老舊小區(qū)用電安全調(diào)查及改造建議

李光曦 / 馮 濤

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

老舊小區(qū)用電安全調(diào)查及改造建議

李光曦 / 馮 濤

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

對(duì)某城市老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行了采樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)老舊小區(qū)均存在一定的用電安全隱患。通過(guò)建模分析了樣本小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的接地形式和電擊風(fēng)險(xiǎn)。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性角度出發(fā)，對(duì)低壓配電系統(tǒng)的接地形式、RCD的選用以及衛(wèi)浴間的電擊防護(hù)等問(wèn)題提出了改造建議。

老舊小區(qū) 接地形式 剩余電流保護(hù)器 接觸電壓 局部等電位聯(lián)結(jié)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，以及新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷應(yīng)用，新建小區(qū)住宅的用電安全得到了較大的提升。與此同時(shí)，我國(guó)依然存在大量的老舊小區(qū)，這些小區(qū)的配電系統(tǒng)大多依照上世紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，盡管供電公司后期會(huì)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)改造，但與現(xiàn)行規(guī)范要求依然有所差距。

鑒于此，本文對(duì)某城市的幾個(gè)老舊小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行采樣調(diào)查。通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)分析老舊小區(qū)存在的電氣安全問(wèn)題，并探討可行的改造方案。

1 老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)現(xiàn)狀

筆者對(duì)上世紀(jì)90年代左右建造的老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行了一定的調(diào)查，相關(guān)調(diào)查圖片如圖1～4所示。

圖1 低壓配電總電源線架空敷設(shè)

圖2 低壓配電總電源線埋地敷設(shè)

對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、歸納可知，樣本小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀特性如表1～2所示。

圖3 某單元樓低壓進(jìn)線總箱

圖4 某小區(qū)單元低壓總進(jìn)線T接箱

表1 樣本小區(qū)低壓總進(jìn)線的現(xiàn)狀特性

注：本表僅針對(duì)樣本小區(qū)，不代表其他小區(qū)的情況，表2同此。

表2 樣本小區(qū)戶內(nèi)低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀特性

由表1～2可知，大多數(shù)樣本老舊小區(qū)均存在一定的用電安全隱患，其低壓配電系統(tǒng)需要及時(shí)改造。

2 低壓配電系統(tǒng)的接地形式

2.1老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的接地形式

根據(jù)低壓配電系統(tǒng)的接地形式不同，其電擊防護(hù)的性能與采取的措施也不同[1-2]。由表1可知，樣本小區(qū)住宅建筑物的低壓總進(jìn)線大多有做重復(fù)接地，但沒(méi)有分出PE線。由表2可知，住戶套內(nèi)普遍沒(méi)有設(shè)置PE導(dǎo)體，Ⅰ類(lèi)家用電氣設(shè)備的金屬外殼基本懸空。綜上可知，樣本老舊小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)接地形式如圖5所示。

圖5 樣本老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)接地形式

圖5中，系統(tǒng)電源側(cè)中性點(diǎn)直接接地，中性導(dǎo)體與保護(hù)導(dǎo)體合一，設(shè)備處電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分未接地。此時(shí)系統(tǒng)的接地形式表面上為不完整的TN-C式，實(shí)際上已經(jīng)構(gòu)成了另一種接地形式，即TT式。關(guān)于TT式，無(wú)論IEC標(biāo)準(zhǔn)還是國(guó)標(biāo)均不采用，文獻(xiàn)3的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)室外Ⅱ類(lèi)電氣設(shè)備(路燈)采用TT式的電擊防護(hù)性能進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，該文獻(xiàn)表明，室外場(chǎng)所路燈配電采用的TT式目前尚受限于雙重絕緣的可靠性而不適于推廣，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，室內(nèi)場(chǎng)所Ⅱ類(lèi)電氣設(shè)備(如雙重絕緣的臺(tái)燈)對(duì)TT式也有所表現(xiàn)，但配線時(shí)需要將PE線布置到設(shè)備插座處，以防Ⅱ類(lèi)設(shè)備在后期使用時(shí)被Ⅰ類(lèi)設(shè)備替換而引起電擊危險(xiǎn)[3]。由此可知，TT式中必須要求電氣產(chǎn)品為Ⅱ類(lèi)設(shè)備，這與實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)家用電器為Ⅰ類(lèi)設(shè)備是不相符的。

2.2TT系統(tǒng)的用電安全分析及改造方案

對(duì)于TT系統(tǒng)(圖6)，當(dāng)發(fā)生相線對(duì)設(shè)備金屬外殼絕緣失效時(shí)，設(shè)備金屬外殼的接觸電壓約為230V。由于設(shè)備的PE端子懸空，故障電流接近為零，即使是回路首端額定剩余電流為30mA的RCD也不能檢測(cè)。該危險(xiǎn)故障電壓將長(zhǎng)期潛伏，直到電擊發(fā)生，且RCD可靠動(dòng)作后才終止。此時(shí)，尚應(yīng)不考慮RCD的故障率和人體的擺脫閾(5mA)[4]。由此可知，TT系統(tǒng)具有較大的用電安全隱患，不適用于住宅低壓配電系統(tǒng)。

圖6 TT系統(tǒng)電擊安全分析圖

對(duì)圖6所示接地形式進(jìn)行改造，從進(jìn)線電源重復(fù)接地處引出一根PE導(dǎo)體，形成TN-C-S系統(tǒng)，如圖7所示。由文獻(xiàn)5的分析數(shù)據(jù)可知，此時(shí)發(fā)生接地故障時(shí)設(shè)備金屬外殼的接觸電壓將略<115V，故障電流通常可達(dá)數(shù)百安培[5]。該電流足以使末端回路上的保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，及時(shí)切斷故障電源，而針對(duì)故障電流較小和用電不慎的情況，RCD的使用增加了電流保護(hù)范圍。因此，TN-C-S系統(tǒng)中設(shè)備金屬外殼危險(xiǎn)接觸電壓的持續(xù)時(shí)間大大縮短，安全性得到較大的提高。

圖7 TN-C-S系統(tǒng)電擊安全分析圖

對(duì)于老舊住宅建筑而言，由于單獨(dú)設(shè)置的重復(fù)接地系統(tǒng)通常未與建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)連通(對(duì)于舊式建筑而言，也較難連通)，且這類(lèi)建筑物大多數(shù)無(wú)總等電位聯(lián)結(jié)，因此，若該類(lèi)建筑物低壓配電采用TN-C-S系統(tǒng)，當(dāng)變配電房接地網(wǎng)對(duì)地電位上升時(shí)，由于建筑物內(nèi)天然等電位條件不足，可能存在PE導(dǎo)體傳導(dǎo)高電位引起電擊的情況，而TT式則可以避免PE導(dǎo)體傳導(dǎo)高電位的風(fēng)險(xiǎn)。由此可知，圖7中所示TN-C-S系統(tǒng)通常多用于現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)的住宅，而在老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)改造時(shí)，宜根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用TN-C-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)。當(dāng)采用TT式時(shí)，需要在進(jìn)線總箱處增設(shè)一個(gè)延時(shí)型RCD，與末端回路的RCD形成兩級(jí)剩余電流保護(hù)，以減少單個(gè)RCD因故障拒動(dòng)造成的不良影響。

3 RCD的使用和衛(wèi)浴間的電擊防護(hù)

3.1RCD的選擇和使用

RCD根據(jù)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的原理可分為電子式和電磁式；根據(jù)對(duì)剩余電流波形檢測(cè)能力的不同可分為AC型、A型、B型[6]以及新近推出的F型[7]。

但根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)建材市場(chǎng)的調(diào)查，現(xiàn)售產(chǎn)品基本均為電子式AC型RCD，其他類(lèi)型RCD或造價(jià)較高、或國(guó)產(chǎn)化程度不高和使用經(jīng)驗(yàn)不足，暫時(shí)尚不具備在家居低壓配電系統(tǒng)大量推廣的條件，因此，本文僅討論電子式AC型RCD的用法。電子式RCD，其可靠工作電壓為AC 50V[6]，由于接地故障通常發(fā)生于設(shè)備處，且接地故障時(shí)設(shè)備處的相地電壓通常較低(可能<50V)，因此建議將電子式RCD安裝于遠(yuǎn)離設(shè)備的回路首端處。當(dāng)RCD設(shè)置于回路末端時(shí)，如熱水器插頭處設(shè)置的10mA電子式RCCB(無(wú)過(guò)流保護(hù)的RCD)，由于通常只有較大的短路電流才會(huì)引起電壓跌落，因此需特別注意要將RCCB與回路首端的瞬時(shí)脫扣器配合使用。

另外，應(yīng)認(rèn)識(shí)到RCD不能檢測(cè)PE導(dǎo)體為高電位時(shí)產(chǎn)生的電擊電流的問(wèn)題，因此對(duì)于電擊風(fēng)險(xiǎn)較高的場(chǎng)所，尚應(yīng)增加其他附加防護(hù)措施(如局部等電位聯(lián)結(jié)、雙重絕緣、安全特低電壓供電等)。而當(dāng)RCD作為唯一的附加電擊防護(hù)手段且條件允許時(shí)，宜采取兩級(jí)漏電保護(hù)或者兩個(gè)RCD串聯(lián)(考慮RCD自身的故障率)的接線方式。與此同時(shí)，RCD產(chǎn)品需要維護(hù)人員定期對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，大多數(shù)品牌要求定期測(cè)試的時(shí)間為每月一次(如圖8)，個(gè)別品牌最長(zhǎng)可達(dá)6個(gè)月一次。

圖8 某品牌AC型電子式RCD的測(cè)試周期示意

3.2衛(wèi)浴間的電擊防護(hù)

衛(wèi)浴間屬于封閉、潮濕場(chǎng)所，具有電擊危險(xiǎn)大、發(fā)現(xiàn)救援困難等特點(diǎn)。因此，衛(wèi)浴間的電擊防護(hù)是住宅低壓配電的重要內(nèi)容。

局部等電位聯(lián)結(jié)可以極大的限制接觸電壓，文獻(xiàn)5的分析結(jié)果顯示，衛(wèi)浴間的局部等電位聯(lián)結(jié)可將接觸電壓降低至12V甚至9V左右[5]，且局部等電位聯(lián)結(jié)具備造價(jià)低、取材方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是一種提高用電安全的實(shí)用手段。但根據(jù)部分國(guó)內(nèi)不同地域的建筑電氣同行提供的實(shí)際實(shí)施情況可知，即使是新建住宅，裝修時(shí)進(jìn)行局部等電位聯(lián)結(jié)的少之又少。究其原因，主要是業(yè)主不重視、家裝師傅不會(huì)接、器具無(wú)PE端子三個(gè)方面，即有理論基礎(chǔ)，但施工條件不足。對(duì)于老舊小區(qū)而言，翻新衛(wèi)浴間，在地板、墻內(nèi)埋設(shè)等電位均衡線，施工難度更大，且若施工不當(dāng)，甚至可能適得其反。因此，在具備施工條件的狀態(tài)下，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范圖集對(duì)衛(wèi)浴間增設(shè)局部等電位聯(lián)結(jié)；若施工條件不足，建議臨時(shí)考慮采取其他可行的電擊防護(hù)方案。

GB 16895.13-2012/IEC60364-7-701∶2006《低壓電氣裝置第7-701部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求 裝有浴盆或淋浴的場(chǎng)所》認(rèn)為，采用塑料護(hù)套的金屬管道，只要在其所處的場(chǎng)所是不容易接近的、且未被連接到并不是它們本身所連接的易于接近的可導(dǎo)電部分上時(shí)，則不需要局部的輔助等電位聯(lián)結(jié)[8]。

盡管實(shí)際條件并不完全滿足上述要求，但筆者認(rèn)為，比起局部等電位的施工條件不足而無(wú)作為的情況，采用雙重絕緣與RCD配合的方式是目前相對(duì)可行的。但改造時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面，第一，減少進(jìn)入衛(wèi)浴間的電氣設(shè)備，只保留照明和浴霸等少數(shù)必需的電氣裝置，且應(yīng)采用Ⅱ類(lèi)裝置；第二，對(duì)照明、浴霸的配電線路采取帶絕緣護(hù)套導(dǎo)線沿頂板穿絕緣塑料管通長(zhǎng)無(wú)接頭敷設(shè)；第三，對(duì)進(jìn)入衛(wèi)浴間的電源應(yīng)共用一個(gè)回路，且采用RCD進(jìn)行保護(hù)；第四，對(duì)進(jìn)入衛(wèi)浴間的金屬管道，應(yīng)采用PVC管進(jìn)行替換；第五，與衛(wèi)浴間相臨房間的隔墻上不應(yīng)或盡量避免安裝開(kāi)關(guān)、插座面板，敷設(shè)的線路應(yīng)沿墻靠近頂板端穿絕緣塑料管通長(zhǎng)無(wú)接頭敷設(shè)，埋設(shè)深度應(yīng)控制遠(yuǎn)離衛(wèi)浴間墻面；第六，文獻(xiàn)9的分析數(shù)據(jù)顯示，RCD存在對(duì)于盆浴的人身安全保護(hù)盲區(qū)，因此此時(shí)依然需要做局部等電位聯(lián)結(jié)。而對(duì)于有金屬采暖管道的情況，也需要設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)。

4 其他方面的問(wèn)題

關(guān)于配電總箱進(jìn)線電源的閃電電涌保護(hù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范選型設(shè)置SPD。當(dāng)?shù)蛪哼M(jìn)線為架空導(dǎo)線直接引入時(shí)，宜改造為電纜穿金屬管或金屬鎧裝埋地引入(建議埋地敷設(shè)距離宜≥15m)。而建筑物外部防雷設(shè)施也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行檢查和改造，限于篇幅，此處不做展開(kāi)。關(guān)于電氣火災(zāi)監(jiān)控，盡管規(guī)范并無(wú)要求，但考慮到老舊小區(qū)的防火能力有限，因此在有條件時(shí)，可考慮增設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控等設(shè)備。

除以上所述外，對(duì)于施工不規(guī)范、斷路器選型與線路不匹配、線路老化破損、私搭私接等情況也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改造。

5 對(duì)低壓配電系統(tǒng)末端施工的建議

關(guān)于住宅建筑低壓配電系統(tǒng)末端施工的建議：由于配電系統(tǒng)末端的施工水平和質(zhì)量直接關(guān)系到居民的用電安全，而我國(guó)現(xiàn)階段低壓配電系統(tǒng)的末端施工主要由裝修工人完成，如果具體實(shí)施人員的專業(yè)水平有限、安全認(rèn)識(shí)不足，即使規(guī)范對(duì)電擊防護(hù)的要求再科學(xué)、周密，最后也落不到實(shí)處。因此，建議行業(yè)組織與地方有關(guān)部門(mén)對(duì)建筑裝修電工、物業(yè)電工人員采取國(guó)家免費(fèi)定期培訓(xùn)、考核以及持證上崗的政策；同時(shí)采取設(shè)計(jì)單位對(duì)低壓配電系統(tǒng)末端設(shè)計(jì)、施工實(shí)施審核、驗(yàn)收負(fù)責(zé)制，從制度上保障居民住宅配電系統(tǒng)的規(guī)范性和安全性。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)存在施工不符合現(xiàn)行規(guī)范、設(shè)施陳舊落后等因素，因而更容易成為電擊多發(fā)地帶。按照現(xiàn)行規(guī)范采用成熟技術(shù)遵循經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則對(duì)其進(jìn)行改造是保障用電安全的當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)，也應(yīng)認(rèn)識(shí)到在有限經(jīng)濟(jì)條件下技術(shù)手段的局限性。只有在提升科學(xué)技術(shù)水平的同時(shí)，制定切合實(shí)際的末端配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工管理制度、加強(qiáng)建筑裝修、維護(hù)電工人員的培訓(xùn)、提升后期的物業(yè)維護(hù)管理水平，以及推廣對(duì)大眾的安全用電教育宣傳，才能更好地保障用電安全。

由于筆者水平有限，本文的分析及建議僅是理論層面上的探討，故求拋磚引玉，以引起大家對(duì)電氣安全問(wèn)題的重視。在老舊小區(qū)的具體改造實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同地域因地制宜，在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和專家的論證下進(jìn)行。

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SafetyInvestigationandImprovementSuggestionofOldResidentialCommunityElectricityConsumption

Li Guangxi / Feng Tao

Sampling survey was carried out on the low voltage distribution system in the old residential community of one city. The survey shows that most of the old residential community have some hidden safety problems. The grounding form and the risk of electric shock of low voltage distribution system in sample residential community are analyzed by modeling. Based on the economy and practicability, some suggestions have been put forward for the grounding type of low-voltage distribution system, the selection of RCD, the shock protection of bathroom and so on.

old residential community, earthing form, residual current operated protective device, contact voltage, local equipotential bonding