現代家居配電設計分析論文

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摘要：分析現代家居采用三相配電的危害性，主張采用單相配用電；分析現代家居用電安全的隱患，主張擴大裝設保護人身安全漏電保護的用電范疇，介紹幾種類型住宅的配電接線方式。

關鍵詞：單相配電漏電保護住宅配電接線方式

隨著居民生活水平的提高，家庭居住條件顯著變化。主要體現在大面積，多居住空間。家庭供用電相應的變化是：大用電量、超多回路的用電需求；確保供電可靠、用電安全方能體現以人為本的現代生活。因此，對家居的供用電設計日益重要，千萬不可等閑視之。

1家居采用三相供電的嚴重弊端

對家居的供用電設計，首先是如何正確選擇供電方式。由于大用電量的特點，一般習慣地采用三相電源向住家供電，但它潛伏著嚴重的危害性，已有學者對此做了詳細地分析，下面引用其中的分析結果。

1.1高電壓的潛在危險性

采用三相供電，也就是380/220V進戶用電電壓，對于普通用戶，380V的高電壓比起220V更有危險性，一旦觸電更沒有生命安全保證。世界上比較發達的國家，有的甚至已采用110V電壓等級作為家庭用電。

1.2斷中性線的潛在危害性

根據《住宅設計規范》要求，住戶三相供電必須選用能同時切斷N線的4P進線總開關。由此造成總進線N線的開斷潛在危險增加，如接線頭的松動，或N極開關接觸不良都可能造成總進線N線的開斷。一旦總線N線斷開，同時又碰上住戶三相用電不平衡，或者是任一相與N線產生開路或短路故障時，就會產生以下嚴重后果，參見圖1。

1.2.1斷N線時三相不平衡

當三相用電電流的平均值與最大或最小一相用電電流的最大差值與平均值的比值，即三相最大不平衡度達到57%時，經計算，得出最高一相的相電壓值超出額定電壓的+31%，最低一相的相電壓值偏離額定值-9%，中性點偏離電壓68V（實際上就是負載側N線對地電壓值）。這時高電壓相勢必造成用電設備嚴重超載，絕緣損壞，燒毀用電設備。低電壓相的用電設備不能正常使用，甚至導致損壞用電設備。中性線對地帶有68V電壓，超出50V安全電壓，已構成觸電危險。

圖1住戶三相用電接線簡圖

1.2.2斷N線時一相沒負載

一相沒負載時相當于該相開路，負載電阻無窮大，即Rc=∞，這時A、B相負載串接在UAB線電壓間，加在各相負載的電壓與負載正常的額定使用容量成反比進行分配，即額定容量大的負載因為電阻小分配到的電壓低，反而消耗的功率小，容量小的負載正好相反。假設當一相的負載正常額定使用容量是另一相的3倍時：

如RA=12Ω、RB=4Ω；PA=4kWPB=12kW；當C相斷相時產生的結果是PA=6.9kW、PB=2.3kW；UAN=288V、UBN=96V；與額定電壓的偏離ΔUA=+31%、ΔUB=-56%，

中性點嚴重偏移，即這時N線對地電壓達147V。不難看出造成的后果與上面1.2.1相同。在實際使用中這種情況是完全可能的，如僅兩相有用電，且其中一相是部分照明，另一相是大功率的電熱器或空調器，功率相差甚至不止3倍。

1.2.3斷N線時一相又與N線短接

發生這種現象是最危險的故障，如C相與N線短接，由于N線斷開沒有短路電流，不但C相沒法用電，也沒法產生短路電流促使C相開關過流迅速動作。A、B兩相用電都加上UAC、UBC線電壓380V，電壓偏離達最大值+73%，勢必燒毀用電設備。這時C相雖然沒有短路電流，但通過回路N線和短路點流過A、B相負載電流的矢量和，流回電源。不管該負載電流值能否促使C相開關過流保護動作，故障都無法排除，假設分路的C相開關跳開，故障變成上述1.2.2節的情況，即一相斷開沒負載。此外，這時中性點達到最大偏移，N線對地電壓220V，所以說這種故障是最危險的。

1.2.4結論

從上述的分析結果，除了380V進戶高電壓的危險外，斷中性線的潛在危害性，也是相當嚴重的。它可能使用電設備所承受的電壓，遠遠超過規范上所規定的最大值——最不利時供電電壓質量應保證在+5%、—10%范圍。用電設備不能正常運行，或因過壓過流而燒毀，甚至禍及使用者。另外，N線斷開時，如果三相用電負荷不平衡度不是很大，則存在的故障隱患難以察覺，更增加用電的不安全性。因此，對家居用電，作者建議不采用三相供電，主張采用單相供電，可杜絕三相供電的潛在危害性。即使由于住家面積超大用電量非常大，也可以根據空間特點劃分多個小空間，采用同相的單相多回路方式，向各個小空間供電。

2當前家居用電的安全隱患

根據《住宅設計規范》規定，住家照明回路、空調回路可以不設漏電保護，所以大都按照這個原則進行用電回路設計。但是，對于衛生間和廚房照明，臥室床頭壁燈、落地空調等用電，卻埋下了安全隱患。根據各地用電事故通報，甚至釀下了人身安全事故，不能不引起電氣設計人員的重視，如果這些用電范疇也采用漏電保護，可以消除一些不該發生的安全事故。

3介紹幾種住戶配電箱的接線方式

住戶的用電配電箱接線方式，與用電量大小、套房的使用面積大小、居住空間個數、住宅的中高級性質等，都有直接的關系，下面介紹幾種常用接線方式。

3.1一類住宅套型的接線方式

按照《福建省“住宅設計規范”電氣專業實施細則》（以后簡稱《細則》）的規定，這類套型2個居住空間，使用面積34～45㎡，1個衛生間，電氣設計計算負荷不小于4kW，其住戶配電箱的接線方式建議采用圖2。

圖2住戶配電箱接線方式一

這類住宅套型面積小、空間個數少，相應的回路少，建議總開關加漏電保護，既安全又經濟實用。為方便使用插座回路都選16A的，但應注意各種大用量的設備應錯開使用，避免過載跳總開關。總開關根據住宅的中高級性質、面積大小差別，高級的較大面積的選32A，一般的選25A。

3.2二、三類住宅套型的接線方式

按《細則》規定，這類住宅3個居住空間，使用面積46～68㎡，一般在廈門地區大都設計2個衛生間，計算負荷不小于6kW，其住戶配電箱接線建議采用圖3。

圖3住戶配電箱接線方式二

上述圖中插座回路兼供局部照明。

3.3四類住宅套型的接線方式

按《細則》規定：四類住宅為居住空間4個，使用面積69～100㎡，計算負荷不小于8kW。根據具體情況對于四類住宅中，使用面積在69～80㎡，2個衛生間的并非高級住宅，計算負荷近似按8kW計算，建議可仍舊采用上述圖—3接線。對于81～100㎡，甚至150㎡左右，3個衛生間的，建議按圖4設計住戶配電箱接線，但也并非絕對的。

圖4住戶配電箱接線方式三

3.4四類以上的復式住宅套型接線方式

對于復式住宅使用面積在200㎡以下，大小居住空間不超過6個，衛生間不超過4個，作者認為總進線開關仍舊可選用單相63A，即計算負荷約12.5kW，建議按圖5設計住戶配電箱接線。

圖5住戶上、下層配電箱接線方式

對于面積、空間數、用電負荷再大的復式住宅，如果一路63A沒法滿足用電需要，作者認為可采用上、下層各一路同相的單相負荷供電，總開關可分別選用40A或63A，應該就能滿足用電要求，住戶箱接線方式可參照上述幾種方式進行選擇。

3.5別墅住宅的接線方式

對于別墅，除了有3相用電設備，如家居集中空調，必須采用三相供電，否則還是建議多回路的同相的單相供電方式。對于三相供電的別墅住戶總配電箱接線，建議參照圖6設計。

圖6別墅住戶總配電箱接線方式

別墅的每層配電箱仍選用單相供電，接線方式可參照上述的幾種方式，每層若多回路供電應選同相的單相供電方式。三相用電設備直接從總箱放射式供出，僅總箱總開關選用4P，總進線PE應做好重復接地，縮短總N線的長度，減少總N線的連接點，最大可能地消除斷總N線的不利因素。此外，建議在總N線與PE線之間設置過電壓繼電保護裝置，監視N線對地的電壓，可整定在≤50V，瞬時跳進線總開關，確保別墅用電安全。為防止斷N線影響保護的跳閘，總開關跳閘線圈宜選用～380V線電壓電源。

4幾個技術和安全方面的問題

4.1人身安全漏電保護與主開關的選用配合問題

關于30mA人身安全漏電保護與主開關電流大小選用配合問題，準確地說，漏電流取決于用電線路和接入線路中各種各樣用電設備的對地固有漏電流，包括分布電容和漏電導的漏電流，線路越長接入設備越多，固有漏電流越大，單相用電近似于代數和，三相用電是三相的矢量和，與主開關電流值并無直接關系。但是，住宅的居住空間多，使用面積大，相應的用電設備就多，用電線路就長，選用的總開關電流也就大，所產生的固有漏電電流也就大，因此兩者還是有內在的正比關系。有資料表明，一套4居住空間、兩衛，使用面積不大于100㎡。對這樣的居室，一般選用40A左右的總開關進行供電也就滿足了。鑒于上述理由，一般配漏電保護30mA的單相開關，建議不宜大于40A。當然也存在跳總開關影響全戶供電的不利因素。主要看設計者的著眼點、選用開關質量、管線施工質量、開發商或業主的意見等而定。

4.2壁掛式空調的漏電保護

對于分體壁掛式空調，為了美觀，個別人把室內機與衣柜組合安裝；室外機的金屬機座安裝在與窗戶或陽臺的金屬防護欄桿連成一體的金屬支架上，或是安裝在可以觸及到的陽臺欄板上。這些都存在有發生不安全的隱患，如漏電觸電、漏電產生火災等。為了確保安全起見，無論是落地柜式或壁掛分體式空調，建議有條件的情況能納入漏電保護最好。

4.3關于安全可靠的相對性與絕對性

確切地說安全與可靠是相對的。因此，不可能對做出絕對相同的規定，它與各地的經濟發展水平、人民生活水平、管理規范、制度完善等息息相關。

參考資料

[1]《住宅設計規范》GB50096-1999（2003年版）

[2]黃家室《從斷中性線的危害性引發的構想》[J]，建筑電氣5—1、2004期