城市軌道交通施工中臨時(shí)用電問題探討

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(shí)開工建設(shè),參與施工建設(shè)的單位和人員不斷增加。北京市的各級領(lǐng)導(dǎo)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(dǎo)、規(guī)范施工中的安全防護(hù)工作,為了更好的做好安全防護(hù)工作,有必要將施工中存在的臨時(shí)用電方面的一些問題進(jìn)行整理分析,以便加深在這方面的理解和認(rèn)識,減少安全隱患,更好的規(guī)范地鐵施工中臨時(shí)用電的使用和管理。

2 臨時(shí)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(shí)用電方面存在一些問題,有些問題的安全隱患還是比較嚴(yán)重的,歸納起來有以下幾個(gè)方面：

(1)各級配電箱、開關(guān)箱的分級設(shè)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(hù)系統(tǒng)存在的保護(hù)中斷的問題。

這些問題能夠長期反復(fù)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(shí)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(gè)作業(yè)面大面積停電,三級配電應(yīng)有的保護(hù)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(shí)切斷小范圍的電源,一旦人體觸電,會造成嚴(yán)重的后果。在用電安全保護(hù)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(hù)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(hù),一機(jī)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(yīng)該配置電壓表、電流表、電度表和保護(hù)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(fù)荷正常分?jǐn)嗪徒油ǖ墓δ埽?/p>

(3)要具備過載、短路、漏電的保護(hù)功能；

(4)應(yīng)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(gè)方案,這2個(gè)方案的區(qū)別在于,第一個(gè)方案是將總漏電保護(hù)器放置在總線路上,用一只漏電保護(hù)器完成。另一個(gè)方案是將漏電保護(hù)器放置在分路上,用多只漏電保護(hù)器完成。

方案1：“當(dāng)總路設(shè)置總漏電保護(hù)器時(shí),還應(yīng)裝設(shè)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?！爱?dāng)所設(shè)總漏電保護(hù)器是同時(shí)具備短路、過載、漏電保護(hù)功能的漏電保護(hù)器時(shí),可不設(shè)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(hù)功能的漏電保護(hù)器取代總斷路器、總?cè)蹟嗥骱推胀╇姳Ｗo(hù)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(dāng)各分路設(shè)置分路漏電保護(hù)器時(shí),還應(yīng)裝設(shè)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。“當(dāng)分路所設(shè)漏電保護(hù)器是同時(shí)具備短路、過載、漏電保護(hù)功能的漏電保護(hù)器時(shí),可不設(shè)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(yīng)設(shè)置于電源進(jìn)線端,應(yīng)采用分?jǐn)鄷r(shí)具有可見分?jǐn)帱c(diǎn),并能同時(shí)斷開電源所有極的隔離電器,如采用分?jǐn)鄷r(shí)具有可見分?jǐn)帱c(diǎn)的斷路器,可不另設(shè)隔離開關(guān)”。對圖2和圖4進(jìn)一步優(yōu)化,就是實(shí)際應(yīng)用的2種總配電箱的配置,其實(shí)就是用帶可視觸點(diǎn)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(yīng)裝設(shè)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(shè)置和選擇應(yīng)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(hù)器,兩級漏電保護(hù)分別設(shè)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(yīng)有與電源隔離的功能；

(2)應(yīng)有帶負(fù)荷正常分?jǐn)嗪徒油ǖ墓δ埽?/p>

(3)應(yīng)具備過載、短路、漏電保護(hù)功能。

《用電規(guī)范》中規(guī)定：“開關(guān)箱必須裝設(shè)隔離開關(guān)、斷路器或熔斷器,以及漏電保護(hù)器。當(dāng)漏電保護(hù)器是同時(shí)具有短路、過載、漏電保護(hù)功能的漏電保護(hù)器時(shí),可不裝設(shè)斷路器或熔斷器。隔離開關(guān)應(yīng)采用分?jǐn)鄷r(shí)具有可見分?jǐn)帱c(diǎn),能同時(shí)斷開電源所有電極的隔離開關(guān),并應(yīng)設(shè)置于電源進(jìn)線端。當(dāng)斷路器是具有可見分?jǐn)帱c(diǎn)時(shí),可不另設(shè)隔離開關(guān)”。進(jìn)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(hù)器兩個(gè)器件,由此,用最簡單實(shí)用的配置完成了規(guī)范中規(guī)定的一機(jī)、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(yùn)用這2～3種器件,結(jié)合參數(shù)變化,就可以滿足臨時(shí)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(qiáng)調(diào)隔離開關(guān)不可缺少,主要原因是它的隔離保護(hù)作用。但是,在實(shí)際應(yīng)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?yàn)椋?/p>

①隔離開關(guān)不允許帶負(fù)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(shí)際應(yīng)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(diǎn)的空氣斷路器,即常說的空開,在實(shí)際應(yīng)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(diǎn)可視、密封、可帶負(fù)荷進(jìn)行通斷操作。同時(shí)它還具有短路和過載保護(hù)功能,可以與漏電保護(hù)器形成雙重保護(hù)。

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

在檢查中發(fā)現(xiàn)有的施工單位對配電箱的配置進(jìn)行優(yōu)化后,每級就只剩下一只多功能漏電保護(hù)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(hù)器的使用性能缺乏了解。漏電保護(hù)器在供電線路中,只是起保護(hù)作用,不能用它對線路進(jìn)行通斷操作,否則將損壞內(nèi)部脫扣器,使漏電保護(hù)器損壞或保護(hù)性能降低。漏電保護(hù)器上的推動手柄,是為了在保護(hù)器動作后復(fù)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(shí)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(yīng)用上述空氣開關(guān)和漏電保護(hù)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(jìn)一步配置好各級配電箱,以下列出3個(gè)比較常見、安全隱患大、容易被忽視的問題。

(1)分配電箱的設(shè)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(hù)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(jìn)延伸,隧道內(nèi)的施工特點(diǎn)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(dāng)多單位同時(shí)施工,交叉作業(yè)的時(shí)候,各單位都有自己的分配電箱需要接入。在這2個(gè)地方,分配電箱就應(yīng)該加裝漏電保護(hù)器,一旦開關(guān)箱的漏電保護(hù)器失靈或線路故障,分配電箱漏電保護(hù)器可動作,與開關(guān)箱形成雙重保護(hù),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(yīng)該采用三級配電、三級漏電保護(hù)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(yīng)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(hù)。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(hù)器的額定動作電流不得大于15 mA,額定動作時(shí)間不能大于0.1 s,這是因?yàn)槭殖蛛妱庸ぞ呷菀装l(fā)生漏電故障,一旦漏電會直接傷害人體,而人體在觸電時(shí)的最大擺脫電流是16 mA。此外,漏電保護(hù)器應(yīng)該與在潮濕環(huán)境中使用的漏電保護(hù)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(yīng)該加入一級額定動作電流不大于30 mA,額定動作時(shí)間不大于0.1 s的漏電保護(hù)器加強(qiáng)保護(hù)。

(2)各級配電箱的電氣參數(shù)選擇

主要是漏電保護(hù)器的額定動作電流和額定動作時(shí)間這2個(gè)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(shí)際施工中,安裝的空氣開關(guān)和漏電保護(hù)器規(guī)格參數(shù)都很大,很多沒有實(shí)現(xiàn)保護(hù)級差。《用電規(guī)范》規(guī)定“開關(guān)箱中漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流不應(yīng)大于30 mA,額定漏電動作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s”。由于開關(guān)箱是一箱控制一臺用電設(shè)備,在地鐵建設(shè)施工中,用電設(shè)備數(shù)量與規(guī)格基本固定,開關(guān)箱也應(yīng)該相對固定,至少選擇的控制器件參數(shù)不能太大,應(yīng)特別注意額定動作電流和額定動作時(shí)間,這兩項(xiàng)參數(shù)都滿足要求的同時(shí)還應(yīng)注意與一、二級箱拉開級差,一旦發(fā)生故障,第一時(shí)間動作的是開關(guān)箱,影響范圍不會擴(kuò)大。分配電箱中如果設(shè)置漏電保護(hù)器,動作參數(shù)也不應(yīng)選擇過大,因?yàn)樗菫榕c開關(guān)箱構(gòu)成雙重保護(hù)而設(shè)置,參數(shù)選擇應(yīng)與開關(guān)箱相同或稍大。總配電箱中的漏電保護(hù)器要求參數(shù)應(yīng)選擇稍大,額定漏電動作電流應(yīng)大于30 mA,額定漏電動作時(shí)間應(yīng)大于0.1 s。特別是在總配電箱內(nèi)設(shè)置的是總路漏電保護(hù)器的,動作參數(shù)選擇應(yīng)盡可能大。但應(yīng)注意額定動作電流和額定動作時(shí)間的乘積不能大于30 mA·s。

(3)臨時(shí)用電的保護(hù)系統(tǒng)

地鐵施工中用電保護(hù)系統(tǒng)按《用電規(guī)范》中的規(guī)定,采用的是TN—S保護(hù)系統(tǒng),這是一種工作零線和保護(hù)零線分開設(shè)置的保護(hù)系統(tǒng)。這一保護(hù)系統(tǒng)在變壓器或總配電柜連接形成后,通過保護(hù)零線—PE線到用電區(qū),用電區(qū)內(nèi)的用電設(shè)備金屬外露部分應(yīng)與PE線做可靠連接,達(dá)到保護(hù)接零的目的。在實(shí)際應(yīng)用中,PE線在沿線還應(yīng)該選擇多處做重復(fù)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(jìn)入精裝修,如果是通常的TT保護(hù)系統(tǒng),用電設(shè)備外露部分都應(yīng)該接地,在精裝修好的車站內(nèi)將很難找到合適的接地點(diǎn),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(hù)零線沿途的每個(gè)接點(diǎn)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(hù)功能。檢查中發(fā)現(xiàn),施工隊(duì)對保護(hù)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(hù)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(shè)備失去了保護(hù)功能。在實(shí)際工作中,除應(yīng)注意PE線的連接質(zhì)量外,還應(yīng)該盡可能多的設(shè)置重復(fù)接地點(diǎn),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(diǎn)不能少于2處?？墒窃谑┕がF(xiàn)場,施工隊(duì)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(hù)零線,使手持電動工具沒有了保護(hù)功能。

4 結(jié)論

(1)《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》是對施工現(xiàn)場用電設(shè)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(yīng)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(jìn)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(hù)更加簡便可靠,是施工現(xiàn)場首選配置。

(2)在地鐵建設(shè)的某些施工場地,特別是遠(yuǎn)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(yīng)該在《用電規(guī)范》的基礎(chǔ)上增加保護(hù)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(gè)別供電線路達(dá)到更多級的可靠保護(hù)。

(3)應(yīng)注意形成保護(hù)級差,在進(jìn)行臨時(shí)用電方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)全面考慮各級參數(shù)的設(shè)置,特別是對需要接入本配電系統(tǒng)的外單位配電箱,應(yīng)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(yùn)行。

(4)應(yīng)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(jìn)行這方面的安全教育,除了加強(qiáng)檢查管理外,還應(yīng)該在條件許可的地方盡可能多的設(shè)置重復(fù)接地點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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