目前施工現(xiàn)場臨時用電的供電基本上采用中性點直接接地的低壓供電,而在中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)中,其電氣設備的保護方式有兩種:一種是將電氣設備金屬外殼作接地保護的系統(tǒng)稱為TT系統(tǒng);一種將電氣設備金屬外殼作接零保護的系統(tǒng)稱為TN系統(tǒng)。而TN系統(tǒng)中有兩種型式:電氣設備的保護零線與工作零線合一的系統(tǒng)稱為TN-C系統(tǒng);電氣設備的保護零線與工作零線分開的系統(tǒng)稱為TN-S系統(tǒng)。因此,如何正確使用施工現(xiàn)場臨時用電基本保護系統(tǒng),是保證施工現(xiàn)場臨時用電安全的重要環(huán)節(jié)。
一、TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)
TT系統(tǒng)如圖1所示。如果圖1中的電氣設備的一相出現(xiàn)碰殼,根據(jù)圖1的接線,其故障部分簡化為圖2的電路(由于電源變壓器的短路阻抗及C相導線的阻抗值與R<sub>1</sub>、R<sub>2</sub>電阻阻值相比小得多,可忽略不計,而R<sub>1</sub>、R<sub>2</sub>電阻按《施工現(xiàn)場用電安全技術規(guī)范》(JGJ46-88)規(guī)定要小于4Ω,這里按4Ω計算)。
圖1 TT系統(tǒng)示意圖
圖3 TN系統(tǒng)示意圖
圖4 故障部分簡化圖
從圖3中可得出:V<sub>d</sub>=Z<sub>d</sub>/(Z<sub>d</sub>+Z<sub>c</sub>)×220=1/(1+0.5)×220=147V,那么I<sub>d</sub>=V<sub>d</sub>/Z<sub>d</sub>=147/1=147(A)
上述可以看出,在中性點直接接地的低壓供電系統(tǒng)中,應采用TN系統(tǒng),而不應采用TT系統(tǒng)。因為用電設備發(fā)生碰殼故障時,第一,采用TT系統(tǒng),故障電流太小,特別對1.5kW以上的動力設備不能使熔斷器快速熔斷,設備外殼長時間有110V危險電壓;而TN系統(tǒng)能獲得較大的短路電流,保證熔斷器快速熔斷,避免觸電事故;第二,每臺用電設備采用TT系統(tǒng),其阻值要小于4Ω,需要一定數(shù)量的鋼材打入地下,費工又費材料,而TN系統(tǒng)零線可以多次周轉使用,經(jīng)濟上也是比較合理的。
二、TN-C型式與TN-S型式
《施工現(xiàn)場用電安全技術規(guī)范》及《建筑施工安全檢查標準》規(guī)定必須采用TN-S系統(tǒng),這說明TN-S系統(tǒng)比TN-C系統(tǒng)優(yōu)越,下面我們對它們進行分析:(圖中FQ是漏電保護器)
圖5 TN-C示意圖
圖6 TN-S示意圖
從圖5可以分析,由于施工現(xiàn)場三相用電負荷不平衡,造成I<sub>o</sub>=I<sub>a</sub>+I<sub>b</sub>+I<sub>c</sub>≠0,這樣零線上就有電流,不平衡狀態(tài)嚴重時,I<sub>o</sub>有一定數(shù)值,使零線有一定電壓,如果現(xiàn)場的零線不按規(guī)范設置,如接頭多、連接不好或選擇導線截面太小、零線太長等,則零線有很大電壓,從而對人體有危險;若發(fā)生零線斷裂,則設備外殼帶上相電壓,對人體很危險。而圖6中就可以避免上述問題。無論三相如何不平衡,PE上沒有電流通過,同時GJG46-88規(guī)定:PE不允許斷線、不允許通過刀閘、熔斷器及漏電保護器。
其次,以圖5可以看出工作零線與保護零線都經(jīng)過漏電保護器,這樣當用電設備發(fā)生絕緣損壞故障時,故障電流經(jīng)過保護零線到工作零線,和工作電流一起穿過漏電保護器,這時漏電保護器內(nèi)剩余電流互感器檢測不出故障電流因此漏電保護器不動作;同時漏電保護器后面的工作零線不能重復接地,如圖5所示,由于PEN線做了重復接線,將有部分電流經(jīng)重復接地返回到電源中性點,這對漏電保護器內(nèi)的剩余電流互感器而言,破壞了其內(nèi)部的電流平衡狀態(tài),這樣漏電保護器便產(chǎn)生誤動作;而圖6則可以解決上述問題。
三、如何使用施工現(xiàn)場臨時基本保護系統(tǒng)
綜上所述,在施工現(xiàn)場專用的中心點直接接地的電力線路中必須采用TN-S接零保護系統(tǒng),但當施工現(xiàn)場與外電線路共用同一供電系統(tǒng)時,電氣設備應根據(jù)當?shù)氐囊蟊Wo接零或作保護接地。這是因為我國上海、天津、浙江等供電部門規(guī)定做保護接地,施工現(xiàn)場也要采用TT系統(tǒng),不得采用TN系統(tǒng)。但任何施工現(xiàn)場決不允許一部分設備作保護接零、另一部分設備作保護接地(見圖7)
圖7 不正確接地示意圖
如圖7所示:當保護接地的設備M<sub>2</sub>發(fā)生帶電部分碰殼或漏電時,會使中性點接地線電位升高,造成所有采用保護接零的設備外帶電,構成觸電危險。