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摘要: 住宅电气设计应以人为本,以保证用电安全为基础,充分考虑用户的使用方便性,适当考虑远期的用电负荷需求。笔者通过设计实践,针对其中的一些细节问题,总结了几点体会。
关键词:住宅电气设计 住户配电箱 漏电保护开关 等电位联结
中图分类号：TV52
1 总进线断路器应具有漏电保护功能,并装设浪涌保护器
《住宅设计规范(GB 50096-1999)》(2003版)第6.5.2条规定“每幢住宅的总电源进线断路器, 应具有漏电保护功能”。其条文说明中进一步明确“……具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生。”多层住宅中,总电源进线断路器应该理解为每个单元总表箱的进线断路器；高层住宅中,应理解为变电所引出的第一级配电箱的进线断路器。又根据《低压配电设计规范(GB 50054-95)》“装设漏电开关时, 应能将其所保护的回路所有带电导线断开……”, 故总电源进线断路器应采用四极漏电断路器。
设漏电保护器是为了防止电气火灾。金属性短路的短路电流大, 常用断路器等过电流保护电器能有效地切断电源,从而防止火灾的发生；电弧性短路电流小,过流保护电器往往不能及时切断电源,而电火花的能量在达到一定程度后会引燃附近可燃物造成火灾。接地故障引发火灾多的原因不仅是接地故障发生的机率大, 而且还往往以持续的电弧形式出现。因此在总电源进线断路器处安装漏电保护器,对整个建筑物的电气线路进行设防,为预防这类多发性电气火灾提供了有效手段。
电子时代的今天,家庭电子设备的普及率也越来越高,这就对供电的稳定性提出了更高的要求。低压电网中存在大气过电压(或称为雷电过电压)。由于雷电是高频脉冲电流,持续时间通常不超过100μs,雷击点附近的线路由于电磁感应会产生脉冲浪涌。脉冲浪涌通过线路侵入电子设备,会造成设备失灵或永久性损坏。装设了浪涌保护器后,当雷电过电压或内部过电压值大于浪涌保护器的动作特性时,均能在瞬间使浪涌保护器动作,并在最短时间内(纳秒级)将电路上产生的大量脉冲能量,通过接地装置泄放至大地,从而保护电子设备。因此,为保护家庭电子设备(如电脑),很有必要在总电源进线断路器所在配电箱处装上浪涌保护器。
2 用电负荷
近年来,随着我国居民家用电器的快速普及,居民用电量也大大增加了。笔者参考了上海、北京、长春、杭州四市的住宅电气设计规定, 并考虑到将来住宅用电负荷的增长,提出在不采用电磁炉和即热式电热水器的情况下,一居室户型用电负荷为4kW,二居室户型为6kW, 三居室户型为8kW。三居室以上,按照“用电负荷=60W%使用面积(m2 )”估算。超过12kW的采用三相进线。
3 住户配电箱配置
(1)《住宅设计规范(GB 50096-1999) (2003版)》规定“每套住宅应设置电源总断路器,并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。”故住户配电箱内应采用两极断路器(单相)或者四极断路
器(三相)。
(2)《住宅设计规范》规定“每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明,应分路设计；厨房电源插座和卫生间插座宜设置独立回路。”以此为依据,并考虑到将来负荷增长的需要,笔者认为: 厨房至少1路,线径为4mm2；洗衣机1路,线径为2.5mm2；1台电热水器1路,线径为2.5mm2；空调按照2kW一个回路来设计,线径为2.5mm2；普通插座1路,线径为2.5mm2；照明1路, 线径为2.5mm2；如果有跃层,普通插座和照明各增加一个回路。
(3)住户配电箱有多种不同的接线方式, 其焦点之一是空调回路是否设漏电保护,另一个是漏电保护开关设置数量问题。《住宅设计规范》规定“除空调电源插座外, 其他电源插座电路应设置漏电保护装置。”原因是空调不是手持式电器,一般为绝缘外壳,且安装位置较高,故不必设置漏电保护装置。此规定有值得商榷之处,因为①现在使用落地式空调的家庭越来越多,分体式空调器室外机装在阳台上的现象也不少见。它们的共同特点是人们很容易触及到空调器外壳或者支架。如果其绝缘一旦损坏,造成外壳带电,人触及后有电击伤亡危险；②落地式空调的插座通常设置在距地0.3m处,在空调器使用频率很小的春秋季节, 很多家庭将电源插头拔掉,容易将该空调插座作为普通插座用,因此存在电击伤亡危险,故空调回路需设置漏电保护开关。
根据漏电保护开关的不同设置,笔者认为,住户配电箱有两种主要接线方式: ①所有插座回路总的设置一个漏电保护开关,照明回路设微型断路器, 住户配电箱进线处设置总断路器；优点是比较经济, 缺点是故障时影响范围较大。②每个插座回路单独设漏电保护开关, 照明回路设微型断路器,住户配电箱进线处设置总断路器；优点是故障时影响范围较小,缺点是投资较大。设计时可以根据实际情况选用。
4 插座高度
现代住宅中的家用电器越来越多,各类家用电器的安装位置不同, 这就要求电气设计师根据规范和建筑专业所提条件,考虑不同用途的插座安装高度。厨房内,主要考虑油烟机、微波炉、冰箱插座。笔者认为,油烟机插座距地1.8m,微波炉插座距地1.5m,冰箱插座距地0.3m。卫生间内,电热水器插座距天花板0.4m,与淋浴喷头至少相距1.2m,并采用防溅型；电吹风插座,距地1.3m,采用防溅型。挂式空调插座距地2.3 m,柜式空调插座距地0.3m。洗衣机插座距地1.3m, 其余普通插座,距地0.3m。安装在1.8m及以下的插座均应采用安全型插座。
5 管线敷设
相线和中性线应采用阻燃型BV导线。当导线与电表、小型断路器、跷板开关等连接时,由于不同金属材料的热膨胀系数是不同的,而导线在夏天满负荷时与冬天空载时的温度差非常大,从而容易使导线产生变形,并产生与接线端子之间的空隙,导致端子发热,甚至产生电弧, 点燃导线的绝缘层而酿成火灾。因此,应采用阻燃型BV导线。这样,即使电弧点燃了导线的绝缘层,由于小型断路器的保护,电弧时间不会很长,而阻燃型BV导线一旦离开火源,其燃烧会自动熄灭, 从而避免了电气火灾。
用户配电箱进线和照明配线保护管应采用厚壁钢管,其余回路可采用UPVC管。因为现在住宅装修,插座回路一般都重新设计敷设,为避免钢管的浪费和节约造价,在住宅建造时可以用价格较低的UPVC管。而照明线路在装修的时候一般都尽可能利用原有预埋管(因为顶板下部是钢筋, 导致很难埋入管子) ,为防止楼上住户装修(如做地垄打钉)击破照明线路保护管,管材应采用厚壁钢管。至于配电箱进线,也应采用厚壁钢管保护。
6等电位联结
等电位联结是在住宅楼设计施工中极其重要的一项安全措施, 它直接关系到人们的生命安全。近几年来,国家非常重视这一问题, 在新颁布的《住宅设计规范》中都做了有关规定,其中等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用都是十分必要的。住宅楼等电位联结分为总等电位联结和局部等电位联结。
总等电位联结是将住宅内的接地装置引来的接地干线、进线配电箱的PE总母线排、公用设施金属管道、住宅的金属结构以及防雷装置等汇接到进线配电箱旁的总接地端子板上,并互相联结。总等电位联结的主母线截面应大于装置最大截面的一半,但不应少于6mm2,若用其它金属材料其截面应能承受与之相适应的载流量。住宅楼做总等电位联结后,可防止TN 系统电源線路中的PE或PEN 线传导引入故障电压导致电击事故。同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率,避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。
住户内的等电位联结是在有淋浴的卫生间再做一次等电位联结, 即在卫生间内将各种金属管道、楼板中的钢筋以及进入卫生间的保护线和用电设备外壳用40×4mm热镀锌扁钢或6mm2 的铜芯导线相互联通。
卫生间一般都较潮湿,发生电击的可能性很大。而人在淋浴时遍体湿透,人体阻抗大大下降,一、二十伏电压即足以使人发生心室纤维颤动而致死。因此,在卫生间作等电位联结有助于减少电位差,有效地保证人身安全。在做等电位联结时,关键是保证等电位联结的可靠导通这一电气安全措施,并不需要复杂价昂电气设备,它所耗用的不过是一些管线,但能大大增强卫生间的电气安全性。
参考文献
[1] 《住宅设计规范》GB50096-2011
[2] 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005年版）
[3] 《低压配电设计规范》 GB 50054-2011
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:住宅电气设计 住户配电箱 漏电保护开关 等电位联结
中图分类号：TV52
1 总进线断路器应具有漏电保护功能,并装设浪涌保护器
《住宅设计规范(GB 50096-1999)》(2003版)第6.5.2条规定“每幢住宅的总电源进线断路器, 应具有漏电保护功能”。其条文说明中进一步明确“……具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生。”多层住宅中,总电源进线断路器应该理解为每个单元总表箱的进线断路器；高层住宅中,应理解为变电所引出的第一级配电箱的进线断路器。又根据《低压配电设计规范(GB 50054-95)》“装设漏电开关时, 应能将其所保护的回路所有带电导线断开……”, 故总电源进线断路器应采用四极漏电断路器。
设漏电保护器是为了防止电气火灾。金属性短路的短路电流大, 常用断路器等过电流保护电器能有效地切断电源,从而防止火灾的发生；电弧性短路电流小,过流保护电器往往不能及时切断电源,而电火花的能量在达到一定程度后会引燃附近可燃物造成火灾。接地故障引发火灾多的原因不仅是接地故障发生的机率大, 而且还往往以持续的电弧形式出现。因此在总电源进线断路器处安装漏电保护器,对整个建筑物的电气线路进行设防,为预防这类多发性电气火灾提供了有效手段。
电子时代的今天,家庭电子设备的普及率也越来越高,这就对供电的稳定性提出了更高的要求。低压电网中存在大气过电压(或称为雷电过电压)。由于雷电是高频脉冲电流,持续时间通常不超过100μs,雷击点附近的线路由于电磁感应会产生脉冲浪涌。脉冲浪涌通过线路侵入电子设备,会造成设备失灵或永久性损坏。装设了浪涌保护器后,当雷电过电压或内部过电压值大于浪涌保护器的动作特性时,均能在瞬间使浪涌保护器动作,并在最短时间内(纳秒级)将电路上产生的大量脉冲能量,通过接地装置泄放至大地,从而保护电子设备。因此,为保护家庭电子设备(如电脑),很有必要在总电源进线断路器所在配电箱处装上浪涌保护器。
2 用电负荷
近年来,随着我国居民家用电器的快速普及,居民用电量也大大增加了。笔者参考了上海、北京、长春、杭州四市的住宅电气设计规定, 并考虑到将来住宅用电负荷的增长,提出在不采用电磁炉和即热式电热水器的情况下,一居室户型用电负荷为4kW,二居室户型为6kW, 三居室户型为8kW。三居室以上,按照“用电负荷=60W%使用面积(m2 )”估算。超过12kW的采用三相进线。
3 住户配电箱配置
(1)《住宅设计规范(GB 50096-1999) (2003版)》规定“每套住宅应设置电源总断路器,并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。”故住户配电箱内应采用两极断路器(单相)或者四极断路
器(三相)。
(2)《住宅设计规范》规定“每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明,应分路设计；厨房电源插座和卫生间插座宜设置独立回路。”以此为依据,并考虑到将来负荷增长的需要,笔者认为: 厨房至少1路,线径为4mm2；洗衣机1路,线径为2.5mm2；1台电热水器1路,线径为2.5mm2；空调按照2kW一个回路来设计,线径为2.5mm2；普通插座1路,线径为2.5mm2；照明1路, 线径为2.5mm2；如果有跃层,普通插座和照明各增加一个回路。
(3)住户配电箱有多种不同的接线方式, 其焦点之一是空调回路是否设漏电保护,另一个是漏电保护开关设置数量问题。《住宅设计规范》规定“除空调电源插座外, 其他电源插座电路应设置漏电保护装置。”原因是空调不是手持式电器,一般为绝缘外壳,且安装位置较高,故不必设置漏电保护装置。此规定有值得商榷之处,因为①现在使用落地式空调的家庭越来越多,分体式空调器室外机装在阳台上的现象也不少见。它们的共同特点是人们很容易触及到空调器外壳或者支架。如果其绝缘一旦损坏,造成外壳带电,人触及后有电击伤亡危险；②落地式空调的插座通常设置在距地0.3m处,在空调器使用频率很小的春秋季节, 很多家庭将电源插头拔掉,容易将该空调插座作为普通插座用,因此存在电击伤亡危险,故空调回路需设置漏电保护开关。
根据漏电保护开关的不同设置,笔者认为,住户配电箱有两种主要接线方式: ①所有插座回路总的设置一个漏电保护开关,照明回路设微型断路器, 住户配电箱进线处设置总断路器；优点是比较经济, 缺点是故障时影响范围较大。②每个插座回路单独设漏电保护开关, 照明回路设微型断路器,住户配电箱进线处设置总断路器；优点是故障时影响范围较小,缺点是投资较大。设计时可以根据实际情况选用。
4 插座高度
现代住宅中的家用电器越来越多,各类家用电器的安装位置不同, 这就要求电气设计师根据规范和建筑专业所提条件,考虑不同用途的插座安装高度。厨房内,主要考虑油烟机、微波炉、冰箱插座。笔者认为,油烟机插座距地1.8m,微波炉插座距地1.5m,冰箱插座距地0.3m。卫生间内,电热水器插座距天花板0.4m,与淋浴喷头至少相距1.2m,并采用防溅型；电吹风插座,距地1.3m,采用防溅型。挂式空调插座距地2.3 m,柜式空调插座距地0.3m。洗衣机插座距地1.3m, 其余普通插座,距地0.3m。安装在1.8m及以下的插座均应采用安全型插座。
5 管线敷设
相线和中性线应采用阻燃型BV导线。当导线与电表、小型断路器、跷板开关等连接时,由于不同金属材料的热膨胀系数是不同的,而导线在夏天满负荷时与冬天空载时的温度差非常大,从而容易使导线产生变形,并产生与接线端子之间的空隙,导致端子发热,甚至产生电弧, 点燃导线的绝缘层而酿成火灾。因此,应采用阻燃型BV导线。这样,即使电弧点燃了导线的绝缘层,由于小型断路器的保护,电弧时间不会很长,而阻燃型BV导线一旦离开火源,其燃烧会自动熄灭, 从而避免了电气火灾。
用户配电箱进线和照明配线保护管应采用厚壁钢管,其余回路可采用UPVC管。因为现在住宅装修,插座回路一般都重新设计敷设,为避免钢管的浪费和节约造价,在住宅建造时可以用价格较低的UPVC管。而照明线路在装修的时候一般都尽可能利用原有预埋管(因为顶板下部是钢筋, 导致很难埋入管子) ,为防止楼上住户装修(如做地垄打钉)击破照明线路保护管,管材应采用厚壁钢管。至于配电箱进线,也应采用厚壁钢管保护。
6等电位联结
等电位联结是在住宅楼设计施工中极其重要的一项安全措施, 它直接关系到人们的生命安全。近几年来,国家非常重视这一问题, 在新颁布的《住宅设计规范》中都做了有关规定,其中等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用都是十分必要的。住宅楼等电位联结分为总等电位联结和局部等电位联结。
总等电位联结是将住宅内的接地装置引来的接地干线、进线配电箱的PE总母线排、公用设施金属管道、住宅的金属结构以及防雷装置等汇接到进线配电箱旁的总接地端子板上,并互相联结。总等电位联结的主母线截面应大于装置最大截面的一半,但不应少于6mm2,若用其它金属材料其截面应能承受与之相适应的载流量。住宅楼做总等电位联结后,可防止TN 系统电源線路中的PE或PEN 线传导引入故障电压导致电击事故。同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率,避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。
住户内的等电位联结是在有淋浴的卫生间再做一次等电位联结, 即在卫生间内将各种金属管道、楼板中的钢筋以及进入卫生间的保护线和用电设备外壳用40×4mm热镀锌扁钢或6mm2 的铜芯导线相互联通。
卫生间一般都较潮湿,发生电击的可能性很大。而人在淋浴时遍体湿透,人体阻抗大大下降,一、二十伏电压即足以使人发生心室纤维颤动而致死。因此,在卫生间作等电位联结有助于减少电位差,有效地保证人身安全。在做等电位联结时,关键是保证等电位联结的可靠导通这一电气安全措施,并不需要复杂价昂电气设备,它所耗用的不过是一些管线,但能大大增强卫生间的电气安全性。
参考文献
[1] 《住宅设计规范》GB50096-2011
[2] 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005年版）
[3] 《低压配电设计规范》 GB 50054-2011
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。