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1、建设工程施工现场安全用电（TN-S接零保护系统）（俗称“三相五线制” ）,李建生 2014年3月,一、问题的提出：建设安全工作规程（变电所部分）DL500931997第3.3.4.3条“当施工现场采用低压侧为380/220V中性点直接接地的变压器时，宜按GB50194（建设工程施工现场供用电安全规范），采用工作零线和保护零线分开的接地保护”。电力建设安全工作规程第1部分：火力发电厂6.4.3 当施工现场采用低压侧为380220V中性点直接接地的变压器时，应按GB 50194的规定，采用工作零线和保护零线分开的接零保护。,按照中华人民共和国国家标准GB50194-93建设工程施工现场供用电安全规
2、范（该规范为强制性国家标准）第4.1.1条“当施工现场设有专供施工用的低压侧为380/220V中性点直接接地的变压器时，其低压侧应采用保护导体和中性导体分离接地系统（TN-S系统）或电源系统接地，保护导体就地接地系统（TT系统）。但由同一电源供电的低压系统，不宜同时采用上述两种系统”。,按中华人民共和国行业标准施工现场临时用电安全技术规范（JGJ462005）的要求：建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地的220/380V三相四线制低压电力系统必须符合下列规定： 1、采用三级配电系统； 2、采用TN-S接零保护系统； 3、采用二级漏电保护系统。该条文为强制性条文。,重点讲三部分的内容
3、。一、什么是“三级配电系统”、二、什么是“TN-S接零保护系统”三、什么是“二级漏电保护系统”首先了解施工现场通常为中性点直接接地的三相四线制的220/380V低压配电系统，在这个系统中按接地、接零保护方式不同分为TT和TN系统。现在首先了解一下TT系统和TN系统。,表示装置的外露可导电部分对地关系： 外露可导电部分对地直接作电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连,TT,表示电力系统的对地关系：直接接地,外露可导电部分通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接。,TN,表示电力系统的对地关系：直接接地,二、 TT系统与TN系统的含义,（一）TT系统,TT系统是指在电源（电力变压器）中性
4、点直接接地的电力系统中，将电气设备正常不带电的金属外壳或机械设备的金属外壳或机械设备的金属构件，直接接地的保护系统。,（二）TN系统TN系统电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。TN系统可分为： TN-S（S表示工作零线与保护零线分开设置）TN-C（C表示工作零线与保护零线合一设置）TN-C-S（工作零线与保护零线前一部分合一，后一部分分开设置）,1 TN-S系统,整个系统的中性线（工作零线）与保护线（保护零线）是分开的；,2.2 TN-C系统,整个系统的中性线（工作零线）与保护线（保护零线）是合一的；,2.3 TN-C-S系统,是指整个系统中工作零线与保
5、护零线前一部分是合一，后一部分分开设置的接零保护系统。,N线（工作零线）和PE线（保护零线）的作用：1、N线因单相用电设备的工作需要而设置，而称“工作零线”；N线根据工作需要应穿过漏保护器的剩余电流互感器。2、保护零线是指中性点接地时，由中性点或中性线引出，不作为电源线，仅用作连接电气设备外露可导电部分的导线，工作时仅提供漏电电流通路，PE线是不需要穿过漏电保护器的剩余电流互感器。,三、TT系统与TN系统的保护原理3.1 TT系统的保护原理接地保护是将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分 ( 如金属外壳 )与接地体作直接的电气连接 。其基本原理是限制漏电设备外壳对地电压，使之不超过安全范围。
6、3.2 TN系统保护原理接零保护是为防止因电气设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险 ，s将电气设备正常,情况下不带电的外露金属部分 ( 如金属外壳 )与电网的保护零线(PE 线 )相连接。 当一相碰壳而使接零设备金属外壳带电时，单相接地短路电流通过该相线和PE线形成回路，而不经过电源中性点接地装置。由于故障回路相线，PE线阻抗很小，所以单相短路电流很大，它可使线路上的保护装置(如熔断器、 开关等) 迅速动作，从而切除漏电设备电源，以起到保护作用。四、重点讲什么是“三级配电系统；TN-S接零保护系统；二级漏电保护系统。”,1、三级配电系统 按05版规范要求： 1. 即配电系统应设置总配电箱、分配
7、电箱、开关箱实行三级配电.（05版第8.1.1条） 2. 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负荷相对集中的区域。分配电箱与开关箱的距离不得超过30m，开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m。（05版第8.1.2条） 3.动力配电箱与照明配电箱宜分别设置。当合并设置为同一配电箱时，动力和照明应分路配电；动力开关箱与照明开关箱必须分设。 （05版第8.1.3条） 4.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（含插座）。（第8.1.4条为强制性条文） 5.电缆线路应采用埋地或架空敷设,严禁沿地面明设,并应避免机械损伤和介质
8、腐蚀.埋地电缆路径应设方位标志。 （第7.2.3条为强制性条文）,2、TN-S接零保护系统？05版强制性条文第5.1.1条“在施工现场专用变压器的供电的TN-S接零保护系统中，电气设备的金属外壳必须与保护零线连接，保护零线应由工作接地线、配电室（总配电箱）电源侧零线或总漏电保护器电源侧零线引出”。,1工作接地；2-PE线重复接地；3一电气设备金属外壳(正常不带电的外露可导电部分)；L1、L2、L3相线；N工作零线；PE-保护零线；DK-总电源隔离开关；RCD-总漏电保护器(兼有短路、过载、漏电保护功能的漏电断路器)；T-变压器,图5.1.1 专用变压器供电时TN-S接零保护系统示意,重点说一下
9、重复接地的问题将保护零线上多处通过接地装置与大地再次连接称重复接地。重复接地在施工现场安全用电中所起的作用是十分重要的，它可以降低漏电设备的对地电压、减轻零线断线危险、缩短故障时间、改善防雷性能等方面起着重要作用。为提高施工现场的用电可靠性，必须重视对重复接地的重要性的认识。1. TN-S接零保护系统中，保护零线每一处重复接地电阻值应不大于10。2. 重复接地位置2.1建设工程施工现场供用电安全规范GB50194-934.1.3接零保护应符合下列规定:4.1.3.1架空线路终端、总配电箱及区域配电箱与电源变压器的距离超过50m以上时，其保护零线（PE线）应作重复接地，接地电阻值不应大于10。,
10、2.2施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20055.3.2TN系统中的保护零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。在TN系统中，保护零线每一处重复接地装置的接地电阻值不应大于10。在工作接地电阻值允许达到10的电力系统中，所有重复接地的等效电阻值不应大于10。（强制性条文）5.1.4在TN接零保护系统中，PE零线应单独敷设。重复接地线必须与PE线相连接，严禁与N线相连接。2.3电力建设安全工作规程第1部分：火力发电厂6.4.5 接零保护的规定：1 架空线零线的终端、总配电盘及区域配电箱的零线应重复接地，接地电阻不得大于10。2.4电力建设安
11、全工作规程(变电所部分)3.3.4.4 接零保护应符合下列规定：a）架空线零线的终端、总配电盘及区域配电开关箱的零线应重复接地，接地电阻不得大于10。,2.5建设工程在执行施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005） 中对遇到的有关重复接地问题所给出的结论是：施工现场供配电系统保护零线（PE线）的重复接地的数量不少于2n+1（n代表总分路数量），分别设置于配电系统的首端、中间、末端，重复接地连接线应选用绿/黄双色多股软铜线，其截面不小于相线截面的50%，且不小于2.5 mm。连接线应与配电箱、开关箱内的（PE线）端子板连接，保护零线（PE线）设置重复接地的部位可为：（1）总配电箱（配电
12、柜）处；（2）各分路分配电箱处；（3）各分路最远端用电设备开关箱处；（4）塔式起重机、施工电梯、物料提升机、混凝土搅拌站等大型施工机械设备开关箱处。,3.重复接地的重要性3.1若保护零完好未做重复接地，当单纯采用保护接零的设备发生碰壳短路（一相碰壳）时，设备外壳的对地电压即短路电流在保护零线上的电压降，经计算为147V。由此可见在没有重复接地的情况下，接零保护的设备外壳在故障切除前的相对地电压仍然是危险的。,3.2当保护零线完好采取了重复接地的情况下，情况就会大不同，设备外壳的对地电压会大大降低。当发生碰壳短路时，短路电流大部分通过保护零线回到电源，另一部分则经过重复接地和工作接地回到电源，后
13、一部分电流在重复接地电阻上的压降便是设备外壳的对地电压，假设零线电压仍然为147V工作接地电阻和重复接地电阻均为4，经计算其值为73.5V。这个电压对人仍有危险,但危险性相对减小了许多。,3.3、保护零线断线时重复接地的作用3.3.1 若未做重复接地，发生零线意外断开处设备又碰壳如下图示：,假如线在2号设备前断开，那么断点后的设备（、）处于非保护状态。一旦电气设备有漏电或碰壳现象时，2号设备外壳带电，由于3设备的外壳与2号设备的外壳是通过PE线相连接的，所以的外壳也存在接近于电源相电压的对地电压，触电 的危险性将被扩大。,3.3.2 若做重复接地，发生零线意外断开处设备又碰壳如下图示。,进行重
14、复接地以后，一旦如上图2号设备前发生断点，往后的设备处于接地保护状态，其对地电压的高低决定于变压器中性点的接地电阻和重复接地电阻的大小。即：Ud=URO/（RO+Rd）式中：Ud-设备外壳对地电压 U相电压RO变压器中性点接地电阻 Rd 重复接地电阻。如果按照接地电阻与重复接地电阻都相同，则零线后的对地电压只有相电压的一半,危险程度就降低了。,由于重复接地的重要性，05版规范中强制性条文第5.1.10条规定：PE线上严禁装设开关或熔断器，严禁通过工作电流，且严禁断线。,值得注意的05版强制性条文第5.2.1“当施工现场与外电线路共用同一个供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保持一致，
15、不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地” 。为什么？这是因为如果一旦保护接地设备上发生碰壳接地故障时,接地电流若不足以使保护装置动作（跳闸），短路电流由故障点流入大地，与变压器中性点接地极、变压器绕组间形成回路，若变压器中性点接地电阻RO=4,而故障设备的接地电阻也是RP=4，由分压公式可知 UO=RO/（RO+RP）UN=110V危险电压，这样不但保护接地设备外壳上有110V电压，而且在供电系统中，采用保护接零的设备上也都有110V危险电压。扩大了可能发发触电事故的范围，特别是在接零设备和接地设备相距很近时，人可能同时接触这两个设备时，则触电的危险性就更大。,5、什么是“二级漏电保
16、护系统”？5.1讲一下漏电保护器的工作原理目前广泛应用的漏电保护器都是电流动作型。工作原理如图所示。作为TAN的一次线圈的相线L1、L2、L3和零线N均通过零序电流互感器TAN。正常情况下，当设备三相负荷平衡，其一次电流的矢量和为零，即Iu十Iv十Iw=O；TAN二次线圈无电流输出，脱扣器YA不动作，RCD正常合闸运行。当设备发生漏电或人身触电时，则故障电流Id经大地回到电源变压器TM而中性点构成回路。由于对地出现漏电电流Id，则流经TAN的矢量和不等于零，即通过TAN的Iu十Iv十Iw+In0，TAN的二次侧有剩余电流流过，电磁脱扣器YA中有电流流过，当电流达到整定值时，脱扣器YA动作，漏电
17、保护器RCD掉闸，切断故障电路，从而起到保护作用。,5.2 二级漏电保护系统 1.所谓二级漏电保护是指在整个施工现场临时用电工程中，总配电箱中必须装设漏电保护器，所有开关箱中也必须装设漏电保护器。 2.实行分级分段保护，取决于漏电保护器的动作参数。 （05版强制性条文第8.2.10条）开关箱中漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于30mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s。,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15mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s。 （05版强制性条文第8.2.11条）总配电箱中漏电保护器的额定漏电动作电流应大于30mA，额定漏电
18、动作时间应大于0.1s，但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30mAs。,三相负荷,ABCNPE,分配电箱,总配电箱,开关箱,三相负荷接零保护示意图,六、三相五线制接零保护示意图,重复接地,重复接地,重复接地,单相负荷,ABCNPE,分配电箱,总配电箱,开关箱,单相负荷接零保护示意图,重复接地,重复接地,重复接地,两相负荷,ABCNPE,分配电箱,总配电箱,开关箱,两相负荷接零保护示意图,重复接地,重复接地,重复接地,三相四线负荷,ABCNPE,分配电箱,总配电箱,三相四线负荷接零保护示意图,开关箱,重复接地,重复接地,重复接地,电力系统接地极,要求：（1）总配电箱（配电柜）至
19、分配电箱必须使用五芯电缆。05版强制性条文7.2.1“电缆中必须包含全部工作芯线用作保护零线或保护线的芯线。需要三相四线制配电的电缆线路必须采用五芯电缆”。（2）分配电箱至开关箱与开关箱至用电设备的相数和线数应保持一致。动力与照明分别设置时，三相设备线路可采用四芯电缆，单相设备和一般照明线路可采用三芯电缆。（3）塔式起重机、物料提升机、混凝土搅拌站等大型施工机械设备的供电开关箱必须使用五芯电缆向设备配电（即当三相用电设备中配置有单相用电器具时，应选用五芯电缆）。（4）电缆必须包含全部工作芯线和保护零线(PE线)，五芯电缆芯线绝缘色标为绿/黄双色、淡蓝色、黄色、绿色、红色，其中黄色、绿色、红色为
20、相线色标，淡蓝色芯线必须用作工作零线(N线),绿/黄双色芯线必须用作保护零线（PE线），N线、PE线绝缘色标同样适用于四芯、三芯电缆。05版强制性条文7.2.1“五芯电缆必须包含淡篮、黄/绿二种颜色绝缘芯线。淡篮芯线必须用作N线；黄/绿双色芯线必须用作PE线，严禁混用”。,在讲下面总配电箱、分配电箱、单相照明开关箱、三相动力开关箱系统接线图前，说一下05版对配电箱的设置要求。8.1.11条“配电箱的电器安装板上必须分设N线端子板和PE线端子板。 N线端子板必须与金属电器安装板绝缘；PE线端子板必须与金属电器安装板做电气连接。进出线中的N线必须通过N线端子板连接；PE线必须通过PE端子板连接”。
21、（该条文为强制性条文）,PE线重复接地,PE线重复接地,PE线重复接地,7、几个问题的看法7.1有些施工现场强制要求已做了保护接零的设备又要求再作保护接地，谈一下个人的看法。按照施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）第5.2.1条在TN系统中，下列电气设备不带电的外露可导电部分应做保护接零：1 电机、变压器、电器、照明器具、手持式电动工具的金属外壳；2 电气设备传动装置的金属部件；3 配电柜与控制柜的金属框架；,4 配电装置的金属箱体、框架及靠近带电部分的金属围栏和金属门；5 电力线路的金属保护管、敷线的钢索、起重机的底座和轨道、滑升模板金属操作平台等；6 安装在电力线路杆（塔）
22、上的开关、电容器等电气装置的金属外壳及支架。DL5009.3-1997电力建设安全工作规程（变电所部分）第3.3.4.1条“对地电压在127V及以上的下列电气设备及设施，均应装设接地或接零保护：,a）发电机、电动机、电焊机及变压器的金属外壳；B）开关及其传动装置的金属底座或外壳；C）电流互感器的二次绕组；D）配电盘、控制盘的外壳；E）配电装置的金属构架、带电设备周围的金属栅栏；F）高压绝缘子及套管的金属底座；G）电缆接头盒的外壳及电缆的金属外皮；H）吊车的轨道及焊工等的工作平台；I）架空线路的杆塔（木杆除外）；J）室内外配线的金属管道。从以上要求可以看出，电气设备不带电的外露可导电,部分对TN
23、系统只要求做接零保护对TT系统只要求做接地保护，未要求TN系统外露可导电部分又做接零保护又做接地保护。TN-S接零保护系统图中也未见外露可导电部分有接地的示意。只有两种接地一种为工作接地（即变压器中性点接地）二是保护零线PE线在首端、中间处、末端做重复接地。,图5.1.1 专用变压器供电时TN-S接零保护系统示意,对于TN-S系统规范只要求必须做接零保护。对是否作接地无规定和要求。再做设备接地可视为相当于“保护零线做的重复接地”。如果对TN-S系统对电气设备做了保护接零，并且保护零线又按规定的要求在首端、中间处、末端做了重复接地，还有二级漏电保护相配合，并且系统中的漏电保护器开关断路器等电气设
24、备无完好及连接都可靠，系统应该是安全的。再说了开关箱已做了重复接地，按照规范要求开关箱至用电设备的距离不得大于3m，只有3m的距离还要做重复接地，有这个必要吗？,因此，无需再要求做接地。在对全部用电设备做了保护接零又再做接地保护还存在着一种潜在的危险，就是如果个别电气设备未按要求做保护接零，如果此设备又做了接地,又发生了此设备碰壳，就会使其他作保护接零的设备外壳都带电,这样就了扩大了触电的范围。,7.2 关于三相五线制适用的范围个人看法？国家电网公司企业标准输变电工程安全文明施工标准要求，“施工用电应采用三相五线制标准布设”。并表明本标准适用于公司系统220KV及以上电压等级新建、改（扩）建输
25、变电工程，其它工程项目可参照执行。什么情况下必须实施三相五线制呢？根据中华人民共和国行业标准施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-2005第1.0.3条建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地,的220/380V三相四线制低压电力系统,必须符合下列规定：1 采用三级配电系统；2 采用TN-S接零保护系统；3 采用二级漏电保护系统。这里强调了施工现场“专用”变压器，必须采用三相五线制。对于新建的输变电工程现场设置了专供现场施工的变压器，因此，就必须采用三相五线制。而，对于改、扩建工程就要具体问题具体分析了。,改、扩建工程施工现场采用TN系统还是TT系统应依现场情况而定。当改、扩建工程施
26、工现场采用供电部门提供的高压侧供电，自己设置变压器形成独立电网的，应采用TN-S系统；当施工现场采用供电部门低压侧供电，与外电线路同一电网时，应采用供电部门规定的TT系统。当施工现场与改、扩建变电站自身使用同一电源供电（所用变电器），并且改、扩建变电站,本身已作接地保护时，施工现场的电气设备也必须作接地保护。因为，规范（2005版）中第5.1.2条规定的内（ “当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保持一致。不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地”。该条也是强制性条文 ）；GB50194-93建设工程施工现场供用电安全规范（第4.1.5条“当施工现
27、场不单独装设低压侧为380/220V中性点直接接地的变压器而利用原有供电系统时，电气设备应根据原系,统要求作保护接零或保护接地”。），就是针对这种情况的。前面已经讲了为什么同一系统施工现场用电设备不得一部分做保护接零，一部分设备做保护接地的原因。八、施工现场05版强制性条文经常用到又容易违反的条文还有：8.1 第3.1.4条“临时用电组织设计及变更时，必须履行“编制、审核、批准”程序，由电气工程技术人员组织编制，经相关部门审核及具有法人资格企业的技术负责人批准后实施。变更用电组织设计时应补充有关图纸资料”。第3.1.5条“临时用电工程必须经编制、审核、批准部门和使用单位共用验收，合格后方可投入使用”。,8.2 第10.2.2条下列特殊场所应使用安全特低电压照明器：1 隧道、人防工程、高温、有导电灰尘、比较潮湿或灯具离地高度低于2.5m等场所的照明,电源电压不应大于36V；2 潮湿和易触及带电体场所的照明，电源电压不得大于24V；3 特别潮湿场所、导电良好的地面、锅炉或金属容器内的照明，电源电压不得大于12V。,谢 谢 大 家!,
