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摘要： 随着国民经济建设的发展，大型建设项目越来越多，规模越来越大，对项目建设期间的施工临时供电系统的安全可靠性要求也越来越高。根据国标GB13955-2005规范要求，属于I类移动式电气设备及手持式电动工具、安装建筑施工的电气设备及临时用电设备等必须安装漏电断路器，本文针对大型化工项目施工临时供电系统的设计及运行经验进行了总结。
关键词：漏电保护 越级跳闸 应用
一、大型化工项目施工用电系统的特点和要求
特点：
1、项目规模大，施工现场环境恶劣、各工地具体情况千差万别，错综复杂。
2、施工现场施工单位多，违章作业多，用电安全问题多，管理难度大。
3、维护电工素质参差不齐。
4、可燃物质多且乱堆乱放， 手持式电动工具多。
6、施工供电系统属临时设施，施工企业不重视，降低临时用电设施安装标准，配电箱、柜等供配电设施陈旧。
7、供电环境不相同，临时用电低压线路纵横交错，供电半径大。
要求：
1、首先确保临时供电系统范围内各类人员人身安全，不受触电及电弧灼伤等伤害。
2、其次避免临时供电系统发生事故导致火灾、重大设备损失等重大经济损失。
3、确保临时供电系统的用电设备的压降偏差在要求以内。
4、在项目前期应对项目施工临时供电系统进行规范的设计。
5、对临时供电系统的运行维护也应进行规范管理。
二、施工供电系统供电线路导线选择
1、选择低压导线可用下式简单计算：S=PL/CΔU％
式中P—有功功率，kW；
L—输送距离，m；
C—电压损失系数。
2、电压偏差ΔU％允许值的确定。
(1)根据《供电营业规则》中关于电压质量标准的要求，10kV及以下三相供电的用户受电端供电电压允许偏差为额定电压的±7％；对于380V则为407～354V；220V单相供电，为额定电压的＋5％，－10％，即231～198V。就是说只要末端电压不低于354V和198V就符合要求。
因此，在计算导线截面时，应通过计算保证电压偏差不低于－7％(380V线路)和－10％（220V线路）。
(2)确定ΔU％的计算公式： ΔU=U1－Un－Δδ．Un
对于三相四线制： ΔU=400－380－(－0.07×380)=46.6V,
所以ΔU％=ΔU/U1×100=46.6/400×100=11.65；
3、低压导线截面计算公式
三相四线制：导线为铜线时，Sst=PL/85×11.65=1.01PL×10－3mm2
导线为铝线时，Ssl=PL/50×11.65=1.72PL×10－3mm2
式中下角标s、d、t、l分别表示三相、单相、铜、铝。所以只要知道了用电负荷kW和供电距离m，就可以方便地求出导线截面了。
用公式计算出的截面是保证电压偏差要求的最小截面，实际选用一般是就近偏大一级。
考虑到机械强度的要求，选出的导线应有最小截面的限制，一般情况主干线铝芯不小于35mm2，铜芯不小于25mm2；支线铝芯不小于25mm2，铜芯不小于16mm2。
计算出的导线截面，还应用最大允许载流量来校核。如果负荷电流超过了允许载流量，则应增大截面。
三、确定合理的供电半径并合理布置变配电电源点
按电压偏差和经济性综合考虑截面选择和供电半径的确定。
当已知三相有功负荷时，则负荷电流If=P/（1.732×U×COS￠×j）。如用经济电流密度J A/ mm2选择导线，则S=If/ J。施工临时供电系统三相供电的功率因数取0.85，所以S=P/(1.732×0.38×0.85j)=P/0.5594j=1.79P/jmm2
三相供电时，铜线和铝线的最大合理供电半径计算公式：
Lst=1.79×85×11.65/j=1773/jm
Lsl=1.79×50×11.65/j=1042/jm
将前面求得的ΔU％代入上式，同样可求出单相供电时，铜线和铝线最大合理供电半径计算公式如下。
Ldt=4.55×14×13.91/j=885/jm
Ldl=4.55×8.3×13.91/j=525/jm
选定经济截面后，其最大合理供电半径，三相都大于0.5km，单相基本为三四百米。为了保证用电设备可靠供电，?建设工地0.4千伏线路供电半径不宜大于500米。
对大型化工建设项目临时供电系统进行设计，首先要收集用电负荷资料，然后根据建设工地总平面布置图及施工用电负荷在总平面的分布情况，按供电半径合理布置供电电源点，并确定电源点的数量、容量和位置。
四、选择合适的接地方式和供电系统类型
低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统。其中TN 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。施工规范规定，大型化工项目建设工地，施工现场必须采用 TN-S 接零保护方式供电系统，如下图。
五、施工供电系统漏电保护的重要性
大型化工项目建设工地各种隐患对用电安全构成严重威胁，极易酿成触电伤亡、火灾和设备事故。
近年来市场形式瞬息万变，商业机遇稍纵即逝，施工电源系统事故不仅造成设备烧毁，线路烧毁等直接经济损失，对项目工期的影响将造成重大的经济损失。
为了避免以上各类事故发生，就必须保证建设工地临时供电系统安全，最有效的措施就是全面使用漏电保护器。
六、漏电保护的原理、漏电保护器的选用及运行维护
1、漏电保护器的原理和构成
漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后迅速可靠地动作，切断电源。以下是其原理简图。
2、电流型漏电保护器的构成分四部分：
检测元件：检测元件是零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈N1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就使二次线圈上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。
中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。
执行机构：该结构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。
试验装置：试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。
3、漏电保护器的分类
漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类，这里主要按其保护功能和用途分类进行叙述，一般可分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。
漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能，而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的自动开关配合，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。
漏电保护开关不仅与其它断路器一样可将主电路接通或断开，而且具有对漏电流检测和判断的功能，当主回路中发生漏电或绝缘破坏时，漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛。
漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别：
（1）只具有漏电保护断电功能。
（2）同时具有过载保护功能。
（3）同时具有过载、短路保护功能。
（4）同时具有短路保护功能。
（5）同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。
漏电保护插座是指具有对漏电流检测和判断并能切断回路的电源插座。其额定电流一般为20A以下，漏电动作电流6～30mA以下。
4、漏电保护器的选用原则
应根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定漏电保护器的电源电压、工作电流、漏电电流及动作时间等参数。
做分级保护时，应满足上、下级开关动作的选择性。
手持式电动工具（除III类外）及其他移动式机电设备，以及触电危险性较大的用电设备，必须安装漏电保护器。
固定线路的用电设备和正常生产作业场所，应选用带漏电保护器的动力配电箱。临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座）或带漏电保护器的插座箱。
漏电保护器作为直接接触防护的补充保护时（不能作为唯一的直接接触保护），应选用高灵敏度、快速动作型漏电保护器。
一般环境终端用电设备选择动作电流不超过30mA，动作时间不超过0.1S，这两个参数保证了人体如果触电时，不会使触电者产生病理性生理危险效应。
在触电后可能导致二次事故的场合，应选用额定动作电流为6mA的快速漏电保护器。
七、心连心原料结构调整项目施工供电系统的设计
1、电源点箱式变电站容量台数
由于该项目厂区面积较大，施工作业面较大，施工用电负荷较分散。同时考虑，工程投运后，施工电源将转为生产备用电源，且备用电源负荷分布也比较分散，按0．5千米供电半径，本工程施工用电电源选用两台箱式变电站作为两个电源点，分开布置在工程厂区内（附布置图），容量为2*1250KVA。
2、供电系统接地方式
根据施工电源移动性和临时性较强的特点，根据规范要求，鉴于三相五线制的保护灵敏性与可靠性都比三相四线制高，适用于安全要求较高，设备要求统一接地的场所，因此本次原料结构调整项目工程400V施工供电系统采用零地分开的TN—S系统。
3、现场高压柜操作回路电源
由于箱式变位于施工现场，远离变电站电源，现场高压柜的操作需采用UPS电源。考虑箱式变在工程结束后将转为备用电源，UPS电源选型设计时与后期电源电压配套一致。
4、箱式变10KV电源的选择
由于本次工程选址紧靠三分厂东侧，施工临时供电系统10KV电源从三厂变电站引出，采用电缆从变电站高压室沿电缆桥架敷设，再通过线杆架空敷设至现场箱式变，电缆全长约1100米。两台箱变的具体位置及电缆走向见附图。
5、电缆选择
由于施工用电多为临时线路，容易损坏，电缆使用时间较短，为了节约成本，从电源点到现场动力箱的主线路电缆均采用铝电缆，现场动力箱以下的截面较小的经常移动的电缆均采用铜电缆。
施工供电系统平面图：
6、临时用电管理
要求施工现场临时用电设备在5台及以上或设备总容量在50kW及以上的用电单元，应编制用电组织设计。施工现场临时用电设备在5台以下和设备总容量在50kW以下者，应制定安全用电和电气防火措施。
临时用电组织设计必须履行“编制、审核、批准”程序，由电气工程技术人员组织编制，经相关部门审核及具有法人资格企业的技术负责人批准后实施。
临时用电工程必须经编制、审核、批准部门和使用单位共同验收，合格后方可投入使用。
电工必须经过按国家现行标准考核合格后，持证上岗工作。
按照“属地管理”原则，各施工单位的临时配电箱由属地全权管理,漏电保护器试验动作每周至少检查一次。
7、我公司施工用电系统漏电保护开关经常越级跳闸原因及措施
由于人员缺少对保护器原理、分级保护原则深度了解不够，在施工临时供电系统中，越级跳闸问题也常常出现。造成分级保护越级跳闸的根本原因是上下级漏电无动作时间级差设置不合理。通过项目运行总结，要真正实施分级保护缩小事故停电范围，提高供电可靠性，在漏电保护选型时注意以下几点：（1）额定漏电动作电流级差(上级比下级大2倍)；（2）动作时间级差(比下级增加0.2s)；（3）现场终端配置额定漏电动作电流不大于30mA，时间不大于0.1秒的快速动作的漏电保护器。受限空间、潮湿环境应选用漏电动作电流为10mA以下的快速动作的漏电保护器。
八、结束语
总之，一个好的系统的供电方案设计是基础，设计选型好是重中之之重。漏电保护器频繁跳闸是施工现场各种因素综合作用的结果，最主要的是要合理布置漏电保护器，缩小二或三级漏电保护器的保护范围，正确选择漏电保护器和接线，使每个范围内的二或三级漏电保护器处于有效保护状态；另一方面就是加强施工现场的临时用电管理和通过培训提高用电人员的自身素质，这样就可以既满足工地用电的安全性，又可以减少漏电保护器的频繁跳闸，给正常的施工创造较好的供电条件。
参考文献：
[1] 仁元会，工业与民用配电设计手册，第三版。
[2] 孙莉，低压导线截面选择及供电半径的确定 ，电气时代，2006年11期
论文作者:李纯赞,王海祖,李学鑫
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/17
标签：供电系统论文; 保护器论文; 电源论文; 电流论文; 截面论文; 动作论文; 导线论文; 《防护工程》2017年第18期论文;