏电保护器，保护零线（PE线） 必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处，引出形成局部T N-S接零保护系统。

d）通过总漏电保护器的工作零线与保护零线之间不得再做电气连接。PE线保护回路上严禁装设开关或熔断器，严禁通过工作电流，且严禁断线。

e）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。重复接地线必须与PE线相连接，严禁与N线相连接。保护零线每一处重复接地装置的接地电阻值不应大于10Ω。

3.5 使用专用电缆

a）引入系统的低压电源线应使用专用的电缆，电缆中必须包含全部工作芯线和用作保护零线或保护线的芯线。三相四线制配电的电缆线路必须采用五芯电缆。五芯电缆必须包含淡蓝、绿/黄二种颜色绝缘芯线。淡蓝色芯线必须用作N线；绿/黄双色芯线必须用作PE线，严禁混用。总配电箱与分配电箱和开关箱之间的电源线也应使用专用的电缆。

b）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。

c）与电气设备连接的二次电缆应使用带PE线（即设备接地线）的电缆，电缆芯线数应根据负荷及其控制电器的相数和线数确定，如：三相四线时，应选用五芯电缆；三相三线时，应选用四芯电缆；当三相用电设备中配置有单相用电器具时，应选用五芯电缆；单相二线时，应选用三芯电缆，以上电缆富余一芯可作为PE保护线。

配电装置和电动机械相连接的保护零线（PE线）应为截面不小于2.5mm2的绝缘多股铜线。手持式电动工具的保护零线（PE线）应为截面不小于1.5mm2的绝缘多股铜线。

d）保护零线（PE线）所用材质与相线、工作零线（N线）相同时其最小截面应符合规定（见表1）。

表1保护零线（PE线）所用材质最小截面

3.6 设置标准配电箱和开关箱

a）按照《施工现场临时用电安全技术规范》要求，制作标准配电箱，配电箱的电器按规范要求选择。

b）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。

c）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。

d）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，动力与照明应分路配电；动力开关箱与照明开关箱必须分开设置。

3.7 箱内正确接线

a）配电箱、开关箱内的电器（含插座）应先安装在金属或非木质阻燃绝缘电器安装板上，然后方可整体紧固在配电箱、开关箱箱体内。金属电器安装板与金属箱体应做电气连接。

b）配电箱的电器安装板上必须分设N线端子板和PE线端子板。进出线中的N线必须通过N线端子板连接，N线端子板必须与金属安装板绝缘。PE线必须通过PE线端子板连接，严禁PE线相互缠绕。PE线端子板必须与金属电器安装板做电气连接。

c）配电箱、开关箱的金属箱体、金属电器安装板以及电器正常不带电的金属底座、外壳等必须通过PE线端子板与PE线做电气连接，金属箱门与金属箱必须通过采用编织软铜线做电气连接。PE线必须就地与不大于10Ω的接地装置用螺栓或压线鼻可靠连接。

d）配电箱、开关箱内的连接线必须采用铜芯绝缘导线。导线分支接头不得和螺栓压接，应采用焊接并做绝缘包扎，不得有外露带电部分。

e）接引至用电设备的PE线在分配电箱和开关箱内，并与PE线专用母线连接并排列整齐，另一端应与用电设备外壳接地端子可靠连接。

f）电源进线及用电出线必须通过专用通道（箱底预留孔）并加绝缘保护固定。电源进线必须连接在开关的上刀口。出线必须连接在配电箱内所设的专用接线端子上。连接牢固可靠，严禁钩挂。每个出线开关上都应粘上标签标明用途和去向。

3.8 用电设备的正确连接

a）用电设备和电动机械的金属外壳必须从保护零线（PE线）板上接出。

b）塔式起重机、外用电梯、滑升模板的金属操作平台及需要设置避雷装置的物料提升机，除应连接PE线外，还应做重复接地。设备的金属结构构件之间应保证电气连接。

c）手持电动工具采取两孔插座时，必须另外用一根绝缘多股铜线将手持电动工具的金属外壳与保护零线连接。

d）下列电气设备不带电的外露可导电部分必须做保护接零：电机、变压器、电器、照明器具、手持式电动工具的金属外壳；配电装置的金属箱体、框架及靠近带电部分的金属围栏和金属门；电气设备传动装置的金属部件、起重机的底座和轨道等。

e）下列电气设备不带电的外露可导电部分可不做保护接零：在木质、沥青等不良导电地坪的干燥房间内，交流电压380V及以下的电气装置金属外壳（当维修人员可能同时触及电气设备金属外壳和接地金属物件时除外）。

3.9 监督检查

定期检查用电设施安全情况，定期检测PE线的电气连接及系统和重复接地的阻值是否正常，发现隐患及时消除。

3.9.1 外观检查

a）引入系统的电源电缆是否选用三相五线电缆，PE线是否接至专用母线上，该母线是否与接地装置重复接地，连接是否可靠边牢固，布线是否整齐，标识是否清晰。

b）接引电气设备的电源电缆是否选用带PE保护线的电缆，且电源端是否接至PE专用母线上，末端是否接至设备外壳接地端子。

c）工作零线与PE保护线是否分开。

d）是否有隐蔽接地装置的定期接地电阻测试报告，是否有PE线电气系统回路定期测试报告。

e）定期检查漏电保护器是否能正常动作。

3.9.2 表计测试检查

a）抽测接地装置接地电阻值是否小于10Ω，尤其是电力系统电阻值必测。

b）用表计检测PE线系统回线是否为全长完好的电气通路。

c）用表计抽测用电设备外壳至配电箱PE线是否为全长完好的电气通路。

d）断开系统接地装置，用表计检测PE线与工作零线，不得连通。

4 结束语

综上所述，低压配电系统中TN-S接零保护系统安全性能最好，施工现场做到安全应用，可以有效地进行触电和漏电保护，提高安全用电水平，保证现场人员生命安全。

［1］ 萨如拉.低压配电系统接地与漏电保护装置的应用［J］.内蒙古科技与经济，2006（7）：20-23.

［2］ 2005年全国注册安全工程师执业资格考试辅导教材安全生产技术［M］.北京:煤炭工业出版社，2005.

［3］ 中华人民共和国建设部.施工现场临时用电安全技术规范JGJ46—2005［S］.北京：中国建筑工业出版社，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

李荣花（1963-），女，河北邢台人，1989年毕业于山西广播电视大学工业电气自动化专业，工程师，从事电力生产安全管理工作。