建筑工地临时用电系统的配置

　　由于建筑工地用电环境的复杂性及特殊性，加上大多数的作业人员刚由农民转变而成，安全用电意识较差，以及用电设备的多样性、安全措施的不完备使建筑工地的电气事故率增加，安全用电形势非常严峻。在施工实践中除了加强安全用电管理、经常对使用电气设备人员进行用电基本常识和技能教育外，更重要的是要精心配置工地的临时用电系统，为安全用电提供一个有效可靠的硬件环境。
　　1.接地系统的选择与等电位连接
　　(1)国际上和全国各大设计院普遍采用国际电工委员会(IEC)标准规定的系统形式。按IEC的规定，低压配电接地接零系统划分为IT方式、TT方式、TN方式3种基本形式系统。TN方式又可以细分为TN-C、TN-S和TN-C-S这3种方式。在《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88) (以下简称《规范》)中第4.1.1条明确规定，在施工现场专用的中性点直接接地的电力线路必须采用接零保护系统，即TN系统。广东省建委已发文进一步明确施工现场必须采用三相五线系统即TN-S方式，如图1所示。

　　

　　1-工作接地；2-重复接地；3-设备外露可导电部分L1 L2 L3-相线；N-工作接地；PE-保护接零
　　图1 TN-S方式接线图
　　因此，施工现场接地系统采用TN-S系统是必然的选择。TN-S系统由于线与PE线分开，三相不平衡电流不再流经PE线，避免了用电设备外壳的电位升高。TN-S系统可采用剩余电流动作保护，这种保护直接反映接地故障电流，灵敏度高，动作电流可以整定得很小，以至它可以保护非金属性接地故障，整定电流只要大于正常的线路电气设备的泄漏电流就可以了。但是，因为系统固有的缺点，变压器中性点对电位(变压器低压侧中性点接地电阻R_o上的压降)仍会通过PE线使电气设备外壳有电流与电压。因此降低接地电阻、实现整个工地上所有建筑设备的金属外壳及各种金属构件(包括塔吊、施工电梯、提升架和新建建筑物的基础接地网)等的可靠的总等电位的连接，对于提高整个系统的安全性显得尤为重要。
　　降低接触电压的主要措施有减少保护装置，切断故障的时间、重复接地、等电位连接等。我国现行规范强调作重复接，但IEC标准强调等电位连接而未将重复接地列入正规条文，实际上总等电位连接已兼起电源进线重复接地的作用，因此它对重复接地规定是建议性的，而不是强制性的。在建筑工地实施等电位连接，即用PE线将整个工地的所有设备的金属外壳及各种金属构件如塔吊、提升架、施工电梯、新建建筑物的基础钢筋网等可靠地连接起来，这样使整个临电系统的安全性得到提高。当由于种种原因漏电开关不动作而使PE线出现高电位时，工地的等电位连接有助于减少触电伤亡和电气火灾的可能性。另外，等电位连接有助于消除或降低电位差，对整个工地合用接地电阻值的要求已不十分严格，从而节省了投资，更重要的是安全的可靠性大大提高了。
　　2.配电室(总配电箱)总开关的选择
　　在工地中，配电室(总配电箱)的总开关一般选用自动空气开关或带漏电保护的自动空气开关。总开关采用漏电开关存在它的弊端，即容易出现越级跳闸的不正常现象。全现场停电影响大。因为施工现场配电线路和用电设备的绝缘程度不会都是良好的，总是由于种种情况存在一定的漏电电流，由于总开关管的线路长、设备容量大，其承受的漏电电流就越大，就有可能出现某一支路的漏电电流不足以使支路的漏电开关动作，而几个支路的漏电电流之和使总开关跳闸的现象。例如某支路的漏电开关的漏电动作电流为100mA，漏电电流为50mA时不动作。但4个支路各有漏电电流50mA时，总漏电电流相加为200mA，就有可能使漏电动作电流为300mA的总开关跳闸。因此总开关选用漏电开关不是最佳选择。总开关选用自动空气开关时，它不具备欠压保护和相序保护。在施工实践中，我们发现只要对DW10型万能空气断路器进行一点改进，它十分适合作为工地的总开关。改进前的DW10型开关具有过载、欠压和短路保护，但其欠压保护只能对两相欠压保护(失压脱扣线圈工作电压为380V线电压)，且不具备相序保护功能。在大型工地中有众多重要的电机负荷，如塔吊、施工电梯、空压机、搅拌站、水泵等，其中不少是三相不可逆转的设备，所以缺相和相序保护是非常重要的，尤其是当市电停电转用发电机时，如果相序不对，相序保护动作使总开关不能合闸，从而保护了设备。因此，我们在DW10万能开关的失压线圈前加设一个XJ系列断相和相序保护继电器，如图2所示，使其具备了过载、失压、短路保护和相序保护功能。

　　

　　XJ-断相与相序保护继电器；K-DW10开关失压线圈 L1 L2 L3-相线
　　图2断相与相序保护继电器示意图
　　DW10万能空气断路器价格低(与同等规格漏电开关相比)及改造费用低廉，在大型工地或有众多重要负荷(塔吊、施工电梯、搅拌站、空压机等)的工地，是配电室(总配电箱)总开头的最佳选择。
　　3.配电箱、开关箱及漏电开关的配置选择
　　配电箱是施工现场电源与用电设备的中枢环节，而开关箱上接电源线，下接用电设备也是用电安全的关键，所以正确设置与否是一个非常重要的问题。按照标准要求，施工现场应实行“三级配电，两级保护”，即在总配电箱上设分配电箱，分配电箱以下设开关箱，开关箱是末级，以下就是用电设备，这样形成了三级配电。两级保护是指除在末级(开关箱)设置漏电保护外，还要在上一级(分配电箱中)设置漏电保护开头，总体上形成两级保护，两级漏电保护器之间具有分级分段保护功能。
　　配电箱应采用铁质箱体，选用户外防雨型，箱内要设置保护零线端子排，视需要设置工作零线端子排。箱内电器安装板采用铁板，与保护零线端子排做良好连接。箱门也需用黄绿双色线与保护零线端子排做良好连接并上锁。箱体用红漆作“有电危险”等警告标记。箱内电器设置应按照“一机一闸一漏”原则设置，每台用电设备都由一个电气开关控制，不能一个开关控制两台。《规范》第7.2.5条、第7.2.7条规定“每台用电设备应有各自专用的开关箱”、“必须实行一机一闸制”、“开关箱中必须装设漏电保护器”，把以上规定进行简单归纳，即为“一机一闸一漏一箱”。
　　在配置电箱内电器时，应慎重考虑上、下级保护动作的选择性。这里的选择性有两个内容，一个是上下级断路器短路保护的选择性，一个是上下级漏电开关漏电保护的选择性。在一个配电箱内总电源开关与支线开关之间便存在上、下级短路保护的选择性问题，一般为了配电箱整齐美观、划一，往往采用同型号的断路器，即使电源总开关与分支开关采用不同型式的瞬时脱扣器，也很难得到满意的选择性配合。而且即使是按照某生产企业给出的选择性配合要求进行配置也难得到有效的选择性配合。因此，在一个配电箱内的电源总开关应采用隔离开关而不是自动空气开关。隔离开关可以在正常情况下切断电源，起到隔离电源作用并方便维修，可省去一个级间保护选择性要求，使上一级配电箱更易保护选择性。因上一级配电箱至下一级配电箱有一定距离，可利用馈线长度的阻抗来限制下级发生短路时故障电流，使上、下级保护具有一定的选择性。
　　要保证漏电开关的选择性，就要精心选择上下级额定漏电动作电流和上下级漏电动作时间。在进行选择时，应遵循以下原则进行：末端线路上(开关箱内)的漏电保护器的额定漏电动作电流I_Δn值选用30mA；上级漏电保护电器的I_Δn1值必须是下级I_Δn2的一倍，即I_Δn1≥2I_Δn2；我国漏电保护器产品执行标准(GB6829)规定：在漏电电流为I_Δn时，直接接触保护用的漏电保护器最大分断时间为0.1s，间接接触保护用的漏电保护器最大分断时间为0.2s。因此末端保护的漏电保护器应选用直接接触保护用的，额定动作时间要≤0.2s，上一级的漏电保护器额定动作时间要增加延时0.2s才不致引起误动作。目前国内市场的许多漏电保护器的产品说明书中都不说明是用作直接接触保护用还是用作间接接触保护用的，为此在选用时应选择符合要求的漏电保护器。采用漏电保护器作分级保护时最好为二级，过多级数将难于得到有选择性的保护。
　　4.设置配备二次触电保护器的电焊机专用配电箱
　　交流电弧焊机是建筑工地常用的设备之一，同时它又是一种高危险性的电器设备，操作人员必须是经专业培训的特殊作业人员。虽然漏电保护器的广泛使用对控制电焊机触电事故起了一定的作用，但电焊机的二次侧的触电事故仍时有发生。这是因为漏电保护器只能对电焊机的一次侧电路进行保护。当二次侧漏电时，其回路是一个不完整的回路，一部分电流发生了异常流动。但此时一次侧的电路和电流仍然是完整的，漏电保护器不动作，就难免会发生触电死亡。因此在《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)中也明确要求装设电焊机的二次触电保护器。目前国内一些厂家将漏电保护器与二次触电保护器的功能相结合，生产出具有漏电保护功能的二次接触保护器，同是保护电焊机的一次侧和二次侧。所以，在工地中应设置专用的电焊机配电箱，内设一个闸刀开关作为隔离开关，下设一个电焊机二次触电保护器。同时，电焊设备必须严格执行有关安全要求，操作人员必须按操作规程进行作业；二次触电保护器应经常检查，保证其能正常工作。这样大大提高了电焊机使用的安全性，消除了事故隐患的盲点。
　　经过这样设置的临时用电系统，其安全可靠性高，但也不能掉以轻心，高枕无忧。与此同时要加强软件环境建设，即要强化安全用电管理，落实安全用电责任，定期对电工进行培训教育考核，经常对施工人员进行用电基本常识和技能教育，及时更新、维修、改造用电设备、设施，实现用电设备、设施本质安全。只有这样软硬两手抓，才能保证施工用电安全，确保施工顺利进行。