小康住宅的電氣設計技術

摘要：作為人類生存基本需求之一的住宅，已逐步從安居型向小康型發展，實施文明居住。為此，對小康住宅的電氣設計提出了新的思路。現代化的文明居住區對過去沒有實施，或者實施甚微的電氣安全及住宅信息化、智能化提出了更高要求。因此，建筑電氣設計內容必須更新、發展。隨著社會的進步、經濟的高速發展，我們的生活方式發生了很大變化，對居住也有新的理念和要求。

關鍵詞：小康住宅 電器設計 安全

1 安全

生活水平的提高、生活方式的變化及家庭形式多樣化，使得人們對安全保障的要求愈來愈烈。這種高度安全性的要求主要體現在防盜、防犯方面，這是最為直觀的安全，也最為人們所重視及關注。然而，不為多數人知曉的電氣安全更是與人們的生命財產密切相關的。

1.1 防人身電擊技術 在自動切斷供電的保護措施中，采用TN或TT接地制式對低壓配電系統的安全起到了一定的作用，同時也存在許多不足和缺陷。漏電保護電器（RCD）作為實用的防電擊措施之一，已為廣大電氣設計者、管理者及使用者所接受，并付諸實踐。RCD的應用大幅度地提高了安全用電水平，成為防觸電事故的有效措施之一，然而，RCD在使用中也存在局限性。例如：RCD無法對因種種原因引起PE線(PEN線)電位升高進行檢測。因為RCD所檢測的僅只L1、L2、L3相線及N線導體中是否有剩余電流，而無法檢測出具有保護功能PE線是否帶剩余電流。RCD的這種不足是可以通過等電位聯結保護措施來彌補的。1996年6月1日開始實施的國際《低壓配電設計規范》GB50054－95的第四章第四節明確規定，采用接地故障保護時，應實施總等電位聯結。按規范規定，當采用低壓斷路器、熔斷等保護電器實施自動切斷供電時，應在建筑物內實施總等電位聯結。等電位聯結的目的不在于縮短保護電器的動作時間，而是降低接觸電壓值，某些情況下有可能將接觸電壓降到安全值以下。在正常條件下，安全電壓值為50V。等電位聯結有總等電位聯結（又稱主等電位聯結）和局部等電位聯結（又稱輔助等電位聯結）。

1.2 接地故障雖也表現為短路形式，但它在短路電流值、故障后果和保護措施上與相間短路均不相同。帶電導體產、發生短路時，由于短路電流大，可令保護電器設備自動切斷供電，防止電氣火災的發生。而接地故障卻因短路電流小，特別是電弧性接地故障，無法令保護電器設備動作，它不僅能導致人身電擊，也能引起電氣火災。通常電弧性接地故障起火的危險性及發生的幾率大于一般的相間短路。能引燃起火的電弧電流在500mA以上，IECTC64認為RCD是防范電氣火災的措施之一，但保護裝置的IΔn<500mA。在設計中，我們將防電氣火災的RCD保護設備設在進線處。在選擇RCD的IΔn時，未選用其上限值，最佳的保護作用是IΔn<300mA。其動作時間為0.25S（據廠家提供的資料，跳閘時間誤差為±20％，即t=0.25s時，跳閘區間為0.3～0.2s）。當電源總箱供電范圍內任一處發生能引燃起火的接地故障時，進線處的RCD都能及時切斷電源的，從而避免電氣火災的發生。這里需要注意的是：干線上和支線上的RCD之IΔn配合。一般來說，漏電開關的額定漏電不動作電流IΔn0為額定漏電動作電流IΔn的50％。多個分支線的額定漏電不動作電流之和ΣIΔn0如果大于干線上RCD的50％IΔn，就會使干線上的RCD誤動作。據有關資料介紹，在一些發達國家，要求建筑物電源總進線上設置IΔn≤500mA的RCD，否則，當地的供電公司不予供電。

1.3 電涌防護技術 為了保護建筑物免遭雷電襲擊，設計了由避雷帶（針、網）、引下線和接地裝置組成的外部防雷系統。然而，雷電電涌可通過室外線路入侵建筑物內的設備，造成毀壞。同時建筑物內部投切過電壓亦可造成設備的損傷，這些都是外部防雷系統無法保護的。

1.4 電氣檢修安全技術 住宅小區的低壓配電系統，不論采用TN或TT制式，其PEN線或N線由于通過負荷電流、不平衡電流、三次諧波電流等等，令其帶電位，對地呈現電壓。正常工作時，這種電壓視情況為幾伏乃至十余伏。當然，不可能大過或等于安全電壓50V。如果正常工作時的PEN線或N線的對地電壓等于或大于50V，那么設備端子電壓則等于或小于120V，這種電壓不能令設備正常運轉的ΔUPEN≥50V時設備不能工作然而，例如變配電所因某種原因發生故障，令PEN線或N線電位升高，此時，其對地電壓大于安全電壓，甚至高達百余伏，這種電壓對設備及人體是十分危險的，并且會傳至建筑物的進戶處。

1.5 保安技術 對多層住宅而言，安全系統是進戶處設置一道常鎖的大門，住戶只有使用鑰匙方可進出。來訪者則要通過設置在大門上的對講盤和住戶取得聯系，方可進入。對于高層住宅，是在入口的門廳處設置常鎖大門，住戶與來訪者的進入程序同多層住宅，但增加了住戶與高層管理人員間的對講。

2 安全可靠的配電系統

住宅小區的面積通常是幾萬平方米至十幾萬平方米，區內常設置一個或幾個小區用低壓變配電所（室）。為節約面積，常將小區的低壓變配電所設在住宅的首層、架空層或地下層，由于低壓配電系統的工作接地與保護接地無法做到電氣上分離且互不影響，所以低壓變配電系統只能設計為TN－S式。不選擇TN－C－S式的原因是因為PEN線中的工作電流會令PEN帶電位，對地呈現電壓，不利于安全，還有可能對一些敏感的家用電器產生干擾。

2.1 小區各建筑物采用TT系統時，從低壓配電所引出的線路為L1、L2、L3及N線四芯電纜，其配電線路接地故障保護動作特性是：RAIa≤50V式中RA——外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻（Ω）Ia——保證保護電器切斷電路的動作電流（A）RA的值易為用戶掌握，因而能較易地確定Ia的值。以往較少采用TT系統的原因是多方面的，其中一個原因是在用電負荷趨大時，要滿足RAIa≤50V，則RA應很低，而實際工程又很難滿足低接地電阻的要求。自從優質的漏電保護設備問世后，這一難題得到解決，例如，在進戶箱設置IΔn=300mA的漏電斷路器作為過流保護和防電氣火災的電源開關，此時Ia=0.3A，則RA=50/0.3=166.7Ω，這種接地電阻的要求是極易滿足的。值得一提的是，小區內的小高層、高層建筑日漸增多，按消防規范要求，其內應設置加壓風機、消防電梯等消防設備，此時仍選用漏電斷路器是不合適的，應改設斷路器及漏電繼電器的組合。當發生接地故障時，引至小區監控中心的漏電繼電器輸出接點動作，發生故障報警，但不會令電源開關跳閘。

2.2 小區內也有設計TN（TN－S或TN－C－S）配電系統，這種系統的配電線路發生接地故障時，應滿足：ZsIa≤V0 式中Zs——接地故障回路的阻抗（Ω）Ia——保證保護電器在規定的時間內自動切斷故障回路的電流(A)V0——相線對地電壓（V）由于Zs較難確定，因此也難以正確整定Ia。

3 合理的配電系統

按深圳供電局推薦，新開發小區一般住宅的安裝容量為6kW/戶，住戶進戶開關選32A或40A，其進戶線截面不小于6mm2銅芯絕緣線，通常設計為BV－3×10mm²。室內的配線不小于2.5mm²。電度表選用與微機抄表系統接口的寬負荷表10（40）A。在電子時代的今日，很難估計會出現什么新的家用電器產品，特別是廚房用電設備。為適應這種難以預料的發展，除了在廚房設置較以往多一些的插座外，其供電回路的容量也適當放大，可視住宅面積大小，其配電線路選為：BV－3×4mm²。對于面積較大的高級住宅，其安裝容量按家用電器的設置累計而成，通常大于10kW。單身公寓面積雖小，但“五臟俱全”，其用電量約為3～4kW/戶。在生活水平日漸提高的今日，提高用電可靠性、縮小停電范圍也應給予足夠的重視。在有些設計中，應給予廚房用電一個專用回路，其上設置IΔn=30mA的漏電斷路器；客廳、餐廳及臥室用插座則由另一回路供電，其上亦設IΔn=30mA的漏電斷路器；照明、空調用回路不設置RCD，原因是它們可視為固定安裝設備（不含插頭、床頭燈等，）不會像電吹風、電熨斗這些時常要拔出插入的設備，使人們有發生間接接觸觸電事故的可能。如果照明、空調配電線路發生漏電，當漏電電流達到300mA時，則電流總開關跳閘，防止電氣火災發生的可能。

參考文獻:

[1]低壓配電設計規范.BG50054－95.

[2]凌智敏.漏電開關及其應用.北京：水利電力出版社.