建設(shè)工程施工現(xiàn)場的安全用電（TN-S接零保護系統(tǒng)）（俗稱“三相五線制” ）

1、建設(shè)工程施工現(xiàn)場的安全用電（TN-S接零保護系統(tǒng)）（俗稱“三相五線制” ）一、問題的提出：建設(shè)安全工作規(guī)程（變電所部分）DL500931997第條“當施工現(xiàn)場采用低壓側(cè)為380/220V中性點直接接地的變壓器時，宜按GB50194（建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范），采用工作零線和保護零線分開的接地保護”。電力建設(shè)安全工作規(guī)程第1部分：火力發(fā)電廠6.4.3 當施工現(xiàn)場采用低壓側(cè)為380220V中性點直接接地的變壓器時，應按GB 50194的規(guī)定，采用工作零線和保護零線分開的接零保護。按照中華人民共和國國家標準GB50194-93建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范（該規(guī)范為強制性國家標準）第條“當施工

2、現(xiàn)場設(shè)有專供施工用的低壓側(cè)為380/220V中性點直接接地的變壓器時，其低壓側(cè)應采用保護導體和中性導體分離接地系統(tǒng)（TN-S系統(tǒng)）或電源系統(tǒng)接地，保護導體就地接地系統(tǒng)（TT系統(tǒng)）。但由同一電源供電的低壓系統(tǒng)，不宜同時采用上述兩種系統(tǒng)”。按中華人民共和國行業(yè)標準施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ462005）的要求：建筑施工現(xiàn)場臨時用電工程專用的電源中性點直接接地的220/380V三相四線制低壓電力系統(tǒng)必須符合下列規(guī)定： 1、采用三級配電系統(tǒng)； 2、采用TN-S接零保護系統(tǒng)； 3、采用二級漏電保護系統(tǒng)。該條文為強制性條文。重點講三部分的內(nèi)容。一、什么是“三級配電系統(tǒng)”、二、什么是“TN-S接零

3、保護系統(tǒng)”三、什么是“二級漏電保護系統(tǒng)”首先了解施工現(xiàn)場通常為中性點直接接地的三相四線制的220/380V低壓配電系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中按接地、接零保護方式不同分為TT和TN系統(tǒng)?，F(xiàn)在首先了解一下TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。表示裝置的外露可導電部分對地關(guān)系： 外露可導電部分對地直接作電氣連接，此接地點與電力系統(tǒng)的接地點無直接關(guān)連TT表示電力系統(tǒng)的對地關(guān)系：直接接地 外露可導電部分通過保護線與電力系統(tǒng)的接地點直接作電氣連接。TN表示電力系統(tǒng)的對地關(guān)系：直接接地二、 TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)的含義（一）TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是指在電源（電力變壓器）中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼或機械設(shè)備的金屬

4、外殼或機械設(shè)備的金屬構(gòu)件，直接接地的保護系統(tǒng)。（二）TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)電力系統(tǒng)有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護線與該接地點相連接。TN系統(tǒng)可分為： TN-S（S表示工作零線與保護零線分開設(shè)置）TN-C（C表示工作零線與保護零線合一設(shè)置）TN-C-S（工作零線與保護零線前一部分合一，后一部分分開設(shè)置）1 TN-S系統(tǒng)整個系統(tǒng)的中性線（工作零線）與保護線（保護零線）是分開的； 2.2 TN-C系統(tǒng)整個系統(tǒng)的中性線（工作零線）與保護線（保護零線）是合一的；2.3 TN-C-S系統(tǒng)是指整個系統(tǒng)中工作零線與保護零線前一部分是合一，后一部分分開設(shè)置的接零保護系統(tǒng)。N線（工作零線）和PE線（保

5、護零線）的作用：1、N線因單相用電設(shè)備的工作需要而設(shè)置，而稱“工作零線”；N線根據(jù)工作需要應穿過漏保護器的剩余電流互感器。2、保護零線是指中性點接地時，由中性點或中性線引出，不作為電源線，僅用作連接電氣設(shè)備外露可導電部分的導線，工作時僅提供漏電電流通路，PE線是不需要穿過漏電保護器的剩余電流互感器。三、TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)的保護原理3.1 TT系統(tǒng)的保護原理接地保護是將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露金屬部分 ( 如金屬外殼 )與接地體作直接的電氣連接 。其基本原理是限制漏電設(shè)備外殼對地電壓，使之不超過安全范圍。3.2 TN系統(tǒng)保護原理接零保護是為防止因電氣設(shè)備絕緣損壞而使人體有遭受觸電的危險 ，

6、s將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露金屬部分 ( 如金屬外殼 )與電網(wǎng)的保護零線(PE 線 )相連接。 當一相碰殼而使接零設(shè)備金屬外殼帶電時，單相接地短路電流通過該相線和PE線形成回路，而不經(jīng)過電源中性點接地裝置。由于故障回路相線，PE線阻抗很小，所以單相短路電流很大，它可使線路上的保護裝置(如熔斷器、 開關(guān)等) 迅速動作，從而切除漏電設(shè)備電源，以起到保護作用。四、重點講什么是“三級配電系統(tǒng)；TN-S接零保護系統(tǒng)；二級漏電保護系統(tǒng)?！?1、三級配電系統(tǒng) 按05版規(guī)范要求： 1. 即配電系統(tǒng)應設(shè)置總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱實行三級配電.（05版第條） 2. 總配電箱應設(shè)在靠近電源的區(qū)域，分配電箱應

7、設(shè)在用電設(shè)備或負荷相對集中的區(qū)域。分配電箱與開關(guān)箱的距離不得超過30m，開關(guān)箱與其控制的固定式用電設(shè)備的水平距離不宜超過3m。（05版第條） 3.動力配電箱與照明配電箱宜分別設(shè)置。當合并設(shè)置為同一配電箱時，動力和照明應分路配電；動力開關(guān)箱與照明開關(guān)箱必須分設(shè)。 （05版第條） 4.每臺用電設(shè)備必須有各自專用的開關(guān)箱，嚴禁用同一個開關(guān)箱直接控制2臺及2臺以上用電設(shè)備（含插座）。（第條為強制性條文） 5.電纜線路應采用埋地或架空敷設(shè),嚴禁沿地面明設(shè),并應避免機械損傷和介質(zhì)腐蝕.埋地電纜路徑應設(shè)方位標志。 （第條為強制性條文）2、TN-S接零保護系統(tǒng)？05版強制性條文第條“在施工現(xiàn)場專用變壓器的供電

8、的TN-S接零保護系統(tǒng)中，電氣設(shè)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(cè)零線或總漏電保護器電源側(cè)零線引出”。1工作接地；2-PE線重復接地；3一電氣設(shè)備金屬外殼(正常不帶電的外露可導電部分)；L1、L2、L3相線；N工作零線；PE-保護零線；DK-總電源隔離開關(guān)；RCD-總漏電保護器(兼有短路、過載、漏電保護功能的漏電斷路器)；T-變壓器 圖5.1.1 專用變壓器供電時TN-S接零保護系統(tǒng)示意重點說一下重復接地的問題將保護零線上多處通過接地裝置與大地再次連接稱重復接地。重復接地在施工現(xiàn)場安全用電中所起的作用是十分重要的，它可以降低漏電設(shè)備的對地電壓、減輕

9、零線斷線危險、縮短故障時間、改善防雷性能等方面起著重要作用。為提高施工現(xiàn)場的用電可靠性，必須重視對重復接地的重要性的認識。1. TN-S接零保護系統(tǒng)中，保護零線每一處重復接地電阻值應不大于10。2. 重復接地位置建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范GB50194-93接零保護應符合下列規(guī)定:架空線路終端、總配電箱及區(qū)域配電箱與電源變壓器的距離超過50m以上時，其保護零線（PE線）應作重復接地，接地電阻值不應大于10。施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范JGJ46-2005系統(tǒng)中的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(tǒng)的中間處和末端處做重復接地。在TN系統(tǒng)中，保護零線每一處重復接地裝

10、置的接地電阻值不應大于10。在工作接地電阻值允許達到10的電力系統(tǒng)中，所有重復接地的等效電阻值不應大于10。（強制性條文）在TN接零保護系統(tǒng)中，PE零線應單獨敷設(shè)。重復接地線必須與PE線相連接，嚴禁與N線相連接。電力建設(shè)安全工作規(guī)程第1部分：火力發(fā)電廠6.4.5 接零保護的規(guī)定：1 架空線零線的終端、總配電盤及區(qū)域配電箱的零線應重復接地，接地電阻不得大于10。電力建設(shè)安全工作規(guī)程(變電所部分)3.3.4.4 接零保護應符合下列規(guī)定：a）架空線零線的終端、總配電盤及區(qū)域配電開關(guān)箱的零線應重復接地，接地電阻不得大于10。建設(shè)工程在執(zhí)行施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ46-2005） 中對遇到的

11、有關(guān)重復接地問題所給出的結(jié)論是：施工現(xiàn)場供配電系統(tǒng)保護零線（PE線）的重復接地的數(shù)量不少于2n+1（n代表總分路數(shù)量），分別設(shè)置于配電系統(tǒng)的首端、中間、末端，重復接地連接線應選用綠/黃雙色多股軟銅線，其截面不小于相線截面的50%，且不小于2.5 mm。連接線應與配電箱、開關(guān)箱內(nèi)的（PE線）端子板連接，保護零線（PE線）設(shè)置重復接地的部位可為：（1）總配電箱（配電柜）處；（2）各分路分配電箱處；（3）各分路最遠端用電設(shè)備開關(guān)箱處；（4）塔式起重機、施工電梯、物料提升機、混凝土攪拌站等大型施工機械設(shè)備開關(guān)箱處。3.重復接地的重要性若保護零完好未做重復接地，當單純采用保護接零的設(shè)備發(fā)生碰殼短路（一相

12、碰殼）時，設(shè)備外殼的對地電壓即短路電流在保護零線上的電壓降，經(jīng)計算為147V。由此可見在沒有重復接地的情況下，接零保護的設(shè)備外殼在故障切除前的相對地電壓仍然是危險的。 當保護零線完好采取了重復接地的情況下，情況就會大不同，設(shè)備外殼的對地電壓會大大降低。當發(fā)生碰殼短路時，短路電流大部分通過保護零線回到電源，另一部分則經(jīng)過重復接地和工作接地回到電源，后一部分電流在重復接地電阻上的壓降便是設(shè)備外殼的對地電壓，假設(shè)零線電壓仍然為147V工作接地電阻和重復接地電阻均為4，經(jīng)計算其值為。這個電壓對人仍有危險,但危險性相對減小了許多。、保護零線斷線時重復接地的作用3.3.1 若未做重復接地，發(fā)生零線意外斷開

13、處設(shè)備又碰殼如下圖示：假如線在2號設(shè)備前斷開，那么斷點后的設(shè)備（、）處于非保護狀態(tài)。一旦電氣設(shè)備有漏電或碰殼現(xiàn)象時，2號設(shè)備外殼帶電，由于3設(shè)備的外殼與2號設(shè)備的外殼是通過PE線相連接的，所以的外殼也存在接近于電源相電壓的對地電壓，觸電 的危險性將被擴大。3.3.2 若做重復接地，發(fā)生零線意外斷開處設(shè)備又碰殼如下圖示。進行重復接地以后，一旦如上圖2號設(shè)備前發(fā)生斷點，往后的設(shè)備處于接地保護狀態(tài)，其對地電壓的高低決定于變壓器中性點的接地電阻和重復接地電阻的大小。即：Ud=URO/（RO+Rd）式中：Ud-設(shè)備外殼對地電壓 U相電壓RO變壓器中性點接地電阻 Rd 重復接地電阻。如果按照接地電阻與重復

14、接地電阻都相同，則零線后的對地電壓只有相電壓的一半,危險程度就降低了。由于重復接地的重要性，05版規(guī)范中強制性條文第條規(guī)定：PE線上嚴禁裝設(shè)開關(guān)或熔斷器，嚴禁通過工作電流，且嚴禁斷線。值得注意的05版強制性條文第“當施工現(xiàn)場與外電線路共用同一個供電系統(tǒng)時，電氣設(shè)備的接地、接零保護應與原系統(tǒng)保持一致，不得一部分設(shè)備做保護接零，另一部分設(shè)備做保護接地” 。為什么？這是因為如果一旦保護接地設(shè)備上發(fā)生碰殼接地故障時,接地電流若不足以使保護裝置動作（跳閘），短路電流由故障點流入大地，與變壓器中性點接地極、變壓器繞組間形成回路，若變壓器中性點接地電阻RO=4,而故障設(shè)備的接地電阻也是RP=4，由分壓公式可

15、知 UO=RO/（RO+RP）UN=110V危險電壓，這樣不但保護接地設(shè)備外殼上有110V電壓，而且在供電系統(tǒng)中，采用保護接零的設(shè)備上也都有110V危險電壓。擴大了可能發(fā)發(fā)觸電事故的范圍，特別是在接零設(shè)備和接地設(shè)備相距很近時，人可能同時接觸這兩個設(shè)備時，則觸電的危險性就更大。5、什么是“二級漏電保護系統(tǒng)”？講一下漏電保護器的工作原理目前廣泛應用的漏電保護器都是電流動作型。工作原理如圖所示。作為TAN的一次線圈的相線L1、L2、L3和零線N均通過零序電流互感器TAN。正常情況下，當設(shè)備三相負荷平衡，其一次電流的矢量和為零，即Iu十Iv十Iw=O；TAN二次線圈無電流輸出，脫扣器YA不動作，RCD

16、正常合閘運行。當設(shè)備發(fā)生漏電或人身觸電時，則故障電流Id經(jīng)大地回到電源變壓器TM而中性點構(gòu)成回路。由于對地出現(xiàn)漏電電流Id，則流經(jīng)TAN的矢量和不等于零，即通過TAN的Iu十Iv十Iw+In0，TAN的二次側(cè)有剩余電流流過，電磁脫扣器YA中有電流流過，當電流達到整定值時，脫扣器YA動作，漏電保護器RCD掉閘，切斷故障電路，從而起到保護作用。5.2 二級漏電保護系統(tǒng) 1.所謂二級漏電保護是指在整個施工現(xiàn)場臨時用電工程中，總配電箱中必須裝設(shè)漏電保護器，所有開關(guān)箱中也必須裝設(shè)漏電保護器。 2.實行分級分段保護，取決于漏電保護器的動作參數(shù)。 （05版強制性條文第條）開關(guān)箱中漏電保護器的額定漏電動作電流

17、不應大于30mA，額定漏電動作時間不應大于。使用于潮濕或有腐蝕介質(zhì)場所的漏電保護器應采用防濺型產(chǎn)品，其額定漏電動作電流不應大15mA，額定漏電動作時間不應大于。 （05版強制性條文第條）總配電箱中漏電保護器的額定漏電動作電流應大于30mA，額定漏電動作時間應大于，但其額定漏電動作電流與額定漏電動作時間的乘積不應大于30mAs。三相負荷ABCNPE分配電箱總配電箱開關(guān)箱三相負荷接零保護示意圖六、三相五線制接零保護示意圖重復接地重復接地重復接地單相負荷ABCNPE分配電箱總配電箱開關(guān)箱單相負荷接零保護示意圖重復接地重復接地重復接地兩相負荷ABCNPE分配電箱總配電箱開關(guān)箱兩相負荷接零保護示意圖重復

18、接地重復接地重復接地三相四線負荷ABCNPE分配電箱總配電箱三相四線負荷接零保護示意圖開關(guān)箱重復接地重復接地重復接地電力系統(tǒng)接地極 要求：（1）總配電箱（配電柜）至分配電箱必須使用五芯電纜。05版強制性條文“電纜中必須包含全部工作芯線用作保護零線或保護線的芯線。需要三相四線制配電的電纜線路必須采用五芯電纜”。（2）分配電箱至開關(guān)箱與開關(guān)箱至用電設(shè)備的相數(shù)和線數(shù)應保持一致。動力與照明分別設(shè)置時，三相設(shè)備線路可采用四芯電纜，單相設(shè)備和一般照明線路可采用三芯電纜。（3）塔式起重機、物料提升機、混凝土攪拌站等大型施工機械設(shè)備的供電開關(guān)箱必須使用五芯電纜向設(shè)備配電（即當三相用電設(shè)備中配置有單相用電器具時

19、，應選用五芯電纜）。（4）電纜必須包含全部工作芯線和保護零線(PE線)，五芯電纜芯線絕緣色標為綠/黃雙色、淡藍色、黃色、綠色、紅色，其中黃色、綠色、紅色為相線色標，淡藍色芯線必須用作工作零線(N線),綠/黃雙色芯線必須用作保護零線（PE線），N線、PE線絕緣色標同樣適用于四芯、三芯電纜。05版強制性條文“五芯電纜必須包含淡籃、黃/綠二種顏色絕緣芯線。淡籃芯線必須用作N線；黃/綠雙色芯線必須用作PE線，嚴禁混用”。在講下面總配電箱、分配電箱、單相照明開關(guān)箱、三相動力開關(guān)箱系統(tǒng)接線圖前，說一下05版對配電箱的設(shè)置要求。條“配電箱的電器安裝板上必須分設(shè)N線端子板和PE線端子板。 N線端子板必須與金屬

20、電器安裝板絕緣；PE線端子板必須與金屬電器安裝板做電氣連接。進出線中的N線必須通過N線端子板連接；PE線必須通過PE端子板連接”。（該條文為強制性條文）PE線重復接地PE線重復接地PE線重復接地7、幾個問題的看法有些施工現(xiàn)場強制要求已做了保護接零的設(shè)備又要求再作保護接地，談一下個人的看法。按照施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ46-2005）第條在TN系統(tǒng)中，下列電氣設(shè)備不帶電的外露可導電部分應做保護接零：1 電機、變壓器、電器、照明器具、手持式電動工具的金屬外殼；2 電氣設(shè)備傳動裝置的金屬部件；3 配電柜與控制柜的金屬框架；4 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；5

21、電力線路的金屬保護管、敷線的鋼索、起重機的底座和軌道、滑升模板金屬操作平臺等；6 安裝在電力線路桿（塔）上的開關(guān)、電容器等電氣裝置的金屬外殼及支架。DL5009.3-1997電力建設(shè)安全工作規(guī)程（變電所部分）第條“對地電壓在127V及以上的下列電氣設(shè)備及設(shè)施，均應裝設(shè)接地或接零保護：a）發(fā)電機、電動機、電焊機及變壓器的金屬外殼；B）開關(guān)及其傳動裝置的金屬底座或外殼；C）電流互感器的二次繞組；D）配電盤、控制盤的外殼；E）配電裝置的金屬構(gòu)架、帶電設(shè)備周圍的金屬柵欄；F）高壓絕緣子及套管的金屬底座；G）電纜接頭盒的外殼及電纜的金屬外皮；H）吊車的軌道及焊工等的工作平臺；I）架空線路的桿塔（木桿除外

22、）；J）室內(nèi)外配線的金屬管道。從以上要求可以看出，電氣設(shè)備不帶電的外露可導電部分對TN系統(tǒng)只要求做接零保護對TT系統(tǒng)只要求做接地保護，未要求TN系統(tǒng)外露可導電部分又做接零保護又做接地保護。TN-S接零保護系統(tǒng)圖中也未見外露可導電部分有接地的示意。只有兩種接地一種為工作接地（即變壓器中性點接地）二是保護零線PE線在首端、中間處、末端做重復接地。圖5.1.1 專用變壓器供電時TN-S接零保護系統(tǒng)示意對于TN-S系統(tǒng)規(guī)范只要求必須做接零保護。對是否作接地無規(guī)定和要求。再做設(shè)備接地可視為相當于“保護零線做的重復接地”。如果對TN-S系統(tǒng)對電氣設(shè)備做了保護接零，并且保護零線又按規(guī)定的要求在首端、中間處、

23、末端做了重復接地，還有二級漏電保護相配合，并且系統(tǒng)中的漏電保護器開關(guān)斷路器等電氣設(shè)備無完好及連接都可靠，系統(tǒng)應該是安全的。再說了開關(guān)箱已做了重復接地，按照規(guī)范要求開關(guān)箱至用電設(shè)備的距離不得大于3m，只有3m的距離還要做重復接地，有這個必要嗎？因此，無需再要求做接地。在對全部用電設(shè)備做了保護接零又再做接地保護還存在著一種潛在的危險，就是如果個別電氣設(shè)備未按要求做保護接零，如果此設(shè)備又做了接地,又發(fā)生了此設(shè)備碰殼，就會使其他作保護接零的設(shè)備外殼都帶電,這樣就了擴大了觸電的范圍。的220/380V三相四線制低壓電力系統(tǒng),必須符合下列規(guī)定：1 采用三級配電系統(tǒng)；2 采用TN-S接零保護系統(tǒng)；3 采用二級漏電保護系統(tǒng)。這里強調(diào)了施工現(xiàn)場“專用”變壓器，必須采用三相五線制。對于新建的輸變電工程現(xiàn)場設(shè)置了專供現(xiàn)場施工的變壓器，因此，就必須采用三相五線制。而，對于改、擴建工程