0 引言

水利建設(shè)工地大多分散在郊區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)，施工場(chǎng)地大，設(shè)備和人員分散，施工季節(jié)性強(qiáng)，施工單位的安全管理水平參差不齊，臨時(shí)工和外來民工較多，這些都給現(xiàn)場(chǎng)的安全供用電帶來極為不利的影響，水利工地電氣事故時(shí)有發(fā)生，安全用電形勢(shì)嚴(yán)峻。因此必須積極貫徹預(yù)防為主的方針，認(rèn)真研究運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)措施和管理措施，提高供用電系統(tǒng)的安全水平，營造工地電氣安全環(huán)境，保障廣大水利建設(shè)者的安全。

1 施工用電380/220V低壓系統(tǒng)的接地方式

380-220V低壓系統(tǒng)有三種接地方式。

1．1 IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)是電源端中性點(diǎn)不直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)（見圖1）。



圖1 IT系統(tǒng)

1．2 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)是電源系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)（見圖2）。



圖2 TT系統(tǒng)

1．3 TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)為電源系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，電氣裝置外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)導(dǎo)體連接到電源接地點(diǎn)的系統(tǒng)。根據(jù)中性線和保護(hù)線的布置，TN系統(tǒng)有三種形式：

1．3．1 TN-C系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)是中性線與保護(hù)線合一的三相四線制系統(tǒng)（圖3）。



圖3 TN-C系統(tǒng)

1．3．2 TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)為三相五線制，系統(tǒng)中的保護(hù)線與中性線是從電源端開始完全分開的（見圖4）。



圖4 TN-S系統(tǒng)

1．3．3 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C-S系統(tǒng)的特點(diǎn)是一部分中性線與保護(hù)線合一，一部分中性線與保護(hù)線分開（見圖5）。



圖5 TN-C-S系統(tǒng)

2 保護(hù)接地和保護(hù)接零

2．1 保護(hù)接地

TT系統(tǒng)中的接地方式稱為保護(hù)接地

圖6是TT系統(tǒng)保護(hù)接地原理圖，U為相電壓，Rde為工作接地電阻，Rpe為保護(hù)接地電阻，M為用電裝置，當(dāng)M絕緣損壞外殼帶電時(shí)，不計(jì)線路及電源電阻，則有



圖6 TT系統(tǒng)保護(hù)接地原理

Ie=U/（Rde+Rpe）

取U=220V，Rde=Rpe=4Ω，則

Ie=27.5A

在接地短路電流Ie的作用下，電路中保護(hù)裝置動(dòng)作切斷電源，從而保障了安全。當(dāng)保護(hù)裝置是額定電流為10A的普通熔斷器，流過27.5A電流后，10s左右熔體熔斷切斷了電源，M外殼沒有危險(xiǎn)電壓。如果M未接地而漏電，人體接觸M外殼時(shí)的接觸電壓為220V，設(shè)人體電阻為1000Ω，則通過人體電流達(dá)220mA，是十分危險(xiǎn)的。

此外，TT系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，零線電位可達(dá)50V以上，M外殼電位為零，保護(hù)接地對(duì)系統(tǒng)中存在的直接觸電危險(xiǎn)沒有防范作用。

從以上分析可知，在TT系統(tǒng)中采用保護(hù)接地，當(dāng)故障電流足夠大，能使保護(hù)裝置動(dòng)作切斷系統(tǒng)電源，則不會(huì)發(fā)生觸電事故；當(dāng)故障電流不夠大，無法及時(shí)切斷電源時(shí)，保護(hù)接地可降低危險(xiǎn)電壓，危險(xiǎn)電壓為50~110V。如果不保護(hù)接地，則危險(xiǎn)電壓高達(dá)220V。可見保護(hù)接地是較好的安全防范措施，但不夠完善。為更好發(fā)揮保護(hù)接地的功能，可以采取以下措施：

2．1．1 降低接電阻，以提高故障電流。

2．1．2 根據(jù)保護(hù)電器的安秒特性，選用合適的熔體或自動(dòng)開關(guān)，使得在故障電流較小時(shí)也能及時(shí)切斷電源。選用保護(hù)電器時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足系統(tǒng)對(duì)選擇性和可靠性的要求，達(dá)到發(fā)生故障時(shí)能切斷電源，非故障情況能保障系統(tǒng)正常供用電的目的。

2．1．3 經(jīng)常檢查用電裝置的絕緣狀況，做好運(yùn)行維護(hù)工作。

水利工地用電裝置用電量較小，接地故障電流容易滿足保護(hù)電器的動(dòng)作要求。工地往往在江湖河海地區(qū)，地壤電阻率較低，降低接地電阻也容易實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)指出，如果建設(shè)工地用100kVA及以下變壓器供電，或用發(fā)電機(jī)發(fā)電，電網(wǎng)容量較小，分布電容也小，這時(shí)采用IT系統(tǒng)保護(hù)接地，能有效的防止間接觸電。

2．2 保護(hù)接零

TN系統(tǒng)中的接零方式稱為保護(hù)接零。當(dāng)設(shè)備外殼漏電時(shí)，因?yàn)榻饘偻鈿づcPEN線連結(jié)，形成了相零通路，短路電流足夠大，設(shè)備的保護(hù)電器能迅速切斷故障設(shè)備的電源，防止觸電事故。

保護(hù)接地和保護(hù)接零都是依靠足夠大的故障短路電流來切斷電源的，保護(hù)接地受到接地電阻的制約，往往不能產(chǎn)生足夠大的故障電流，保護(hù)電器不能及時(shí)動(dòng)作，甚至故障會(huì)長期存在，保護(hù)接零則沒有這種缺陷。

TN-C系統(tǒng)保護(hù)接零對(duì)直接觸電沒有防護(hù)作用，該系統(tǒng)M外殼電位等于工作零線電位，故障電流小，保護(hù)裝置不能動(dòng)作。當(dāng)工作零線斷開后，三相負(fù)載不平衡，PEN線中等序電流較大而呈現(xiàn)較高電壓，可能燒毀單相設(shè)備，且接零的設(shè)備外殼帶電，嚴(yán)重危及人身安全。TN-C系統(tǒng)發(fā)生斷零故障時(shí)，漏電保護(hù)器也不起作用，所以在水利建設(shè)工地，不應(yīng)采用TN-C保護(hù)接零系統(tǒng)。

在TN-S系統(tǒng)中，由于保護(hù)導(dǎo)體和中性導(dǎo)體是分開的，在正常情況下，保護(hù)零線上無零序電流，與三相負(fù)載是否平衡無關(guān)。零線斷線也不影響PE保護(hù)線路功能，同時(shí)不限制漏電保護(hù)器的使用，因此TN-S系統(tǒng)對(duì)預(yù)防觸電事故和保障系統(tǒng)正常運(yùn)行更為安全可靠。但TN-S系統(tǒng)比其它系統(tǒng)多敷設(shè)和管理工作量，成本較高，全面采用TN-S系統(tǒng)有一個(gè)過程。在安全功效方面，TN-S系統(tǒng)對(duì)直接觸電不具備防范作用，當(dāng)故障電流較小，不能滿足保護(hù)器的動(dòng)作要求時(shí)，仍有可能存在觸電隱患，因此采用TN-S保護(hù)接零時(shí)，需注意使保護(hù)零線電阻足夠小并確保不斷線。

TN-C-S系統(tǒng)中，部分保護(hù)線與中性線是合一的，并按TN-C的方式保護(hù)接零；部分保護(hù)線與中性線是分設(shè)的，并按TN-S的方式保護(hù)接零。TN-C-S保護(hù)接零兼有TN-S和TN-C的特征，實(shí)際上不能完全消除TN-C系統(tǒng)的缺陷，漏電保護(hù)器的使用仍受到限制，但少敷設(shè)一根專用保護(hù)線，比TN-S系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)。

總之，保護(hù)接地和保護(hù)接零是防止觸電危險(xiǎn)的技術(shù)措施，保護(hù)接地保護(hù)線中通過的是漏電電流，保護(hù)接零的保護(hù)線中通過的是短路零序電流。TN-S系統(tǒng)保護(hù)接零技術(shù)較為安全可靠，但系統(tǒng)較復(fù)雜，投入較多。

3 漏電保護(hù)技術(shù)

漏電保護(hù)器是檢測(cè)線路中泄漏電流，判斷是否存在故障的裝置，當(dāng)泄漏電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)切斷電源，防止發(fā)生電氣事故。漏電保護(hù)器具有防止直接觸電和間接觸電的功能，彌補(bǔ)了接地保護(hù)措施的不足，漏電保護(hù)器可以應(yīng)用在IT、TT、TN-S系統(tǒng)中，以及TN-C-S系統(tǒng)的TN-S部分。

盡管國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50195-93）沒有提及漏電保護(hù)技術(shù)，但該技術(shù)發(fā)展已趨于成熟，水利建設(shè)工地應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這一技術(shù)，提高電氣安全水平。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)供用電系統(tǒng)的具體情況確定漏電保護(hù)級(jí)別和保護(hù)范圍，選用不同規(guī)格的漏電保護(hù)器。如果只在末級(jí)用電設(shè)備安裝漏電保護(hù)器，保護(hù)器因漏電故障斷開線路后，停電范圍小，但保護(hù)面也小，且此級(jí)保護(hù)器失效后缺乏后備保護(hù)。如果在前級(jí)干線上安裝漏電保護(hù)器，保護(hù)器因漏電故障斷開線路后，會(huì)造成大面積停電，影響正常供用電，且不容易查找故障。因此，應(yīng)當(dāng)按線路和負(fù)載的重要程度及負(fù)載的容量，在電網(wǎng)干線、支線和用電設(shè)備處分別安裝不同規(guī)格的漏電保護(hù)器，形成分級(jí)漏電保護(hù)網(wǎng)。

分級(jí)保護(hù)一般分為二級(jí)保護(hù)和三級(jí)保護(hù)方式，水利工地適宜采用二級(jí)保護(hù)方式。二級(jí)漏電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中，電網(wǎng)的干線和分支線路交界處作為第一級(jí)，線路末端作為第二級(jí)。第一級(jí)設(shè)在支線配電箱處，第二級(jí)設(shè)在末級(jí)配電箱的負(fù)載電源進(jìn)線端。按照保護(hù)性能的不同，第一級(jí)漏電動(dòng)作電流和時(shí)間應(yīng)當(dāng)大于第二級(jí)，選用中靈敏度延時(shí)性漏電保護(hù)器，動(dòng)作電流為100~300mA，延時(shí)動(dòng)作進(jìn)是0.2~2s。第二級(jí)應(yīng)選用高靈敏度快速型漏電保護(hù)器，動(dòng)作電流為30mA，延時(shí)動(dòng)作時(shí)間為0.1s。

4 應(yīng)注意的幾個(gè)問題

4．1 凡因絕緣損壞可能造成觸電危險(xiǎn)的設(shè)備和裝置的金屬外殼應(yīng)可靠接地或接零。

4．2 下列情形無需做接地、接零保護(hù)或漏電保護(hù)；

4．2．1 設(shè)備安裝在已接地、接零的金屬框架上，且設(shè)備外殼與金屬框架的電氣連接可靠。

4．2．2 設(shè)備安裝在高度超過2.2m的不導(dǎo)電的建筑材料機(jī)座上。

4．2．3 只有電氣人員檢查維護(hù)時(shí)才可能接觸到的電氣設(shè)備。

4．2．4 具有雙重絕緣的電氣設(shè)備不必進(jìn)行接地、接零保護(hù)，但可以考慮采用漏電保護(hù)。

4．2．5 由安全電壓供電的設(shè)備。

4．3 對(duì)于大容量的設(shè)備和特殊條件下運(yùn)行的設(shè)備以致無法采用保護(hù)接地和接零時(shí)，可以在施工場(chǎng)地采取隔離圍護(hù)及電氣絕緣的措施。

4．4 應(yīng)當(dāng)合理選擇保護(hù)電器，了解系統(tǒng)正常泄漏電流和故障短路電流，運(yùn)用保護(hù)電器的安秒特性，保證系統(tǒng)故障時(shí)能切斷電源，無故障時(shí)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

4．5 在選擇接地或接零保護(hù)方式時(shí)要了解施工地區(qū)有關(guān)部門的規(guī)定。