劉長鎖，李照星，王淑梅

(鐵科院(北京)工程咨詢有限公司，北京 100081)

1 概述

近年來,北京市的城市軌道交通發(fā)展很快,多條線路同時開工建設,參與施工建設的單位和人員不斷增加。北京市的各級領導和管理部門對施工安全都高度重視,不斷發(fā)出各類安全管理文件,指導、規(guī)范施工中的安全防護工作,為了更好的做好安全防護工作,有必要將施工中存在的臨時用電方面的一些問題進行整理分析,以便加深在這方面的理解和認識,減少安全隱患,更好的規(guī)范地鐵施工中臨時用電的使用和管理。

2 臨時用電問題和形成原因

經(jīng)對大興線施工現(xiàn)場安全檢查發(fā)現(xiàn),在臨時用電方面存在一些問題,有些問題的安全隱患還是比較嚴重的,歸納起來有以下幾個方面：

(1)各級配電箱、開關(guān)箱的分級設置問題；

(2)各級配電箱、開關(guān)箱內(nèi)的器件、參數(shù)選擇問題；

(3)安全保護系統(tǒng)存在的保護中斷的問題。

這些問題能夠長期反復存在,造成了安全用電的長期隱患,究其形成原因,有很多是對《用電規(guī)范》的理解有誤,沒有充分理解、執(zhí)行《用電規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定,致使用電線路中的各級配電箱的基本配置出現(xiàn)問題,更多的是沒有根據(jù)實際用電情況合理配置控制器件的技術(shù)參數(shù),造成的主要后果是：一旦發(fā)生用電故障,全場整個作業(yè)面大面積停電,三級配電應有的保護效果起不到作用。由于不能把故障控制在最小范圍內(nèi),就不能及時切斷小范圍的電源,一旦人體觸電,會造成嚴重的后果。在用電安全保護系統(tǒng),同樣存在各種問題,經(jīng)常是小到單臺、大到大面積失去安全保護功能。

3 配電箱的優(yōu)化過程

根據(jù)《用電規(guī)范》規(guī)定,施工現(xiàn)場采用三級配電兩級漏電保護,一機一箱一閘一漏的用電方案,在檢查中發(fā)現(xiàn),存在的用電問題很多都集中反映在各級配電箱和開關(guān)箱上。

3.1 總配電箱

總配電箱內(nèi)除按一般要求應該配置電壓表、電流表、電度表和保護系統(tǒng)外,對主配電箱的主要技術(shù)要求有：

(1)要有可視的與電源隔離的功能；

(2)要有帶負荷正常分斷和接通的功能；

(3)要具備過載、短路、漏電的保護功能；

(4)應具備安全可靠的分路。

對總配電箱的內(nèi)部配置,《用電規(guī)范》中給出了2個方案,這2個方案的區(qū)別在于,第一個方案是將總漏電保護器放置在總線路上,用一只漏電保護器完成。另一個方案是將漏電保護器放置在分路上,用多只漏電保護器完成。

方案1：“當總路設置總漏電保護器時,還應裝設總隔離開關(guān)、分路隔離開關(guān)以及總斷路器、分路斷路器或總?cè)蹟嗥鳌⒎致啡蹟嗥鳌?如圖1所示。“當所設總漏電保護器是同時具備短路、過載、漏電保護功能的漏電保護器時,可不設總斷路器或總?cè)蹟嗥鳌?如圖2所示。圖2方案是圖1方案的優(yōu)化,就是用帶有短路、過載保護功能的漏電保護器取代總斷路器、總?cè)蹟嗥骱推胀╇姳Ｗo器。

圖1 方案1優(yōu)化前總配電箱方案

圖2 方案1優(yōu)化后總配電箱方案

方案2：“當各分路設置分路漏電保護器時,還應裝設總隔離開關(guān)、分路隔離開關(guān)以及總斷路器、分路斷路器或總?cè)蹟嗥?、分路熔斷器?如圖3所示?！爱敺致匪O漏電保護器是同時具備短路、過載、漏電保護功能的漏電保護器時,可不設分路斷路器或分路熔斷器”,如圖4所示。

圖3 方案2優(yōu)化前總配電箱方案

圖4 方案2優(yōu)化后總配電箱方案

“隔離開關(guān)應設置于電源進線端,應采用分斷時具有可見分斷點,并能同時斷開電源所有極的隔離電器,如采用分斷時具有可見分斷點的斷路器,可不另設隔離開關(guān)”。對圖2和圖4進一步優(yōu)化,就是實際應用的2種總配電箱的配置,其實就是用帶可視觸點的空氣開關(guān)取代了隔離開關(guān)和斷路器。最后2種總配電箱的配置如圖5和圖6所示。

圖5 對圖2優(yōu)化后的總配電箱方案

圖6 對圖4優(yōu)化后的總配電箱方案

3.2 分配電箱

分配電箱也就是常說的二級配電箱,其技術(shù)要求與總配電箱相同,《用電規(guī)范》中關(guān)于分配電箱規(guī)定是：“分配電箱應裝設總隔離開關(guān)、分路隔離開關(guān)以及總斷路器、分路斷路器或總?cè)蹟嗥?、分路熔斷器，其設置和選擇應符合規(guī)范第8.2.2條要求”。規(guī)范中分配電箱中沒有安裝漏電保護器,兩級漏電保護分別設置在總配電箱和開關(guān)箱上,優(yōu)化過程與總配電箱相同,優(yōu)化前后的配置如圖7和圖8所示。

圖7 優(yōu)化前的分配電箱箱內(nèi)配置

圖8 優(yōu)化后的分配電箱箱內(nèi)配置

3.3 開關(guān)箱

開關(guān)箱主要技術(shù)要求是：

(1)應有與電源隔離的功能；

(2)應有帶負荷正常分斷和接通的功能；

(3)應具備過載、短路、漏電保護功能。

《用電規(guī)范》中規(guī)定：“開關(guān)箱必須裝設隔離開關(guān)、斷路器或熔斷器,以及漏電保護器。當漏電保護器是同時具有短路、過載、漏電保護功能的漏電保護器時,可不裝設斷路器或熔斷器。隔離開關(guān)應采用分斷時具有可見分斷點,能同時斷開電源所有電極的隔離開關(guān),并應設置于電源進線端。當斷路器是具有可見分斷點時,可不另設隔離開關(guān)”。進行優(yōu)化,過程與上面相同,優(yōu)化前后如圖9和圖10所示。

圖9 優(yōu)化前的開關(guān)箱箱內(nèi)配置

圖10 優(yōu)化后的開關(guān)箱箱內(nèi)配置

由上可以看出,開關(guān)箱優(yōu)化后,只有一只空氣開關(guān)和一只漏電保護器兩個器件,由此,用最簡單實用的配置完成了規(guī)范中規(guī)定的一機、一箱、一閘、一漏要求。還可以看出,最后所有配電箱使用的控制器件只有2～3種,運用這2～3種器件,結(jié)合參數(shù)變化,就可以滿足臨時用電的基本要求,保證施工用電的安全可靠。這3種器件如下。

(1)隔離開關(guān)：《用電規(guī)范》中,在各級配電箱、開關(guān)箱中都強調(diào)隔離開關(guān)不可缺少,主要原因是它的隔離保護作用。但是,在實際應用中,隔離開關(guān)并不適合在配電箱和開關(guān)箱中使用,這是因為：

①隔離開關(guān)不允許帶負荷通斷電源,這在施工現(xiàn)場不能保證；

②隔離開關(guān)大多不密封,不防塵,帶電外露部分多。在實際應用中,只有總配電柜中的總隔離開關(guān)適合使用。

(2)具有可視觸點的空氣斷路器,即常說的空開,在實際應用中,用它替代了隔離開關(guān)和普通斷路器,它的功能是：觸點可視、密封、可帶負荷進行通斷操作。同時它還具有短路和過載保護功能,可以與漏電保護器形成雙重保護。

(3)帶短路、過載、漏電保護功能的漏電保護器,其主要功能是發(fā)生漏電時的保護作用,同時具有短路和過載保護功能,在實際應用中,用它替代了熔斷器和普通漏電保護器。

在檢查中發(fā)現(xiàn)有的施工單位對配電箱的配置進行優(yōu)化后,每級就只剩下一只多功能漏電保護器,這種情況是除了對《用電規(guī)范》理解有誤外,還對漏電保護器的使用性能缺乏了解。漏電保護器在供電線路中,只是起保護作用,不能用它對線路進行通斷操作,否則將損壞內(nèi)部脫扣器,使漏電保護器損壞或保護性能降低。漏電保護器上的推動手柄,是為了在保護器動作后復位使用。

各級配電箱和開關(guān)箱優(yōu)化到最后的配置,就是施工現(xiàn)場的實用配置,3種器件就是各級配電箱的基本控件。目前施工現(xiàn)場應用上述空氣開關(guān)和漏電保護器組裝的配電箱已經(jīng)很普遍,但是,卻在具體參數(shù)選擇上經(jīng)常出現(xiàn)問題,為了進一步配置好各級配電箱,以下列出3個比較常見、安全隱患大、容易被忽視的問題。

(1)分配電箱的設置問題

現(xiàn)場檢查中,分配電箱是問題最多的地方,在《用電規(guī)范》中,分配電箱是沒有漏電保護的。這種配置適合在一般情況下使用。但是在地鐵施工中,有幾種情況就需要重新考慮,第一種情況是隧道內(nèi)的施工現(xiàn)場,隨著作業(yè)面的延伸,分配電箱也要跟進延伸,隧道內(nèi)的施工特點是線路長、光線暗、空間小、空氣濕度大,容易出現(xiàn)用電故障。車站內(nèi)的施工現(xiàn)場,當多單位同時施工,交叉作業(yè)的時候,各單位都有自己的分配電箱需要接入。在這2個地方,分配電箱就應該加裝漏電保護器,一旦開關(guān)箱的漏電保護器失靈或線路故障,分配電箱漏電保護器可動作,與開關(guān)箱形成雙重保護,不至將故障延伸到總配電箱,造成大面積斷電。因此,在施工條件差的地方,應該采用三級配電、三級漏電保護的用電方案。第二種情況是在比較大的車站施工現(xiàn)場,由于施工單位多,形成密集交叉多工種作業(yè),在這種情況下,總配電箱下面會連接過多的分配電箱,同樣會降低供電線路的可靠性,在這種情況下,應該在總配電箱與分配電箱之間加入支路配電箱,形成四級用電保護。第三種情況是在控制手持電動工具的開關(guān)箱中,《用電規(guī)范》中規(guī)定漏電保護器的額定動作電流不得大于15 mA,額定動作時間不能大于0.1 s,這是因為手持電動工具容易發(fā)生漏電故障,一旦漏電會直接傷害人體,而人體在觸電時的最大擺脫電流是16 mA。此外,漏電保護器應該與在潮濕環(huán)境中使用的漏電保護器一樣,盡可能的選用防濺型產(chǎn)品。在它上面分配電箱的這一路就應該加入一級額定動作電流不大于30 mA,額定動作時間不大于0.1 s的漏電保護器加強保護。

(2)各級配電箱的電氣參數(shù)選擇

主要是漏電保護器的額定動作電流和額定動作時間這2個參數(shù)的選擇。在施工現(xiàn)場這一問題存在范圍比較大,由于沒有正確地選擇控制器件的參數(shù),造成用電線路使用安全程度降低,這也是造成一處出現(xiàn)故障大面積斷電的主要原因。在實際施工中,安裝的空氣開關(guān)和漏電保護器規(guī)格參數(shù)都很大,很多沒有實現(xiàn)保護級差?！队秒娨?guī)范》規(guī)定“開關(guān)箱中漏電保護器的額定漏電動作電流不應大于30 mA,額定漏電動作時間不應大于0.1 s”。由于開關(guān)箱是一箱控制一臺用電設備,在地鐵建設施工中,用電設備數(shù)量與規(guī)格基本固定,開關(guān)箱也應該相對固定,至少選擇的控制器件參數(shù)不能太大,應特別注意額定動作電流和額定動作時間,這兩項參數(shù)都滿足要求的同時還應注意與一、二級箱拉開級差,一旦發(fā)生故障,第一時間動作的是開關(guān)箱,影響范圍不會擴大。分配電箱中如果設置漏電保護器,動作參數(shù)也不應選擇過大,因為它是為與開關(guān)箱構(gòu)成雙重保護而設置,參數(shù)選擇應與開關(guān)箱相同或稍大。總配電箱中的漏電保護器要求參數(shù)應選擇稍大,額定漏電動作電流應大于30 mA,額定漏電動作時間應大于0.1 s。特別是在總配電箱內(nèi)設置的是總路漏電保護器的,動作參數(shù)選擇應盡可能大。但應注意額定動作電流和額定動作時間的乘積不能大于30 mA·s。

(3)臨時用電的保護系統(tǒng)

地鐵施工中用電保護系統(tǒng)按《用電規(guī)范》中的規(guī)定,采用的是TN—S保護系統(tǒng),這是一種工作零線和保護零線分開設置的保護系統(tǒng)。這一保護系統(tǒng)在變壓器或總配電柜連接形成后,通過保護零線—PE線到用電區(qū),用電區(qū)內(nèi)的用電設備金屬外露部分應與PE線做可靠連接,達到保護接零的目的。在實際應用中,PE線在沿線還應該選擇多處做重復接地。這一系統(tǒng)比較適合地鐵車站和隧道內(nèi)的施工,在地鐵車站修建過程中,特別是進入精裝修,如果是通常的TT保護系統(tǒng),用電設備外露部分都應該接地,在精裝修好的車站內(nèi)將很難找到合適的接地點,隧道內(nèi)也是如此。雖然采用TN—S系統(tǒng)有許多優(yōu)勢,但是需要特別重視的是PE保護零線沿途的每個接點都必須連接牢固可靠,一旦中斷或連接不好,后面線路將失去或部分失去保護功能。檢查中發(fā)現(xiàn),施工隊對保護接零重視不夠,壓接不牢和不接PE線的情況很普遍,如果在上一級配電箱中PE線沒有接或接不牢固,到下一級配電箱和開關(guān)箱就有可能接了也沒有保護作用,檢查中就多次發(fā)現(xiàn)分路配電箱PE線不接或脫落,致使后面大面積的用電設備失去了保護功能。在實際工作中,除應注意PE線的連接質(zhì)量外,還應該盡可能多的設置重復接地點,特別是在用電線路的最末端。手持電動工具外殼與PE線的連接,更要保證連接可靠,并且按規(guī)定連接點不能少于2處?？墒窃谑┕がF(xiàn)場,施工隊的手持電動工具更多使用的是民用兩孔插座,人為斷開了保護零線,使手持電動工具沒有了保護功能。

4 結(jié)論

(1)《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》是對施工現(xiàn)場用電設施做出的最基本的技術(shù)規(guī)定,其中對配電箱內(nèi)的配置優(yōu)化過程就是應用多功能器件替代單一功能器件的過程,選用多功能器件進行優(yōu)化后組裝的配電箱,節(jié)省了空間,提高了性能,操作維護更加簡便可靠,是施工現(xiàn)場首選配置。

(2)在地鐵建設的某些施工場地,特別是遠離總電源的隧道內(nèi)施工現(xiàn)場和多層車站施工現(xiàn)場,應該在《用電規(guī)范》的基礎上增加保護級別。例如在隧道口和車站每層的入口處加入支路配電箱,讓個別供電線路達到更多級的可靠保護。

(3)應注意形成保護級差,在進行臨時用電方案設計時,應全面考慮各級參數(shù)的設置,特別是對需要接入本配電系統(tǒng)的外單位配電箱,應該對他們提出具體配置和參數(shù)要求,不能放任其隨便接入,以保證供電系統(tǒng)的可靠運行。

(4)應重視PE線不接和壓接不牢形成的安全隱患程度,特別是對電工進行這方面的安全教育,除了加強檢查管理外,還應該在條件許可的地方盡可能多的設置重復接地點。

參考文獻：

[1]JGJ46—2005，施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范[S].