工程建设施工现场临时用电系统的研究及开发

何海强

摘 要：随着国家经济持续发展，工程建设进入快速增长的年代，施工安全用电越来越受到各方的重视。在现阶段，建筑施工现场使用的临时用电设施没有统一标准，特别是配电箱，大部分不能满足安全要求，在生产作业中总是存在各种安全隐患。为了解决施工现场临时用电的安全问题，该文针对现有施工用电的安全缺陷进行研究分析，设计一套简单易用、安全可靠的配电箱设备及其组成的配电系统，从源头上根除安全隐患，最大限度地保障施工用电的安全。

关键词：施工用电；配电箱；研究开发

中圖分类号：TU852 文献标志码：A

0 引言

在工程建设过程中，施工用电是不可缺少的重要环节。然而，由于施工现场的复杂多变，现场用电设备经常在恶劣的环境下使用，用电设备的绝缘保护性能极易遭受损坏或老化，增大了用电设备漏电的可能性，容易引起因漏电而造成的人身触电事故。其中，配电箱是施工用电的重要组成部分，其内部由隔离开关、熔断器、漏电保护器等元器件组成。现有配电箱整体安全性能低，在打开配电箱箱门时，其内部的元器件或接线端子等带电部位是裸露在外的，没有任何的安全保护措施。配电箱内部带电电压一般为220 V或380 V，操作人员如果不小心，很容易误碰带电部位，引起触电，严重威胁到施工作业人员的生命安全。同时，现有的配电箱内部由于元器件较多，需要使用一定数量的进出线电缆进行内部电气连接，这样导致配电箱内部布局复杂混乱，直接影响操作人员的用电安全。因此，该文针对以往配电箱产品存在的不足，设计一套简单易用且安全可靠的施工临时用电配电箱，并由该系列配电箱组成的三级配电系统，为施工现场安全用电提供技术保障。

1 建筑施工现场临时用电设施现状分析

经过对工程施工现场实地调研，在现阶段，施工临时用电主要存在以下典型问题：

（1）没有按照规范要求采用三级配电、二级漏电保护的配电系统。

（2）配电箱中的漏电保护器的额定漏电动作特性不符合规范要求。

（3）终端开关箱直接控制多台电器设备，违反“一机、一闸、一漏、一箱”原则。

（4）配电箱没有设置隔离开关，分断时没有可见断开点。

（5）配电箱带电部位外露，没有安全防护措施。

（6）配电箱电器元件安装在木板上，箱内接线凌乱，金属箱体未做保护接零或接地。

针对上述问题，该文提出了相应的设计方案及技术控制措施。

2 建筑施工现场临时用电系统的设计

2.1 整体布置要求

建筑施工现场用电一般来源于配备专用变压器的供用电网络，该配电网络属于中性点直接接地的220 V/380 V三相四线制低压电力系统。因此，施工现场临时用电系统应采用TN-S接零保护的接线方式，并应满足三级配电二级漏电保护的强制要求。

在临时用电系统布置时，电气设备的接地、接零保护方式应与原系统保持一致，不得采用一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地的方式。保护零线（PE线）应从配电室低压电源侧零线处直接引出，贯穿整个用电系统，中间不能有任何开关控制，施工现场重复接地必须与保护零线（PE线）相连接；工作零线（N线）也是从配电室低压电源侧零线处直接引出，但必须通过总漏电保护器，通过总漏电保护器的工作零线（N线）与保护零线（PE线）之间不得有任何电气连接。接线方式如图1所示。

2.2 系统接地要求

单台容量超过100 kVA或使用同一接地装置并联运行且总容量超过100 kVA的电力变压器或发电机的工作接地电阻值不得大于4Ω。

TN系统中的保护零线（PE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，每一处重复接地装置的接地电阻值不应大于10Ω。

2.3 三级配电设置要求

施工临时用电系统应设置总配电箱、分配电箱、开关箱，实行三级配电的方式。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用电负荷相对集中地区域，分配电箱与开关箱的距离不得超过30 m，开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3 m。重要设备（包括但不限于）：施工升降机、塔式起重机、混凝土输送泵、桩机、夯土机、搅拌机、潜水泵、钢筋加工机械、木工加工机械、电焊机、真空机、滤油机和主变耐压试验装置等，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。三级配电方式如图2所示。

该文结合建筑施工现场临时用电的需求，共设计了5种类型的电源箱产品，其中包括：400 A/380 V两回路总配电箱、160 A/220 V-380 V六回路分配电箱、32 A/220 V-380 V终端开关箱、32 A/380 V电弧焊机专用箱、16 A/220 V终端插座箱。各配电箱及开关箱设计要求如下：

（1）箱体内的隔离开关、熔断器和漏电断路器等元件依次电气连接，并设置输出接线端子、PE线接线端子及N线接线端子。箱体与电气元器件之间设置有内封绝缘板，使电气部分与金属箱体之间有效绝缘。箱内的元件合理设置，所有带电金属部位均设置绝缘挡板隔离，降低意外触碰带电部位的风险，提高配电箱的安全性能，满足工程施工现场的需求。

（2）电弧焊机专用箱配置了防触电保护装置，能够将电焊机在空载时的工作电压降至安全范围，从而保证了作业人员的人身安全，同时能获得较好的节能效果，提高企业的经济效益和社会效益。

（3）总配电箱与分配电箱、开关箱实行多级漏电保护，每两级之间应有漏电保护级差配合。末级开关箱额定漏电动作电流不应大于30 mA，额定漏电动作时间不应大于0.1 s。使用于潮湿或有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品，其额定漏电动作电流不应大于15 mA，额定漏电动作时间不应大于0.1 s。当分配电箱中装设漏电保护器时，其额定漏电动作电流应大于30 mA、小于或等于75 mA，额定漏电动作时间不应大于0.1 s。当总配电箱中装设漏电保护器时，其额定漏电动作电流应大于75 mA、小于或等于150 mA，额定漏电动作时间应大于0.1 s、小于或等于0.2 s，其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应大于30 mA.s。

（4）总配电箱及分配电箱采用多回路设计，动力配电与照明配电应分路接入，防止因动力配电故障而影响工作场所的正常照明。

（5）所有箱体采用防雨淋设计，密封性能良好，更適用于户外使用。

3 技术关键和重点解决的技术问题

（1）以国家规范标准的要求为依据，有效地完善施工现场临时用电的整体布局，解决施工现场临时用电设置混乱的常见问题，极大地满足建筑施工现场的需求。同时要求配电箱安全性能高，箱体防水防腐蚀性能高，满足户外使用的要求。

（2）要求配电箱箱内元器件分布合理、排列有序；电气连线采用暗藏布线，所有带电部位采用绝缘挡板隔离，能降低意外触碰带电部位的可能性，有效提高配电箱的安全性能。

（3）配电箱箱体采用高强度钢板一体制作而成，外形结构及密封性能按防尘防雨淋的要求设计，箱体整体结构抗冲击性能好、密封性高，适合于条件较差的户外环境使用。

（4）配电箱所采用的漏电断路器均按照透明外壳设计，可直观判断断路器触头的通断状态，防止因设备故障未切开电路而造成的触电事故。

（5）电弧焊机专用箱配置专用节能型电弧焊机防触电保护装置，使用保护装置后，焊机二次空载电压低于36 V。当焊机工作时，焊条和焊件接触产生短路，经过电磁感应放大信号传送给控制电路，控制降压电路使其停止工作，焊机的一次侧电压和二次侧电压迅速回升，使二次电压达到引弧电压的要求，可有效防止电弧焊机二次侧人身触电事故。

（6）全系列配电箱均配有专用接地桩，能有效地解决保护接地不良的问题，提高TN-S接零保护系统中要求PE线重复接地的可靠性。

4 结语

目前，建筑施工现场对施工安全用电的要求越来越高，一套具有良好安全性能的配电箱及其组成的配电系统，能最大限度地消除施工用电的安全隐患，有效保护施工人员的人身安全，对企业的发展及社会的稳定具有重大意义。该文所设计的配电箱成果已获得国家知识产权局授予的实用新型专利和外观设计专利，该产品及技术具有很好的推广价值。

参考文献

[1]徐荣杰.施工现场临时用电安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]柴雪峰.建设工程施工现场供用电安全规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]马红.用电安全导则[S].北京：中国标准出版社，2018.