工程建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電系統(tǒng)的研究及開發(fā)

何海強(qiáng)

摘 要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，工程建設(shè)進(jìn)入快速增長(zhǎng)的年代，施工安全用電越來(lái)越受到各方的重視。在現(xiàn)階段，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)使用的臨時(shí)用電設(shè)施沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，特別是配電箱，大部分不能滿足安全要求，在生產(chǎn)作業(yè)中總是存在各種安全隱患。為了解決施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電的安全問題，該文針對(duì)現(xiàn)有施工用電的安全缺陷進(jìn)行研究分析，設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單易用、安全可靠的配電箱設(shè)備及其組成的配電系統(tǒng)，從源頭上根除安全隱患，最大限度地保障施工用電的安全。

關(guān)鍵詞：施工用電；配電箱；研究開發(fā)

中圖分類號(hào)：TU852 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

在工程建設(shè)過程中，施工用電是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。然而，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜多變，現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備經(jīng)常在惡劣的環(huán)境下使用，用電設(shè)備的絕緣保護(hù)性能極易遭受損壞或老化，增大了用電設(shè)備漏電的可能性，容易引起因漏電而造成的人身觸電事故。其中，配電箱是施工用電的重要組成部分，其內(nèi)部由隔離開關(guān)、熔斷器、漏電保護(hù)器等元器件組成。現(xiàn)有配電箱整體安全性能低，在打開配電箱箱門時(shí)，其內(nèi)部的元器件或接線端子等帶電部位是裸露在外的，沒有任何的安全保護(hù)措施。配電箱內(nèi)部帶電電壓一般為220 V或380 V，操作人員如果不小心，很容易誤碰帶電部位，引起觸電，嚴(yán)重威脅到施工作業(yè)人員的生命安全。同時(shí)，現(xiàn)有的配電箱內(nèi)部由于元器件較多，需要使用一定數(shù)量的進(jìn)出線電纜進(jìn)行內(nèi)部電氣連接，這樣導(dǎo)致配電箱內(nèi)部布局復(fù)雜混亂，直接影響操作人員的用電安全。因此，該文針對(duì)以往配電箱產(chǎn)品存在的不足，設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單易用且安全可靠的施工臨時(shí)用電配電箱，并由該系列配電箱組成的三級(jí)配電系統(tǒng)，為施工現(xiàn)場(chǎng)安全用電提供技術(shù)保障。

1 建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電設(shè)施現(xiàn)狀分析

經(jīng)過對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，在現(xiàn)階段，施工臨時(shí)用電主要存在以下典型問題：

（1）沒有按照規(guī)范要求采用三級(jí)配電、二級(jí)漏電保護(hù)的配電系統(tǒng)。

（2）配電箱中的漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作特性不符合規(guī)范要求。

（3）終端開關(guān)箱直接控制多臺(tái)電器設(shè)備，違反“一機(jī)、一閘、一漏、一箱”原則。

（4）配電箱沒有設(shè)置隔離開關(guān)，分?jǐn)鄷r(shí)沒有可見斷開點(diǎn)。

（5）配電箱帶電部位外露，沒有安全防護(hù)措施。

（6）配電箱電器元件安裝在木板上，箱內(nèi)接線凌亂，金屬箱體未做保護(hù)接零或接地。

針對(duì)上述問題，該文提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案及技術(shù)控制措施。

2 建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 整體布置要求

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)用電一般來(lái)源于配備專用變壓器的供用電網(wǎng)絡(luò)，該配電網(wǎng)絡(luò)屬于中性點(diǎn)直接接地的220 V/380 V三相四線制低壓電力系統(tǒng)。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電系統(tǒng)應(yīng)采用TN-S接零保護(hù)的接線方式，并應(yīng)滿足三級(jí)配電二級(jí)漏電保護(hù)的強(qiáng)制要求。

在臨時(shí)用電系統(tǒng)布置時(shí)，電氣設(shè)備的接地、接零保護(hù)方式應(yīng)與原系統(tǒng)保持一致，不得采用一部分設(shè)備做保護(hù)接零，另一部分設(shè)備做保護(hù)接地的方式。保護(hù)零線（PE線）應(yīng)從配電室低壓電源側(cè)零線處直接引出，貫穿整個(gè)用電系統(tǒng)，中間不能有任何開關(guān)控制，施工現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)接地必須與保護(hù)零線（PE線）相連接；工作零線（N線）也是從配電室低壓電源側(cè)零線處直接引出，但必須通過總漏電保護(hù)器，通過總漏電保護(hù)器的工作零線（N線）與保護(hù)零線（PE線）之間不得有任何電氣連接。接線方式如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)接地要求

單臺(tái)容量超過100 kVA或使用同一接地裝置并聯(lián)運(yùn)行且總?cè)萘砍^100 kVA的電力變壓器或發(fā)電機(jī)的工作接地電阻值不得大于4Ω。

TN系統(tǒng)中的保護(hù)零線（PE線）除必須在配電室或總配電箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地，每一處重復(fù)接地裝置的接地電阻值不應(yīng)大于10Ω。

2.3 三級(jí)配電設(shè)置要求

施工臨時(shí)用電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱，實(shí)行三級(jí)配電的方式。總配電箱應(yīng)設(shè)在靠近電源的區(qū)域，分配電箱應(yīng)設(shè)在用電設(shè)備或用電負(fù)荷相對(duì)集中地區(qū)域，分配電箱與開關(guān)箱的距離不得超過30 m，開關(guān)箱與其控制的固定式用電設(shè)備的水平距離不宜超過3 m。重要設(shè)備（包括但不限于）：施工升降機(jī)、塔式起重機(jī)、混凝土輸送泵、樁機(jī)、夯土機(jī)、攪拌機(jī)、潛水泵、鋼筋加工機(jī)械、木工加工機(jī)械、電焊機(jī)、真空機(jī)、濾油機(jī)和主變耐壓試驗(yàn)裝置等，每臺(tái)用電設(shè)備必須有各自專用的開關(guān)箱，嚴(yán)禁用同一個(gè)開關(guān)箱直接控制2臺(tái)及2臺(tái)以上用電設(shè)備。三級(jí)配電方式如圖2所示。

該文結(jié)合建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電的需求，共設(shè)計(jì)了5種類型的電源箱產(chǎn)品，其中包括：400 A/380 V兩回路總配電箱、160 A/220 V-380 V六回路分配電箱、32 A/220 V-380 V終端開關(guān)箱、32 A/380 V電弧焊機(jī)專用箱、16 A/220 V終端插座箱。各配電箱及開關(guān)箱設(shè)計(jì)要求如下：

（1）箱體內(nèi)的隔離開關(guān)、熔斷器和漏電斷路器等元件依次電氣連接，并設(shè)置輸出接線端子、PE線接線端子及N線接線端子。箱體與電氣元器件之間設(shè)置有內(nèi)封絕緣板，使電氣部分與金屬箱體之間有效絕緣。箱內(nèi)的元件合理設(shè)置，所有帶電金屬部位均設(shè)置絕緣擋板隔離，降低意外觸碰帶電部位的風(fēng)險(xiǎn)，提高配電箱的安全性能，滿足工程施工現(xiàn)場(chǎng)的需求。

（2）電弧焊機(jī)專用箱配置了防觸電保護(hù)裝置，能夠?qū)㈦姾笝C(jī)在空載時(shí)的工作電壓降至安全范圍，從而保證了作業(yè)人員的人身安全，同時(shí)能獲得較好的節(jié)能效果，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（3）總配電箱與分配電箱、開關(guān)箱實(shí)行多級(jí)漏電保護(hù)，每?jī)杉?jí)之間應(yīng)有漏電保護(hù)級(jí)差配合。末級(jí)開關(guān)箱額定漏電動(dòng)作電流不應(yīng)大于30 mA，額定漏電動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s。使用于潮濕或有腐蝕介質(zhì)場(chǎng)所的漏電保護(hù)器應(yīng)采用防濺型產(chǎn)品，其額定漏電動(dòng)作電流不應(yīng)大于15 mA，額定漏電動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s。當(dāng)分配電箱中裝設(shè)漏電保護(hù)器時(shí)，其額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)大于30 mA、小于或等于75 mA，額定漏電動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s。當(dāng)總配電箱中裝設(shè)漏電保護(hù)器時(shí)，其額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)大于75 mA、小于或等于150 mA，額定漏電動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于0.1 s、小于或等于0.2 s，其額定漏電動(dòng)作電流與額定漏電動(dòng)作時(shí)間的乘積不應(yīng)大于30 mA.s。

（4）總配電箱及分配電箱采用多回路設(shè)計(jì)，動(dòng)力配電與照明配電應(yīng)分路接入，防止因動(dòng)力配電故障而影響工作場(chǎng)所的正常照明。

（5）所有箱體采用防雨淋設(shè)計(jì)，密封性能良好，更適用于戶外使用。

3 技術(shù)關(guān)鍵和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題

（1）以國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求為依據(jù)，有效地完善施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電的整體布局，解決施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電設(shè)置混亂的常見問題，極大地滿足建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的需求。同時(shí)要求配電箱安全性能高，箱體防水防腐蝕性能高，滿足戶外使用的要求。

（2）要求配電箱箱內(nèi)元器件分布合理、排列有序；電氣連線采用暗藏布線，所有帶電部位采用絕緣擋板隔離，能降低意外觸碰帶電部位的可能性，有效提高配電箱的安全性能。

（3）配電箱箱體采用高強(qiáng)度鋼板一體制作而成，外形結(jié)構(gòu)及密封性能按防塵防雨淋的要求設(shè)計(jì)，箱體整體結(jié)構(gòu)抗沖擊性能好、密封性高，適合于條件較差的戶外環(huán)境使用。

（4）配電箱所采用的漏電斷路器均按照透明外殼設(shè)計(jì)，可直觀判斷斷路器觸頭的通斷狀態(tài)，防止因設(shè)備故障未切開電路而造成的觸電事故。

（5）電弧焊機(jī)專用箱配置專用節(jié)能型電弧焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，使用保護(hù)裝置后，焊機(jī)二次空載電壓低于36 V。當(dāng)焊機(jī)工作時(shí)，焊條和焊件接觸產(chǎn)生短路，經(jīng)過電磁感應(yīng)放大信號(hào)傳送給控制電路，控制降壓電路使其停止工作，焊機(jī)的一次側(cè)電壓和二次側(cè)電壓迅速回升，使二次電壓達(dá)到引弧電壓的要求，可有效防止電弧焊機(jī)二次側(cè)人身觸電事故。

（6）全系列配電箱均配有專用接地樁，能有效地解決保護(hù)接地不良的問題，提高TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)中要求PE線重復(fù)接地的可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)施工安全用電的要求越來(lái)越高，一套具有良好安全性能的配電箱及其組成的配電系統(tǒng)，能最大限度地消除施工用電的安全隱患，有效保護(hù)施工人員的人身安全，對(duì)企業(yè)的發(fā)展及社會(huì)的穩(wěn)定具有重大意義。該文所設(shè)計(jì)的配電箱成果已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利，該產(chǎn)品及技術(shù)具有很好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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