1、基坑工程临时施工用电安全技术刘亚非广东省基础工程公司摘 要 本文以地铁基坑工程为例，这类工程一般场地比较低洼，用电设备使用条件差，为加强工地用电工程的技术管理，按建设部施工现场临时用电安全技术规范的要求，侧重介绍施工现场用电管理的主要安全技术，以期保障施工用电的安全、合理和方便。关键词 TNS 接地、接零保护 三相五线制 三级配电二级保护1 引言建筑施工用电组织设计是建筑施工用电安全技术的核心部分，它指导建造一个既能够确保施工用电安全，又能够兼顾施工用电方便的临时用电工程。由于建筑施工现场特别是一些基坑工程，相当于一个临时露天工厂，地势较低，其用电设备具有裸露性、暂设性、多样性、环境条件不可选
2、择性等特点，为确保施工用电安全、合理可靠，使施工用电工程能够适应这些特点，现结合施工用电技术规范和近年来我司负责施工的地铁工程项目，对施工现场的供电方式、负荷计算、接地、接零系统等安全技术进行总结力求体现用电安全技术的科学性，保障施工的顺利进行。2 施工用电工程的供电方式建筑施工用电工程的供电方式，根据配电及工程环境条件，一般可有以下两种：2.1 外电线路供电外电线路供电方式又可分为三种类型：（1） 采用 380/220V 市电低压电网供电。即直接将市电公用低压电网 380/220V 电力，以三相四线制型式引入施工用电工程的配电室或总配电箱。（2） 采用邻近 10/0.4KV 变压器低压侧 3
3、80/220V 电力，以三相四线制型式引入施工用电工程的配电室或总配电箱。（3） 采用在建工程本身正式的 10/0.4KV 变电所供电。即在工程开工时先使用竣工工程的正式变压所，暂作建筑施工用电工程的临时供电电源。（4） 设置专用的 10/0.4KV 现场临时变压所，作为施工专用变压所。2.2 自备电源供电所谓自备电源供电系指施工现场专设发电机组，其设置主要是作为无法取用外电线路电源或作为外电线路停电时的施工供电电源。3 基坑施工用电主要安全技术应用施工现场用电工程安全技术措施主要概括起来有三条：其一是必须 TN-S 接地、接零保护系统；其二是采用三级配电系统；其三是采用二级漏电保护系统。现分
4、述如下：3.1 TN-S 接地、接零保护系统（简称 TN-S 系统） 。是指在施工用电工程中采用具有专用保护零线（P 线）的电源中性点直接保护接地的、380/220V 三相四线制低压电力系统，或称三相五线制系统（如图 1） ，该系统的主要技术特点是：（1） 电力变压器低压侧中性点直接接地、接地电阻 R4。保TNS10kv.4DPN(C)BAL231（2） 电力变压器低压侧共引出五条线，其中除三条相线（火线）A、B、C 外，尚须于变压器二次侧中性点（N）接地处同时引出二条零线，一条是工作零线（N 线） ，另一条是保护零线（P 线） 。其中工作零线（N 线）与相线（A、B、C）一起作为三相四线制工
5、作线路使用；保护零线（P 线）只作电气设备接零保护使用，即只用于联接电气设备正常情况下不带电的金属外壳基座等。二种零线（P 线）和（N 线）不得混用，为防止混用，保护零线（P 线）采用具有绿/黄双色标志的绝缘铜芯线，与工作零线和相线区别。同时，为保证接地、接零保护系统可靠，我们一般在整个施工现场的保护零线上都作了不少于三处的重复接地、且每处接地电阻 R10。（3） 安全性分析：（如图 2）电气设备的 C 相电源线出现碰壳发生单相短路故障时的电路，电源电压 220V，Z C 为 C 相导线阻抗，为零线导线阻抗， R1 为变压器的工作接地电阻，设备外壳即故障点对地电压和单相短路电流分别为： Ud=
6、 Z0220/（Z C +Z0）Id= Ud/ Z0 RO(N)1DId38V-+Ud1RP保ACB20VId保UDOZ ZC保2在三相供电系统中，要求其零线截面不少于相线截面积的 50%，再加上一般施工现场架空线路的电抗值远小于其它电阻，所以有 Z0= R0+JxR 0，Z C= RC+ JxR C，且可取 R0=2 RC。因此 Ud= R0220/（R C + R0）=2 RC220/（R C +2 RC）=2/3220=147 伏，I d= Ud/ Z0=147/ Z0（安培） 。由接零保护分析可知，Z 0 是零线由短路点到变压器的线路阻抗，若采用截面为 16mm2 的导线，则每 100
7、0 米电阻为 2 左右，工地一般按 500 米计算，则取R0=1，考虑到 Z0= R0 得 Id=147 安培，因此分析得出接零保护实质上是将电气设备碰壳的故障改为单相短路故障，从而获取较大的短路电流 Id，以使保护开关或熔断器快速断开，保证设备和人身安全，避免触电事故。3.2 采用三级配电结构。所谓三级配电是指施工现场从电源进线开始至用电设备中间应经过三级配电装置配送电力，即由总配电箱（配电室内的配电柜） 、经分配电箱（负荷或若干用电设备相对集中处） 、到开关箱（用电设备处）分三个层次逐级配送电力。而开关箱作为末级配电装置，与用电设备之间必须实行“一机一闸一保护” 。总配电箱、分配电箱内开关
8、电器可设若干分路，且动力与照明应分路设置。3.3 采用二级漏电保护。所谓二级漏电保护是指在整个施工现场临时用电工程中，总配电箱必须装设漏电开关，所有开关箱中也必须装设漏电开关。这样设置的漏电保护系统具有三个特点：（1） 、 其漏电保护功能可覆盖整个施工现场全部电气设备，包括电动机、电焊机、水泵、电动机械、照明器具、配电装置及线路等。（2） 、 通过合理选用总配电箱和开关箱中漏电开关的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间值，可实现分级、分段漏电保护功能。如一般场所其额定漏电动作电流30mA, 额定漏电动作时间0.1S,而设置于总配电箱中的漏电开关，其额定漏电动作电流应30mA,其额定漏电动作时间应
9、0.1S,但额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积应小于安全界限值 30mAS，其具体量值取决于各现场配电系统的正常泄漏电流值。（3） 、在确保合理二级漏电保护系统前提下，所选用的漏电开关数量可达到最少，因而具有经济合理性。在我公司负责施工的各个地铁基坑工程中，采用 TN-S 接地、接零保护系统加漏电保护系统，可以形成一个覆盖整个施工现场防止人身（间接接触）漏电的安全技术保护系统。4 负荷计算方法负荷计算通常是从电气设备开始，逐级经由配电装置和配电线路，直至电力变压器。即： 首先确定电气设备的设备容量和计算负荷再计算用电设备组的计算负荷最后计算总配电箱或整个配电室的计算负荷，以及供电变压器或
10、发电机的容量，具体计算方法如下：4.1 单台用电设备容量 P 的确定4.1.1 长期工作制的电动机设备容量 P 等于其铭牌额定功率 Pe，即 P=Pe4.1.2 反复短时工作制电动机（如行吊）的设备容量 P 是指统一换算到暂载率J=25%的时额定功率，即公式 P=2PeJ J电动机铭牌暂载率4.1.3 交流电焊机的设备容量 P=SeJ cos Se电动机铭牌额定视在功率直流电焊机的设备容量 P= PeJ cos 电动机铭牌功率因数4.1.4 照明设备的设备容量 P=（11.2）P e(白炽灯、碘钨灯取 1；日光灯取 1.2；水银灯和卤化物灯取 1.1)4.1.5 为维持三相线路上的负荷平衡，应
11、尽量将单相用电设备如焊机、照明灯具均匀地分散接到三相线路间，并维持不超过三相用电设备总容量的 15%，三相负荷按平衡分配考虑，即三相用电设备总设备容量 P 等效为单相用电设备总设备容量的三倍。4.2 用电设备组的计算负荷各用电设备组的计算负荷按需要系数(同时利用系数)法计算：Pj=kxP e Qj = Pjtg Sj=P j 2+Qj2Pj用电设备组的有功计算负荷（Kw） Q j用电设备组的无功计算负荷(Kvar)Sj用电设备组的视在计算负荷（KVA） P ej用电设备组的设备总容量（Kw）kx用电设备组的需要系数，其值一般小于 1 tg功率因数角的正切值。4.3 配电干线上的计算负荷通常配电
12、干线上接有若干不同的用电设备组，它们的运行不可能是同步的，所以干线上的计算负荷 PJ =kPP j QJ= kQQ j SJ=P J 2+QJ2kP 和 kQ 是考虑到各用电设备组的最大负荷不会同时出现的系数，一般取 0.70.9。4.4 供电变压器或发电机容量的选择配电干线上的计算负荷实际上就是施工现场临时用电工程的用电总计算负荷或用电总容量，也是选择配电支干线、干线导线和总配电箱电器，以及供电变压器容量的主要依据。5 基坑工程施工用电组织设计的主要技术内容5.1 现场勘察通过现场勘察可确定电源进线位置、变电所位置、配电室位置、总配电箱位置、分配电箱位置、固定开关箱位置、用电设备位置，以及线
13、路走向等。5.2 负荷计算负荷计算主要是根据现场用电情况计算用电设备、用电设备组、配电线路，以及作为供电电源的变压器或发电机容量的计算负荷。5.3 变电所设计变电所设计主要是选择和确定变电所位置、变电所容量、相关配电室位置及配电装置的布置、接地措施、进线与出线方式，以及与自备发电机的联接方法等。5.4 配电线路设计配电线路设计主要是选择和确定线路走向、配线种类（绝缘线或电缆） 、敷设方式（架空或埋地） 、导线规格、以及周围防护措施等。5.5 配电装置设计配电装置设计主要是选择和确定配电装置（配电柜、总配电箱、分配电箱、开关箱）的结构、电器配置、电器规格、电气接线方式等。5.6 接地设计接地设计
14、主要是选择和确定接地保护类别、接地位置，以及根据对接地电阻值的要求选择自然接地体或人工接地体。5.7 外电防护措施根据施工现场各种设施在施工作业过程中与邻近外电高、低线路间的相对位置关系确定是否搭设绝缘防护隔离屏障或遮拦。屏障或遮拦应采用有可靠机械强度的绝缘材料制作，保证在施工作业过程中不会被破坏，并能有效地与外电线路实现电气安全隔离。5.8 安全用电与电气防火措施安全用电措施包括施工现场各类作业人员相关的安全用电知识教育和培训，可靠的外电线路防护，完备的 TN-S 接地、接零保护系统和漏电保护系统，配电装置合理的电器配置、装设和操作，以及定期检查维修，配电线路的规范化敷设等。电气防火措施包括针对电气火灾的电气防火教育，依据负荷性质、种类、大小合理选择导线和开关电器，电气设备与易燃、易爆的安全隔离，以及配备灭火器材、建立防火制度和防火队伍等。5.9 建筑施工用电工程设计施工图建筑施工用电工程设计施工图包括供电总平面图、变配电所布置图、供电系统图、接地装置布置图等。
