城市轨道交通施工中临时用电问题探讨

刘长锁，李照星，王淑梅

(铁科院(北京)工程咨询有限公司，北京 100081)

1 概述

近年来,北京市的城市轨道交通发展很快,多条线路同时开工建设,参与施工建设的单位和人员不断增加。北京市的各级领导和管理部门对施工安全都高度重视,不断发出各类安全管理文件,指导、规范施工中的安全防护工作,为了更好的做好安全防护工作,有必要将施工中存在的临时用电方面的一些问题进行整理分析,以便加深在这方面的理解和认识,减少安全隐患,更好的规范地铁施工中临时用电的使用和管理。

2 临时用电问题和形成原因

经对大兴线施工现场安全检查发现,在临时用电方面存在一些问题,有些问题的安全隐患还是比较严重的,归纳起来有以下几个方面：

(1)各级配电箱、开关箱的分级设置问题；

(2)各级配电箱、开关箱内的器件、参数选择问题；

(3)安全保护系统存在的保护中断的问题。

这些问题能够长期反复存在,造成了安全用电的长期隐患,究其形成原因,有很多是对《用电规范》的理解有误,没有充分理解、执行《用电规范》中的有关规定,致使用电线路中的各级配电箱的基本配置出现问题,更多的是没有根据实际用电情况合理配置控制器件的技术参数,造成的主要后果是：一旦发生用电故障,全场整个作业面大面积停电,三级配电应有的保护效果起不到作用。由于不能把故障控制在最小范围内,就不能及时切断小范围的电源,一旦人体触电,会造成严重的后果。在用电安全保护系统,同样存在各种问题,经常是小到单台、大到大面积失去安全保护功能。

3 配电箱的优化过程

根据《用电规范》规定,施工现场采用三级配电两级漏电保护,一机一箱一闸一漏的用电方案,在检查中发现,存在的用电问题很多都集中反映在各级配电箱和开关箱上。

3.1 总配电箱

总配电箱内除按一般要求应该配置电压表、电流表、电度表和保护系统外,对主配电箱的主要技术要求有：

(1)要有可视的与电源隔离的功能；

(2)要有带负荷正常分断和接通的功能；

(3)要具备过载、短路、漏电的保护功能；

(4)应具备安全可靠的分路。

对总配电箱的内部配置,《用电规范》中给出了2个方案,这2个方案的区别在于,第一个方案是将总漏电保护器放置在总线路上,用一只漏电保护器完成。另一个方案是将漏电保护器放置在分路上,用多只漏电保护器完成。

方案1：“当总路设置总漏电保护器时,还应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器”,如图1所示。“当所设总漏电保护器是同时具备短路、过载、漏电保护功能的漏电保护器时,可不设总断路器或总熔断器”,如图2所示。图2方案是图1方案的优化,就是用带有短路、过载保护功能的漏电保护器取代总断路器、总熔断器和普通漏电保护器。

图1 方案1优化前总配电箱方案

图2 方案1优化后总配电箱方案

方案2：“当各分路设置分路漏电保护器时,还应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器”,如图3所示。“当分路所设漏电保护器是同时具备短路、过载、漏电保护功能的漏电保护器时,可不设分路断路器或分路熔断器”,如图4所示。

图3 方案2优化前总配电箱方案

图4 方案2优化后总配电箱方案

“隔离开关应设置于电源进线端,应采用分断时具有可见分断点,并能同时断开电源所有极的隔离电器,如采用分断时具有可见分断点的断路器,可不另设隔离开关”。对图2和图4进一步优化,就是实际应用的2种总配电箱的配置,其实就是用带可视触点的空气开关取代了隔离开关和断路器。最后2种总配电箱的配置如图5和图6所示。

图5 对图2优化后的总配电箱方案

图6 对图4优化后的总配电箱方案

3.2 分配电箱

分配电箱也就是常说的二级配电箱,其技术要求与总配电箱相同,《用电规范》中关于分配电箱规定是：“分配电箱应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器，其设置和选择应符合规范第8.2.2条要求”。规范中分配电箱中没有安装漏电保护器,两级漏电保护分别设置在总配电箱和开关箱上,优化过程与总配电箱相同,优化前后的配置如图7和图8所示。

图7 优化前的分配电箱箱内配置

图8 优化后的分配电箱箱内配置

3.3 开关箱

开关箱主要技术要求是：

(1)应有与电源隔离的功能；

(2)应有带负荷正常分断和接通的功能；

(3)应具备过载、短路、漏电保护功能。

《用电规范》中规定：“开关箱必须装设隔离开关、断路器或熔断器,以及漏电保护器。当漏电保护器是同时具有短路、过载、漏电保护功能的漏电保护器时,可不装设断路器或熔断器。隔离开关应采用分断时具有可见分断点,能同时断开电源所有电极的隔离开关,并应设置于电源进线端。当断路器是具有可见分断点时,可不另设隔离开关”。进行优化,过程与上面相同,优化前后如图9和图10所示。

图9 优化前的开关箱箱内配置

图10 优化后的开关箱箱内配置

由上可以看出,开关箱优化后,只有一只空气开关和一只漏电保护器两个器件,由此,用最简单实用的配置完成了规范中规定的一机、一箱、一闸、一漏要求。还可以看出,最后所有配电箱使用的控制器件只有2～3种,运用这2～3种器件,结合参数变化,就可以满足临时用电的基本要求,保证施工用电的安全可靠。这3种器件如下。

(1)隔离开关：《用电规范》中,在各级配电箱、开关箱中都强调隔离开关不可缺少,主要原因是它的隔离保护作用。但是,在实际应用中,隔离开关并不适合在配电箱和开关箱中使用,这是因为：

①隔离开关不允许带负荷通断电源,这在施工现场不能保证；

②隔离开关大多不密封,不防尘,带电外露部分多。在实际应用中,只有总配电柜中的总隔离开关适合使用。

(2)具有可视触点的空气断路器,即常说的空开,在实际应用中,用它替代了隔离开关和普通断路器,它的功能是：触点可视、密封、可带负荷进行通断操作。同时它还具有短路和过载保护功能,可以与漏电保护器形成双重保护。

(3)带短路、过载、漏电保护功能的漏电保护器,其主要功能是发生漏电时的保护作用,同时具有短路和过载保护功能,在实际应用中,用它替代了熔断器和普通漏电保护器。

在检查中发现有的施工单位对配电箱的配置进行优化后,每级就只剩下一只多功能漏电保护器,这种情况是除了对《用电规范》理解有误外,还对漏电保护器的使用性能缺乏了解。漏电保护器在供电线路中,只是起保护作用,不能用它对线路进行通断操作,否则将损坏内部脱扣器,使漏电保护器损坏或保护性能降低。漏电保护器上的推动手柄,是为了在保护器动作后复位使用。

各级配电箱和开关箱优化到最后的配置,就是施工现场的实用配置,3种器件就是各级配电箱的基本控件。目前施工现场应用上述空气开关和漏电保护器组装的配电箱已经很普遍,但是,却在具体参数选择上经常出现问题,为了进一步配置好各级配电箱,以下列出3个比较常见、安全隐患大、容易被忽视的问题。

(1)分配电箱的设置问题

现场检查中,分配电箱是问题最多的地方,在《用电规范》中,分配电箱是没有漏电保护的。这种配置适合在一般情况下使用。但是在地铁施工中,有几种情况就需要重新考虑,第一种情况是隧道内的施工现场,随着作业面的延伸,分配电箱也要跟进延伸,隧道内的施工特点是线路长、光线暗、空间小、空气湿度大,容易出现用电故障。车站内的施工现场,当多单位同时施工,交叉作业的时候,各单位都有自己的分配电箱需要接入。在这2个地方,分配电箱就应该加装漏电保护器,一旦开关箱的漏电保护器失灵或线路故障,分配电箱漏电保护器可动作,与开关箱形成双重保护,不至将故障延伸到总配电箱,造成大面积断电。因此,在施工条件差的地方,应该采用三级配电、三级漏电保护的用电方案。第二种情况是在比较大的车站施工现场,由于施工单位多,形成密集交叉多工种作业,在这种情况下,总配电箱下面会连接过多的分配电箱,同样会降低供电线路的可靠性,在这种情况下,应该在总配电箱与分配电箱之间加入支路配电箱,形成四级用电保护。第三种情况是在控制手持电动工具的开关箱中,《用电规范》中规定漏电保护器的额定动作电流不得大于15 mA,额定动作时间不能大于0.1 s,这是因为手持电动工具容易发生漏电故障,一旦漏电会直接伤害人体,而人体在触电时的最大摆脱电流是16 mA。此外,漏电保护器应该与在潮湿环境中使用的漏电保护器一样,尽可能的选用防溅型产品。在它上面分配电箱的这一路就应该加入一级额定动作电流不大于30 mA,额定动作时间不大于0.1 s的漏电保护器加强保护。

(2)各级配电箱的电气参数选择

主要是漏电保护器的额定动作电流和额定动作时间这2个参数的选择。在施工现场这一问题存在范围比较大,由于没有正确地选择控制器件的参数,造成用电线路使用安全程度降低,这也是造成一处出现故障大面积断电的主要原因。在实际施工中,安装的空气开关和漏电保护器规格参数都很大,很多没有实现保护级差。《用电规范》规定“开关箱中漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于30 mA,额定漏电动作时间不应大于0.1 s”。由于开关箱是一箱控制一台用电设备,在地铁建设施工中,用电设备数量与规格基本固定,开关箱也应该相对固定,至少选择的控制器件参数不能太大,应特别注意额定动作电流和额定动作时间,这两项参数都满足要求的同时还应注意与一、二级箱拉开级差,一旦发生故障,第一时间动作的是开关箱,影响范围不会扩大。分配电箱中如果设置漏电保护器,动作参数也不应选择过大,因为它是为与开关箱构成双重保护而设置,参数选择应与开关箱相同或稍大。总配电箱中的漏电保护器要求参数应选择稍大,额定漏电动作电流应大于30 mA,额定漏电动作时间应大于0.1 s。特别是在总配电箱内设置的是总路漏电保护器的,动作参数选择应尽可能大。但应注意额定动作电流和额定动作时间的乘积不能大于30 mA·s。

(3)临时用电的保护系统

地铁施工中用电保护系统按《用电规范》中的规定,采用的是TN—S保护系统,这是一种工作零线和保护零线分开设置的保护系统。这一保护系统在变压器或总配电柜连接形成后,通过保护零线—PE线到用电区,用电区内的用电设备金属外露部分应与PE线做可靠连接,达到保护接零的目的。在实际应用中,PE线在沿线还应该选择多处做重复接地。这一系统比较适合地铁车站和隧道内的施工,在地铁车站修建过程中,特别是进入精装修,如果是通常的TT保护系统,用电设备外露部分都应该接地,在精装修好的车站内将很难找到合适的接地点,隧道内也是如此。虽然采用TN—S系统有许多优势,但是需要特别重视的是PE保护零线沿途的每个接点都必须连接牢固可靠,一旦中断或连接不好,后面线路将失去或部分失去保护功能。检查中发现,施工队对保护接零重视不够,压接不牢和不接PE线的情况很普遍,如果在上一级配电箱中PE线没有接或接不牢固,到下一级配电箱和开关箱就有可能接了也没有保护作用,检查中就多次发现分路配电箱PE线不接或脱落,致使后面大面积的用电设备失去了保护功能。在实际工作中,除应注意PE线的连接质量外,还应该尽可能多的设置重复接地点,特别是在用电线路的最末端。手持电动工具外壳与PE线的连接,更要保证连接可靠,并且按规定连接点不能少于2处。可是在施工现场,施工队的手持电动工具更多使用的是民用两孔插座,人为断开了保护零线,使手持电动工具没有了保护功能。

4 结论

(1)《施工现场临时用电安全技术规范》是对施工现场用电设施做出的最基本的技术规定,其中对配电箱内的配置优化过程就是应用多功能器件替代单一功能器件的过程,选用多功能器件进行优化后组装的配电箱,节省了空间,提高了性能,操作维护更加简便可靠,是施工现场首选配置。

(2)在地铁建设的某些施工场地,特别是远离总电源的隧道内施工现场和多层车站施工现场,应该在《用电规范》的基础上增加保护级别。例如在隧道口和车站每层的入口处加入支路配电箱,让个别供电线路达到更多级的可靠保护。

(3)应注意形成保护级差,在进行临时用电方案设计时,应全面考虑各级参数的设置,特别是对需要接入本配电系统的外单位配电箱,应该对他们提出具体配置和参数要求,不能放任其随便接入,以保证供电系统的可靠运行。

(4)应重视PE线不接和压接不牢形成的安全隐患程度,特别是对电工进行这方面的安全教育,除了加强检查管理外,还应该在条件许可的地方尽可能多的设置重复接地点。

参考文献：

[1]JGJ46—2005，施工现场临时用电安全技术规范[S].