論住宅三相配電箱進線的過欠電壓保護存在的必要性

陳靜璐 （廈門合立道工程設計集團有限股份公司，福建 廈門 361000）

0 前言

在現今社會的發展下，越來越多的大戶型出現在人們的視線中，為了追求更高品質的居住環境，人們對用電需求的增加,住宅入戶配電箱漸漸出現需要三相進線的住宅配電箱。在這些配電箱中，大部分是采用三相四線制的配電方式，在三相四線制的配電系統中，一旦中性線發生斷線（即“斷零”）的故障，其中某一相或者兩相會發生電壓過高，這些相線上所接的單相設備會出現損壞或者燒毀的情況。這是因為在配電系統中的中性線出現斷點之后，接于不同相電壓之間的單相設備由相電壓變成了線電壓。根據電壓的分壓原則，阻抗大的設備分的較高電壓，阻抗低的設備分的較低電壓，當阻抗較大，導致設備分的電壓過高時，則可能因此而燒毀或損壞設備或發生火災。此點已在王厚余先生的《低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗》第十五章中有詳細介紹，此處不再多做講解。

所謂失壓和欠壓保護就是當某種原因電源電壓降低過多(欠壓)或者電源停電時，通過保護裝置的接觸器線圈電流將變小或者消失，使電磁力過小或消失，與動鐵心松開，因而能斷開主觸頭使配電箱的電源斷開。

根據《住宅建筑電氣設計規范》（JGJ242-2011）第6.3.2條和《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16-2008）第10.8.11條的規定，在設計過程中，大部分的人為了不違反規范選擇入戶配電箱是帶自復式過、欠電壓脫扣附件。但也有人提出各種不同意見，有人提出自復式對于出現線路故障的配電箱在還未解決問題的時候，主斷路器會一直處于通電、斷電過程，對于主開關是個極大的損害，故有的設計人員在此處僅使用帶過、欠電壓脫扣附件的斷路器，也有的設計人員認為對于家用電器，過電壓造成的危害要遠遠大于欠電壓，故僅選用過壓脫扣附件。

根據《住宅建筑規范》（GB50368-2005）第8.5.4條及《10kV及以下電力用戶業擴工程技術規范》（BD35/T1036-2016）中第6.3.9條的規定，福建地區一般將過、欠壓斷路器安裝在入戶配電箱內。由于欠電壓僅會造成用戶家用電器設備斷電，對電器的傷害并不會造成人身傷害，過電壓則可能帶來設備毀壞或者發生火災，危害能力更高，故下面內容主要針對三相進線的入戶箱的過壓保護進行分析，根據不同的供電方式，斷路器的過壓附件相數選擇和安裝位置進行討論。

在考慮住宅戶內配電箱配電方式時，可以分為放射式配電、樹干式配電和混合式配電。

1 放射式配電

放射式配電系統示意圖：

圖1 放射式配電系統示意圖

主開關采用了4極帶漏電的微型斷路器，分支回路按相劃分3組單相放射式回路，在每一組單相總回路上設置1臺過電壓保護微斷，末端各自放射接各單相設備，這樣主開關后到N排的一段線路全都收到了過電壓保護裝置的保護。

此種方案較能夠涵蓋全部單相設備的過電壓保護，是一種相對于其他保護方式較為完善的設計。但配電箱在排產時需設置4段N排，分別用于主開關和3組過壓開關，主開關和各出線回路需接至各自相對應的N排上，否則過電壓保護器將失去作用。因此采用此配電方式的戶內配電箱箱體會較占位置，影響戶內的觀感，這也是此方案的不足之處。

此方案較多用于單層大戶型住宅或復式戶型，但不適用于大戶型躍層式住宅及多層別墅，若大戶型躍層或多層別墅采用上述方案，因管線較多，會造成施工布線困難。由于此原因，我們提出了大戶型躍層式住宅及多層別墅采用樹干式或混合式的配電方式。

2 樹干式配電

樹干式配電的示意圖如下：

圖2 樹干式配電系統示意圖

樹干式配電方式一般為首層配電箱進線開關采用三相開關，放射供電至各層單相配電箱，各層配電箱分別選取三相中其中一個相線作為本配電箱的相線，末端接出各單相設備；若戶內有三相設備，則直接從首層三相配電箱主開關后引出。由于各分層配電箱均采用單相進線的配電箱，所以過電壓保護器僅在分層配電箱進線開關處設置即可，配電總箱進線開關采用普通帶漏電斷路器即可。

3 混合式配電

混合式配電方式，顧名思義即采用樹干式與放射式結合的配電方式，即三相總配電箱安裝在首層，本層的單相設備選取三相中的其中一相，以放射式的方式從配電總箱引出配電回路，分層單相配電箱做法同樹干式分層配電箱，此配電方案的過壓保護裝置應設置在各分層單相配電箱進線開關處和總配電箱放射出線開關處，配電總箱的三相進線開關同樹干式配電方式采用普通帶漏電斷路器即可。

混合式配電的示意圖如下：

圖3 混合式配電總箱示意圖

圖4 混合式配電分層配電箱示意圖

圖3所示的系統圖為首層混合式總配電箱示意圖，根據“按層分相”設計方案，三相設備從首層三相總配電箱引出，至其余各層的分回路設單相開關，帶過壓保護。圖四為各分層配電箱系統圖，與樹干式配電相同。

混合式配電的過電壓保護方式與樹干式配電的過電壓保護方式基本相同。由兩圖對比可發現，混合式配電方式的三相負荷并不平衡，存在較大負荷均接至其中某一相，因此在配電箱加工或施工安裝時應注意平衡三個相線上接出的末端負荷。

在設計過程中，不論是采用放射式或是混合式配電方式，各分層配電箱應選擇單相供電，簡化配電系統中N線的接出點，減少“斷零”故障的發生。

以上三種方式簡單討論了住宅大戶型三相進線的過電壓保護方案，盡量實現全線路的過電壓保護。隨著現在技術的發展，市面上的大部分斷路器過欠電壓保護裝置的過壓值Uvo=270V±5%欠壓值Uoe=170V±5%當220V額定電源電壓上升到275±5%或下降在170±7V時，使斷路器脫扣，實現線路保護。

終上所述，筆者認為，住宅三相配電箱是過壓保護比欠壓保護更為重要，在選擇過電壓保護時候，也應注意盡量選擇在分相上檢測過電壓，保證末端的單相用電設備不會因為“斷零”故障發生火災，減小危害的產生。至于是否采用自復式的過、欠電壓保護器，筆者認為沒有太大必要，因為在工程施工過程中反饋的問題，采用自復式過欠電壓保護器，經常會在故障問題還未解決的時候，開關不斷處于的合閘、分閘狀態，大大減少了開關的壽命。