1、對臨電規范要求的三級配電、二級漏電保護的理解

1.1臨電規范規定的三級配電與二級漏電保護

臨電規范規定配電系統應設置配電柜或總配電箱、分配電箱、開關箱，實行三級配電。就是配電柜或總配電箱為第一級配電，分配電箱為第二級配電，開關箱為特殊的第三級配電。

臨電規范規定的臨電系統短路及過載保護有五級，分別是總配電箱內總回路和分回路二級、分配電箱內進線回路和出線回路二級、開關箱內一級。保護電器在一般是采用低壓熔斷器和低壓斷路器兩類。漏電保護有二級，分別是總配電箱內總回路或分回路一級、開關箱內一級，保護電器一般是帶漏電保護的斷路器。

從上述可知，臨電規范規定的臨電系統有三級配電、五級短路及過載保護、二級漏電保護，通稱為三級配電二級漏電保護。三級配電包括了五級短路及過載保護。

1.2 臨電規范采用三級配電二級漏電保護的原因

(1) 配電級數需要與用電規模、用電特點相適應，三級配電是臨電系統較為合適的配電模式

工業配電系統一般采用配電室一級配電，民用建筑則一般采取三級配電，規模特別大的也有四級。工業配電系統負荷較多、功率較大，區域集中，變配電所能深入負荷中心，在配電室內有匯流母線為各個配電柜配電，相當于分成了一個個獨立的總配電箱，對于這些負荷采用一級配電就可以了，而對于遠離配電室的多個集中負荷，需要采用至少兩級配電。

民用建筑中負荷較多、功率較小，區域分散，變配電所雖然也能深入負荷中心，但因負荷相對分散，只能是以小區、住宅樓和樓層、住戶分層配電。對于施工現場來說，負荷較多、容量有時相差較大、供電區域也相對分散，至少也要采用兩級配電方式，而開關箱這一級，由于臨電規范規定臨電系統末端采用一機一箱供電方式，這一級實際上實現的不是對電能進行再分配。

而是臨電規范為了確保末端設備的安全采取的一種特殊安全保護措施，臨電規范規定開關箱距末級用電設備不大于3m，就是對于用電安全的一種強制性措施。由于施工現場用電人員與末級設備接觸頻繁，用電設備的特殊環境和用電狀況的惡劣，使得末級保護在確保安全用電的位置上十分重要的必要的，是必須配置的一級保護。

（2）臨電規范要求總配電箱應設在靠近電源的區域，分配電箱應設在用電設備或負荷相對集中的區域，這樣至少也需要包括開關箱在內的三級配電才能滿足要求。

（3）一般配電規范和設計都沒有對配電級數作強制性規定，而臨電規范2005對臨電系統強制采用三級配電，主要是針對施工現場的特殊性、用電安全的重要性，從技術上對臨電設計作了強制性的規定。只有從技術、設計、方案實施上確保臨電的安全，才能從根本上通過臨電管理等手段實現施工現場的用電安全。

（4）臨電規范對三級配電做了詳細的規定，設置了五級短路和過載保護，主要原因有：

①施工現場臨時用電系統作為一個獨立的供配電系統，具有相當的特殊性，總配電箱內必須安裝進線總斷路器。

②由于施工現場的特殊性，臨電規范要求架空線路、室內線路、電纜線路必須有短路保護和過載保護，總配電箱和分配電箱的出線側需要各安裝一級短路和過載保護。

③由于分配電箱回路可能采用樹干式供電，總配電箱內的分路斷路器或熔斷器不能為分配電箱每個出線回路提供可靠的短路和過載保護，從安全角度考慮，分配電箱進線處也需要安裝一級短路和過載保護，為分配電箱每個出線回路提供后備保護。

④開關箱內的這一級短路和過載保護是末端設備和線路的主保護，是比一般供電系統多增加的一級特殊保護措施，是也是臨電規范提高施工現場用電安全等級的一個安全措施。

⑤ 對于臨電的三級配電，五級短路和過載保護可以形成較為完整的保護系統，從末級短路和過載保護保護開始，上一級保護可以做為下一級的后備保護，對提高臨電系統短路和過載保護的可靠性十分必要。

（5）臨電規范規定施工現場必須采用TN-S系統，漏電保護是與TN-S系統匹配的保護模式，是臨電系統必不可少的接地保護系統，對施工現場用電安全至關重要。

在工業項目上短路的過載保護雖可以兼作回路的接地保護，但在臨電系統中過載保護提供的接地保護不能滿足施工現場用電的要求，漏電保護系統是比過載保護、零序保護靈敏度都高的多的接地保護系統，對施工人員的用電安全能提供可靠的保護，而兩級漏電保護能提供更為可靠、有效的漏電保護。

（6）臨電設計人員是一般是電氣專業工程師及其專業水平不高的人員，有很多電氣工程師沒有經過專門電氣設計培訓，他們一般接觸最多的是施工規范，對設計規范并不熟悉，需要在規范中確定臨電的供電模式和相應細節，臨電規范的提供的確定性供電模式確實為臨電設計提供了方便，使電氣專業水平不高的人員也能設計出符合規定的臨電方案。

（7）施工現場所具有的特殊性，用電和管理人員專業性不強或是非專業人員，甚至部分人員根本就沒有相應的用電知識。施工現場情況千差萬別，為了提高臨電系統的安全及管理水平，臨電規范的各項規定就比較嚴格，強制部分相對多，更多的是從安全的角度進行規定，就高不就低。這樣臨電規范在對具體內容作了嚴格規定的同時，也使臨電設計和實施少了些靈活性。

2、二級漏電保護設計存在的問題

2.1臨電規范強制性規定臨電系統必須采用二級漏電保護系統，但對二級漏電保護對應的臨電規模沒有做詳細的規定。

也就是說不論臨電規模多大，都可能采用的是二級漏電保護系統，如果設計過程中不考慮實際項目的臨電規模，盲目按臨電規范規定的二級漏電保護模式進行設計，常常導致漏電保護方案與實際的臨電規模不匹配

設計的臨電系統總漏電保護器保護范圍明顯過大，就是因為忽略了不同的規模應有不同的分級保護的原理，不論臨電規模有多大，都簡單照搬臨電規范的二級漏電保護系統，導致總漏電保護器動作后影響范圍大，施工現場的特殊性又造成總漏電保護器頻繁跳閘，這兩種情況極大地影響了施工現場的正常施工和用電安全。

2.2設計過程中沒有考慮施工現場具有一些特殊性，不能滿足施工現場安全用電的目的。

施工現場環境較差，施工設備具有相當大的周轉性、移動性和共用性，配電設備、配電線路、用電設備等易受不良環境的侵害，施工用電人員素質較低，管理上常常不到位，末級漏電保護器不能可靠動作或不起作用。

這些特殊性造成了線路和設備漏電機率較高，而末級漏電保護的動作率卻不高或就沒有末級漏電保護器，這就造成了總漏電保護器的動作機率大增，頻繁的跳閘嚴重影響了正常施工，用電安全狀況不容樂觀。

2.3在設計方案中不重視形成分級、有效、可靠的漏電保護系統。

我們知道開關箱內的漏電保護器額定漏電動作電流是15～30mA，而較為中型或大型的臨電系統總漏電保護器額定漏電動作電流是300～500mA，而且還有0.3～0.5S的時延，總配電箱分路的漏電保護器額定漏電動作電流是200mA左右，首末兩端漏電保護器額定漏電動作電流相差較大。

在臨電系統大多數設備運行時，由于通電線路和設備較多，系統漏電流也較大，首末兩端漏電保護器額定漏電動作電流實際相差不大，總漏電保護能為末級漏電保護提供較為可靠的后備保護，但在用電設備數量較少時，首末兩端漏電保護器額定漏電動作電流實際相差會較大，遠遠超出了15～30mA的漏電電流，如果總漏電保護器不能提供可靠的漏電后備保護，無疑對施工現場用電人員是較為嚴重的安全隱患。

3、三級配電設計存在的問題

3.1相對于二級漏電保護，短路和過載保護在臨電設計和方案實施中不受重視。

3.1.1由于漏電保護器接地保護的靈敏度大大高于過載保護兼接地保護的靈敏度，在臨電系統運行過程中，發生的主要是漏電故障，一旦發生漏電故障，漏電保護器首先動作，而短路和過載保護基本上不動作，給人的感覺是短路和過載保護是一個擺設，只要有了漏電保護，短路和過載保護就可有可無了。這樣在臨電設計和方案實施中對短路和過載保護很不重視。

3.1.2在實際的臨電設置中，短路和過載保護常常不按臨電設計方案配置，而是沿用上一次臨電設計配置的短路和過載保護，常常造成容量較大的斷路器控制較小容量的用電設備，實際上存在較大的故障隱患。

3.1.3在臨電系統中只重視漏電保護是人們的一個誤區，漏電保護只能解決部分接地故障和短路并發接地的故障問題，而過載保護、不并發接地故障的相間或相對零故障則不能得到保護，更重要的是漏電保護器并不是完全可靠的，它可能會因各種各樣的原因拒動，短路和過載保護實際上也是漏電保護的后備保護。

二級漏電保護器失效的可能性較小，但一級漏電保護器可能拒動的概率就相對大一些，實際上臨電系統開關箱以上的很大的范圍內只有一級漏電保護，有一部分開關箱后的設備和線路是沒有末級漏電保護的，這些設備也只有一級漏電保護。

如果不重視臨電系統的短路和過載保護，臨電系統就會存在較大的故障隱患，如果發生短路故障而不能及時切斷故障，不僅是設備損毀，對人也是有較大傷害的。

3.2臨電方案中不注重短路電流、選擇性等計算，設計方案中真正進行保護的短路電流、分級選擇性計算比較少。

3.2.1臨電方案在選用低壓斷路器、熔斷器時存在不少問題，其中突出的問題是沒有進行短路電流計算。配電線路短路保護電器的分斷能力應大于安裝處的預期短路電流。選擇斷路器應先計算其出口端的短路電流，但一般的臨電方案都沒有進行短路電流計算，再加上負荷變動較大，所選的短路器的極限短路分斷能力可能不夠，不能安全的切斷短路故障電流，是安全的隱患。

3.2.2短路和過載保護的短路電流、分級選擇性計算對于施工單位的工程師來說是比較難的，只是選擇性計算就包括選擇型斷路器和選擇型斷路器的級間配合、選擇型斷路器和非選擇型斷路器的級間配合、非選擇型斷路器與熔斷器的級間配合、熔斷器和熔斷器的級間配合、熔斷器和非選擇型斷路器的級間配合等。

當然這一過程可以用軟件實現，但至少目前得到普及的較少。目前的大多數臨電方案還是比較簡單的，相關的計算很少涉及。漏電保護變成了臨電系統的主保護，短路和過載保護則不受重視，實際上臨電系統沒有實現短路和過載保護的安全設計、配置和分級保護。

3.3總配電箱設置在靠近電源的區域的方案不一定是最優方案，有時會加大臨電的投入。

3.3.1臨電規范規定總配電箱應設在靠近電源的區域，有兩個目的：

(1)對進入施工現場的臨電電源線路提供短路、過載、漏電保護。

(2)按規范要求形成必須采用的TN-S系統，確保總配電箱PE線、N線分開處的地電位。

3.3.2在實際臨電配置中我們認為：不論是施工現場設置變壓器，還是從其它電源引入，總配電箱和變壓器都應靠近用電設備或負荷相對集中的區域更為合理一些。

3.3.2電源靠近負荷中心設置，這種方案無疑是較經濟的，特別是電源中心和負荷中心相對較遠的情況下，再加上臨電設備的需用系數和同時系數較小，采用這種方案的投入會相對較小。

3.3.3在技術上和方案實施上能確保總配電箱設置在靠近電源的區域的臨電系統安全。

（1）總配電箱處PEN線電位升高有兩種：一種是外部引入，另一種是臨電系統自身引起。外部引入的PEN線電位升高原因：

①高壓側接地故障電流流經變壓器側接地極部分引起，一般這種引入一般只是瞬時存在，時間在5S左右。

②臨電系統以外的同一低壓TN或TT系統內的接地故障，這種故障持續時間可能較長，主要取決于回路的接地保護動作時間。對這種外部引入的PEN線電位升高的情況，通過總配電箱處的重復接地措施就可以降低至安全電位，比PEN線直接接入變壓器接地極時情況好的多。

（2）臨電自身引起的PEN線電位升高原因：

①由于臨電系統單相220V負荷不平衡或單相220V中存在嚴重的三次諧波（如果采用△/Y-11變壓器，則不存在此問題）或中性線斷線和接觸不良，220V單相負荷不平衡最嚴重情況下也不會造成±10%的電壓偏差，整個回路分配至電源至總配電箱之間的電壓降很小，對總配電箱處的地電位基本沒有影響。電源至總配電箱處的中性線斷線的幾率基本沒有，接觸不良的機率也相對很小，而其它部位中性線斷線不會對總配電箱處電位產生影響。三相和二相380V負荷的不平衡也不會造成PEN線電位升高。

②臨電系統內部的接地故障，由于臨電系統安裝有靈敏度較高的漏電保護器，漏電電流較小，造成PEN線有較大電位升高的情況很少。

③對于臨電自身引起的PEN線電位升高，最主要的解決辦法是總配電箱處的重復接地，因為PEN線重復接地可以降低PEN線電位升高的危險程度。

（3）總配電箱進線電纜的短路和過載保護可以由臨電系統的上級配電系統提供，如同高壓電纜出線需要高壓配電所提供相應保護一樣。只要保護設計得當，應該是可行的。在臨電方案實施中對這一段線路的路徑、敷設方式進行安全可靠性評估，選出比較安全的方案是可能的。根據臨電方案實施和運行實踐，這段線路一般是采用電纜進行敷設，受重視程度較高，安全狀況比較好，短路和漏電事故故障率很低，對人身安全危脅較小，短路、過載保護兼接地保護就能滿足系統保護要求，只要設計和管理得當，是能夠滿足系統運行要求的。

3.3.4總配電箱設置在靠近負荷中心的方案從技術上是符合臨電方案的。

臨電規范第5.1.2條的強制性規定為：“采用TN系統做保護接零時，工作零線（N線）必須通過總漏電保護器，保護零線（PE線）必須由電源進線零線重復接地處或總漏電保護器電源側零線處，引出形成局部TN-S接零保護系統”。臨電方案允許在規定條件下形成局部TN-S接零保護系統，則總配電箱在靠近負荷中心設置的方案是可行的。

3.4在用電規模較大的場合，單個總配電箱所帶的負荷過多，缺乏設計前的規劃。

臨電規范沒有對一個總配電箱以下的配電規模進行限制，主要是因為采用了配電室供電方式，實際上是是多總配電箱供電方式，但在實際臨電方案設計時經常采用的是單總配箱模式，如果施工現場、用電負荷的規模較大而不建集中的配電室，單總配箱模式會使總配以下的配電規模過大，超過了一定的限度，有些是后續項目增加造成的，給臨電系統的管理帶來了故障范圍大、故障頻繁、保護誤動、管理和維護不便等很多問題。

這就要求我們在臨電設計前要對針對施工現場實際情況，作一些可行性分析和規劃，是采用配電室供電方式，還是采用多總配的四級配電方式（通過新增一級配電將電能分配至總配電箱上）？，將每個總配回路的規模限定在一定的范圍內，如一個總配帶3～4個分回路，每個分回路帶3個分配電箱，一個總配回路最多帶9～12個分配電箱。

如果臨電規模超過9～12個分配電箱，就要考慮再增加一個總配電箱。在可能有后續負荷的情況下，還要在臨電方案設計中預留相應的回路。在距離比較遠不同區域，就要考慮重新布置一套臨時配電系統。配電規模較大時，就應采用多總配電箱方式。

3.5對分配電箱供電區域劃分不合理

臨電規范規定分配電箱應設在用電設備或負荷相對集中的區域，在臨電方案實施中發現分配電箱供電區域劃分有不合理之處。

3.5.1用電設備或負荷相對集中的區域實際上是有大有小的，有些負荷只在特定的施工階段使用，有些負荷在某個施工階段與其它負荷集中出現。在臨電設計時，對區域設置幾個分配電箱的問題只是進行簡單劃分，而不是動態的配置，造成了不應有的資源的閑置和資源的過渡緊張狀況，不能滿足施工對臨電系統的階段性需求。

3.5.2有些負荷的性質不同，負荷相互之間影響較大，如：動力和照明回路，大容量設備（如100KVA的閃光對焊機）和小容量設備等，盡量能按設備和施工需要分開設置，如塔吊要求不能頻繁停電，但它本身電機起動、制動以容易影響其它設備，在高層施工中塔吊、人貨電梯或龍門架等固定設備應分配在一個分配電箱內，而其它移動設備、容易發生漏電故障和備用回路分配在另一個分配電箱內，這樣對施工過程相互影響小，各種保護也容易設置，特別是設置漏電保護器后有助于形成安全可靠的臨電系統。

3.6臨電設計和系統配置與實際脫節，不能隨施工需要動態配置。

臨電設計在規劃時缺乏調研環節，企圖一次將臨電配置到位，沒有考慮施工現場用電需求發生變化后如何調整。臨電方案中的短路和過載保護是按計劃投入的臨電設備計算的，但在實際運行中施工方案有時會發生變化，有些臨電設備就可能與計劃投入的臨電設備容量相差較大。

隨著工程階段的不同，接入分配電箱的臨電設備也有相應的不同，在實際接入的臨電設備常常不能和分配電箱回路已有短路和過載保護相匹配，已有的回路和需要使用的臨電回路數量也不匹配，在較為嚴重的情況下，常常造成容量較大的斷路器控制較小容量的用電設備，或者是較大容量的臨電設備沒有多余的回路。短路和過載保護處于失控狀態，五級短路和過載保護都不能提供可靠的保護，造成既浪費了資源，還不能形成有效的保護狀況。

4、三級配電和二級漏電保護在設計和方案實施中應注意的問題

4.1 臨電方案的設計要注重前期規劃，只有前期規劃做好了，才能有較優的臨電方案。

4.1.1臨電方案的目標是規劃合理、保護有效、經濟合理、安全可靠。

4.1.2要注重對施工現場及建筑物情況（特別是地下設施情況）、施工負荷情況的了解，合理配置總配電箱、分配電箱的數量和位置，使臨電電源盡量深入負荷中心，選擇合適的路徑，盡量減少施工對臨電系統的影響，充分考慮施工不同階段，臨電系統隨施工現場需要變動而重新布置的可能性，使臨電系統既能達到安全可靠的目的，以能滿足施工對臨電的需求。

4.1.3臨電方案應經優化比選，方案既要能滿足于系統對安全的要求，又要考慮系統投入的合理性，對各種可能的方案要進行比對，不斷優化方案。

4.2 漏電保護應形成保護范圍適當、有效可靠的二級或多級漏電保護系統。

4.2.1漏電保護設計要考慮臨電規模和二級漏電保護的匹配問題，臨電規模較大時應把臨電系統劃分成多個大小合適的臨電系統，相當于臨電規范規定的多總配模式。同時二級漏電保護的重點應向容易發生漏電的部分和末端用電設備和線路傾斜，適當減少或區分電源側的漏電保護需求，對漏電機率較小的線路和配電設備考慮風險因素后可以簡化或不用漏電保護；而對存在漏電可能性較大的部分則應采用二級或二級以上的多級漏電保護。

4.2.2對于臨電規范中的二級漏電保護系統，最有效的辦法是根據需要在分配電箱內增加一級漏電保護器，與末端漏電保護器形成有效、可靠的漏電保護。對分配電箱以下漏電范圍仍較大和容易漏電的部分，要縮小保護范圍和檢查是否已組成了局部的有效、可靠的二級漏電保護。

4.3 臨電系統的短路和過載保護的重點應放在保護的及時性和可靠性上，選擇性則可以放在次要位置上。

漏電保護的靈敏度高，多級漏電保護之間可以具有良好的選擇性，但與短路保護之間很難有選擇性，正因為漏電保護破壞了與短路保護的選擇性，又由于施工現場臨電的特殊性，短路保護的上下級之間實際上已失去了選擇性，再由于臨電的供電等級較低為三級，沒有特殊要求，在短路保護上應注重發生故障后的快速動作和可靠動作，因為短路和過載保護很少動作，保護的選擇性要求和停電范圍相對不是很重要。另一個原因是施工現場安全的需要。施工現場用電安全性、可靠性、快速性要大于選擇性。

4.4 根據臨電設備的特點，分配電箱采用樹干式配電方式較為可行。

臨電設備大部分設備容量不是很大，除絕緣問題外沒有特殊要求，能承受在一定范圍的停電影響，又由于臨電設備的需用系數和同時系數較低，在適當范圍內對分配電箱采用樹干式供電方式能減少臨電方案的投入，而對臨電系統影響不大。

在實際中采用樹干式供電方式，要考慮臨電系統的局部變動的影響，因為樹干式供電方式對施工現場臨電布設的暫時性和可能變動性適應性不好，樹干式供電方式在設計和實施時要控制在一定范圍內，兼顧系統的靈活性、安全性、變動性、保護可靠性、不利影響性等因素。

4. 5 要認清并重視短路和過載保護在臨電系統中的作用，形成有效的保護，而不能因為有漏電保護而忽略系統短路和過載的保護。

4.5.1相間、相對零故障是比較嚴重的故障，如果不并發接地故障時，漏電保護是不能提供保護的，而短路和過載保護還能提供漏電保護的后備保護，臨電設計和系統配置時一定要認識到其重要性。由于施工現場的特殊性，實際上設備和線路的短路故障機率不是很低，而是發生短路的可能性很大。

在臨電設計時要重視短路保護的計算，建立一套短路計算的方法，要考慮保護系統如何滿足施工對臨電需求的問題；系統接入的臨電設備是變化的，不僅要考慮保護的范圍，還要考慮設備容量有一個變動區間時也能提供有效的保護。

4.5.2 施工現場存在著用電的特殊性，臨電規范2005對臨電系統采取從嚴的措施，規定就高不就低，同樣對臨電系統的正常應有的保護也要本著從嚴的精神，按要求設計、配置、維護，確實把系統安全的責任放在第一位，從技術層面上把好安全關。不把故障隱患留給施工用電人員，確保用電安全。

4.6 臨電系統應重視設計方案的評審，實施后的經驗總結及持續改進問題。

臨電設計方案完成后，經過專家團隊的評審和方案實施后問題的反饋，可以發現方案中存在的問題，減少不必要的投入或降低方案帶來的風險。由于施工現場情況的特殊和復雜，不同的規模和環境要求有不同的方案，通過對方案實施效果的驗證，可以發現在一般情況下難以發現的問題，獲取不同的經驗教訓，鍛煉和提高臨電設計水平，達到持續改進的目的，是臨電設計中需要非常重視的一個環節。

5、結束語

三級配電二級漏電保護是臨電規范2005年的強制性標準，按規范配置的臨電系統是建立在有一定技術和管理水平上的。目前的臨電方案設計、配置、管理的整體水平還達不到規范的要求，如果不考慮施工現場具有的特殊性，不能深刻理解臨電規范的實質精神，不顧現場實際情況，對臨電規范死搬硬套，臨電方案設計就會出現較多問題。

在臨電設計中必須重視對實際問題的靈活解決。有了好的臨電設計方案和不斷的持續改進，才能有較好的現場實施、管理效果。這樣才能真正按施工需求形成有效、安全、可靠的臨電系統。

（編自《電氣技術》，原文標題為“臨電系統三級配電二級漏電保護設計”，作者為岳雪鋼。）