0 引言

水利建設(shè)工地大多分散在郊區(qū)和邊遠地區(qū)，施工場地大，設(shè)備和人員分散，施工季節(jié)性強，施工單位的安全管理水平參差不齊，臨時工和外來民工較多，這些都給現(xiàn)場的安全供用電帶來極為不利的影響，水利工地電氣事故時有發(fā)生，安全用電形勢嚴峻。因此必須積極貫徹預防為主的方針，認真研究運用各項技術(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)是電源端中性點不直接接地，電氣裝置的外露可導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)中性點直接接地，電氣裝置的外露可導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)中性點直接接地，電氣裝置外露可導電部分通過保護導體連接到電源接地點的系統(tǒng)。根據(jù)中性線和保護線的布置，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)的特點是一部分中性線與保護線合一，一部分中性線與保護線分開（見圖5）。



圖5 TN-C-S系統(tǒng)

2 保護接地和保護接零

2．1 保護接地

TT系統(tǒng)中的接地方式稱為保護接地

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



圖6 TT系統(tǒng)保護接地原理

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，電路中保護裝置動作切斷電源，從而保障了安全。當保護裝置是額定電流為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外殼沒有危險電壓。如果M未接地而漏電，人體接觸M外殼時的接觸電壓為220V，設(shè)人體電阻為1000Ω，則通過人體電流達220mA，是十分危險的。

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

從以上分析可知，在TT系統(tǒng)中采用保護接地，當故障電流足夠大，能使保護裝置動作切斷系統(tǒng)電源，則不會發(fā)生觸電事故；當故障電流不夠大，無法及時切斷電源時，保護接地可降低危險電壓，危險電壓為50~110V。如果不保護接地，則危險電壓高達220V?？梢姳Ｗo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)保護電器的安秒特性，選用合適的熔體或自動開關(guān)，使得在故障電流較小時也能及時切斷電源。選用保護電器時，應(yīng)當滿足系統(tǒng)對選擇性和可靠性的要求，達到發(fā)生故障時能切斷電源，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，做好運行維護工作。

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電器的動作要求。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現(xiàn)。

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

2．2 保護接零

TN系統(tǒng)中的接零方式稱為保護接零。當設(shè)備外殼漏電時，因為金屬外殼與PEN線連結(jié)，形成了相零通路，短路電流足夠大，設(shè)備的保護電器能迅速切斷故障設(shè)備的電源，防止觸電事故。

保護接地和保護接零都是依靠足夠大的故障短路電流來切斷電源的，保護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，保護電器不能及時動作，甚至故障會長期存在，保護接零則沒有這種缺陷。

TN-C系統(tǒng)保護接零對直接觸電沒有防護作用，該系統(tǒng)M外殼電位等于工作零線電位，故障電流小，保護裝置不能動作。當工作零線斷開后，三相負載不平衡，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，嚴重危及人身安全。TN-C系統(tǒng)發(fā)生斷零故障時，漏電保護器也不起作用，所以在水利建設(shè)工地，不應(yīng)采用TN-C保護接零系統(tǒng)。

在TN-S系統(tǒng)中，由于保護導體和中性導體是分開的，在正常情況下，保護零線上無零序電流，與三相負載是否平衡無關(guān)。零線斷線也不影響PE保護線路功能，同時不限制漏電保護器的使用，因此TN-S系統(tǒng)對預防觸電事故和保障系統(tǒng)正常運行更為安全可靠。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)有一個過程。在安全功效方面，TN-S系統(tǒng)對直接觸電不具備防范作用，當故障電流較小，不能滿足保護器的動作要求時，仍有可能存在觸電隱患，因此采用TN-S保護接零時，需注意使保護零線電阻足夠小并確保不斷線。

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

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

3 漏電保護技術(shù)

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

盡管國家標準（GB50195-93）沒有提及漏電保護技術(shù)，但該技術(shù)發(fā)展已趨于成熟，水利建設(shè)工地應(yīng)當應(yīng)用這一技術(shù)，提高電氣安全水平。實際應(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級別和保護范圍，選用不同規(guī)格的漏電保護器。如果只在末級用電設(shè)備安裝漏電保護器，保護器因漏電故障斷開線路后，停電范圍小，但保護面也小，且此級保護器失效后缺乏后備保護。如果在前級干線上安裝漏電保護器，保護器因漏電故障斷開線路后，會造成大面積停電，影響正常供用電，且不容易查找故障。因此，應(yīng)當按線路和負載的重要程度及負載的容量，在電網(wǎng)干線、支線和用電設(shè)備處分別安裝不同規(guī)格的漏電保護器，形成分級漏電保護網(wǎng)。

分級保護一般分為二級保護和三級保護方式，水利工地適宜采用二級保護方式。二級漏電保護網(wǎng)絡(luò)中，電網(wǎng)的干線和分支線路交界處作為第一級，線路末端作為第二級。第一級設(shè)在支線配電箱處，第二級設(shè)在末級配電箱的負載電源進線端。按照保護性能的不同，第一級漏電動作電流和時間應(yīng)當大于第二級，選用中靈敏度延時性漏電保護器，動作電流為100~300mA，延時動作進是0.2~2s。第二級應(yīng)選用高靈敏度快速型漏電保護器，動作電流為30mA，延時動作時間為0.1s。

4 應(yīng)注意的幾個問題

4．1 凡因絕緣損壞可能造成觸電危險的設(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、接零保護或漏電保護；

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的不導電的建筑材料機座上。

4．2．3 只有電氣人員檢查維護時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)備不必進行接地、接零保護，但可以考慮采用漏電保護。

4．2．5 由安全電壓供電的設(shè)備。

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

4．4 應(yīng)當合理選擇保護電器，了解系統(tǒng)正常泄漏電流和故障短路電流，運用保護電器的安秒特性，保證系統(tǒng)故障時能切斷電源，無故障時系統(tǒng)能正常運行。

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