住宅總進線設(shè)置漏電保護裝置問題的探討

住宅總進線設(shè)置漏電保護裝置問題的探討

摘要：在住宅總進線處設(shè)漏電保護裝置，用以及時切斷電源，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。新《住宅設(shè)計規(guī)范》對漏電保護作了明確要求，但在實施中應(yīng)有相應(yīng)的改進，即對于漏電斷路器的選擇和設(shè)置位置以及相應(yīng)的電氣配合，它將直接影響整個系統(tǒng)長期工作可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵字：住宅改造電氣設(shè)計以人為本

現(xiàn)行的《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB50096—1999）是1999年6月1日起施行的，規(guī)范中6.5.2的第七款規(guī)定“每幢住宅的總電源進線斷路器，應(yīng)具有漏電保護功能”，在其條文說明中解釋為“接地電弧短路是常見多發(fā)的電氣火災(zāi)起因，但電弧短的電流小，一般的斷路器和熔斷器不能或不能及時切斷電源，而具有漏電保護功能的斷路器對電弧短路電流有很高的動作靈敏度，能及時切斷電源，防止電氣火災(zāi)。”由于電氣線路和用電設(shè)備中都存在泄漏電流，除了因為電氣線路和用電設(shè)備自身的絕緣水平不同，或多或少的自身泄漏電流外，還包括導(dǎo)線、設(shè)備的絕緣老化或損壞；電動機或電器的故障；建筑物可導(dǎo)電液體滲透；導(dǎo)電灰塵引起的設(shè)備漏電等。這些漏電流從分支到主干線是累加的，只要這個累積的泄漏電流大于漏電保護器的動作電流值，就可以有效、及時地切換故障線路。由此可見，只要漏電保護器性能可靠，它就會對泄漏電流引起電氣火災(zāi)的電氣系統(tǒng)起到分斷、隔離，進而避免電氣火災(zāi)。也可以避免其它火災(zāi)造成電氣設(shè)備及其線路起火而導(dǎo)致電氣線路對火勢的助長及其蔓延。其用途不僅可以用于住宅，也可以用在早期及設(shè)計比較落后的工程的電氣改造上。而且這種保護是自動的，更重要的，它是電氣系統(tǒng)的主動保護。雖然原理上合理的，但在實施中還有一些問題存在，在下文中將進一步論述在實際使用中可能存在的一些問題。提到漏電保護，就應(yīng)首先找到在什么地方存在漏電流，在表1、表2中列出配電線路和用電設(shè)備的泄漏電流估算值。由此可見，所有的用電設(shè)備及

表1220V/380V單相及三相線路埋地、沿墻敷設(shè)、穿管電線每km泄漏電流單位：mA/km絕緣材料截面（mm2）4610162535507095120150185聚氯乙烯525256627070798999109112116聚乙烯172025262933339333383838表2日光燈、家用電器及計算機泄漏電流設(shè)備名稱型式泄漏電流（mA）日光燈安全在金屬構(gòu)件上0.1安裝在木質(zhì)或混凝土構(gòu)件上0.02家用電器手推或Ⅰ級設(shè)備<0.75固定式Ⅰ級設(shè)備<3.5Ⅱ級設(shè)備<0.25Ⅰ級電熱設(shè)備<0.75—5計算機移動式1.0固定式3.5組合式15.0因為它們的對地絕緣電阻都不是無窮大，所以泄漏電流必然存在?，F(xiàn)在以比較典型的三室二廳和二室二廳的房子為例，看一看正常情況的最大可能泄漏電流值，見表3。表3三室二廳泄漏電流值（mA）二室二廳泄漏電流值（mA）線路（m）300mBV-4mm215.6200mBV-4mm210.4日光燈（盞）150.3100.2電視機（臺）2727固定Ⅰ級517.5310.5手持Ⅰ級4321.5計算機2713.5全部泄漏電流值（mA）50.433.1由表3可以看出理論計算中泄漏電流是比較大的，應(yīng)該說明的是表1、表2規(guī)定的是各項的最大允許泄漏電流值正常情況下應(yīng)遠小于該數(shù)值，但是其中還沒有考慮產(chǎn)品本身的質(zhì)量、用電設(shè)備和線路的老化、天氣潮濕和室內(nèi)溫度等因素的影響，隨著設(shè)備使用年限的增長，泄漏電流值還會增大。另外考慮到用電設(shè)備的同期使用系數(shù)，泄漏電流值就會比計算的數(shù)值要小，綜合考慮可按上面數(shù)值的40%估算，這樣基本上可以表示每個住戶在較長時間使用中可出現(xiàn)的最大漏電流值。那么按高峰時期每戶自身的同期使用系數(shù)為0.8計算，其泄漏電流值分別為16.13mA和10.60mA。如果按多層住宅（六層、一梯兩戶）三室二廳加二室二廳一個單元，假設(shè)每戶電源線為BV-3×10mm2、層高3米計算（這時各戶主電流線的泄漏電流約為56×0.3=16.8mA），整個單元的同期使用系數(shù)為0.5計算，這一個單元的總泄漏電流值約為88.59mA。如果按小高層住宅（11層）、一梯兩戶全部為三室二廳計算，其一個單元正常的總泄漏電流值約為180mA。如果按高層（25層）、每層6戶、三個三室二廳、三個二層二廳同期使用系數(shù)為0.3計算，其總進線的累計正常泄漏電流值約為600mA。以上數(shù)值是在比較正常使用中的估算值。在《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB50054-95）第4.4.21條規(guī)定：“為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危險而裝設(shè)的漏電電流動作保護器，其額定動作電流不應(yīng)超過0.5A。”而在《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ/T16-92）第14.3.10條的第七款中規(guī)定：“防止電氣火災(zāi)為300mA?！边@兩個規(guī)范之間存在不同，如果按上面的估算數(shù)值，高層住宅在任何一個規(guī)范中，由一路電源給住宅部分供電，在總進線處設(shè)置漏電保護器都是不可行的。另外一方面，變頻電梯、變頻泵、變頻空調(diào)等都會產(chǎn)生高次諧波，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，家電智能化是一個趨勢，這些設(shè)備中為了提高抗干擾性，利用濾波電容來減小電網(wǎng)中高次諧波對設(shè)備穩(wěn)定性的影響，電容器的兩端分別設(shè)在相線和設(shè)備外殼上（經(jīng)PE線接地），其正常泄漏電流值為：Ic=2πfCU0其中：U0——相線對地標(biāo)稱電壓f——電流頻率C——濾波電容總?cè)萘浚‵）Ic——泄漏電流（A）由式中可以看出，Ic與f、C、U0成正比。U0相對可以視為常量，C與用電設(shè)備有關(guān)，設(shè)備數(shù)量多，C值也大，f的影響必須考慮，電網(wǎng)中存在高次諧波，而住宅每戶的多為單相供電，更容易產(chǎn)生諧波，其中三次諧波的影響最大，當(dāng)三次諧波分量為正常交流正弦波的20%時，其泄漏電流值為正常泄漏電流值的60%。而且隨著電源質(zhì)量的變壞，其泄漏電流值將會大幅增加，十分容易造成漏電保護器誤動作造成停電。這時跳閘的不是戶內(nèi)的開關(guān)，而是進線電箱的主開關(guān)，這樣造成的停電可能使住戶感到十分不解，因為這時戶內(nèi)開關(guān)箱的開關(guān)都處于接通狀態(tài)，卻沒有電了。圖1戶內(nèi)開關(guān)箱示意圖

在《低壓配電設(shè)計規(guī)范》第4.4.22條中規(guī)定：“多級裝設(shè)的漏電電流動作保護器，應(yīng)在時限上有選擇性配合?！币虼?，假設(shè)總進線漏電斷路器沒有延時，那么會有兩種情況會導(dǎo)致漏電斷路器動作，一是住戶的照明路漏電（泄漏電流值超過300mA），會造成進線處漏電保護器動作，而現(xiàn)在居住建筑的照明回路通常不設(shè)漏電保護，所以照明回路故障很容易造成整個供電回路斷電；二是住戶的插座回路漏電（其漏電電流值大于300mA或500mA）或短路，這時也可能導(dǎo)致進線處漏電保護器動作，因為此時哪一個保護裝置動作是看哪一個保護裝置的跳閘速度快，這樣看來整個系統(tǒng)有些敏感，抗干擾性差。所以根據(jù)規(guī)范的要求，為了提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，戶內(nèi)開關(guān)箱也應(yīng)進行調(diào)整，見圖1。圖1的方式1適合于經(jīng)濟型住宅，方式2適合于較高檔的住宅，其中各戶進線主開關(guān)設(shè)置漏電動作電流值為100mA、動作時間小于40ms的漏電保護斷路，而在分支回路設(shè)置漏電動作電流值為30mA、動作時間小于10ms的漏電保護斷路器。如果按正常漏電保護器跳閘誤差時間±20%計算，這種設(shè)置方式從動作電流值和動作時間上都有配合的余量來防止越級動作?？梢苑乐拐彰骰芈泛筒遄芈饭收弦鹂傔M線處的動作，把故障的影響范圍限制在每住戶的自身范圍內(nèi)，而不波及整個單元。根據(jù)上述的改動，在進線處的漏電保護器的相應(yīng)數(shù)值為IΔn=300mA，動作時間0.25s或0.5s，這樣就可以使整個系統(tǒng)在長期內(nèi)保持較高的穩(wěn)定性。由上面的論述可看到，按照現(xiàn)行《住宅設(shè)計規(guī)范》，在戶內(nèi)開關(guān)箱內(nèi)加帶漏電保護功能的斷路器是很必要的，因為原來規(guī)范中上下級保護是根據(jù)開關(guān)的額定電流大小來做相應(yīng)的保護，而現(xiàn)在是同時存在兩種保護，即短路及漏電保護，如果單純是短路保護，按原有方式（即在戶內(nèi)開箱主開關(guān)上不加漏電保護）能有效保護電氣系統(tǒng)。而漏電保護卻有很大不同，筆者建議在戶內(nèi)開關(guān)箱按圖1方式改進應(yīng)該是與現(xiàn)行規(guī)范比較匹配。綜合以上數(shù)據(jù)及分析，對于現(xiàn)行《住宅設(shè)計規(guī)范》中要求在住宅總進線處設(shè)置漏電保護斷路器的規(guī)定，筆者有幾點建議：1．漏電保護斷路器的設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)工程的不同來選擇。

如果是多層住宅或一梯二戶的小高層住宅，因為住戶較少，所以其泄漏電流較小，所以漏電保護斷路器既可以設(shè)在總進線開關(guān)處，也可以設(shè)在總進線配電箱的至各單元的分支開關(guān)上，后一種作法可比前一種作法長期工作可靠性、穩(wěn)定性都比較好。如果是高層住宅、住戶較多時，可改在每個集中計量箱的上一級的開關(guān)上（如其相應(yīng)的線線插接箱的開關(guān)上），如果上一級開關(guān)是主開關(guān)，則把漏電流保護器設(shè)在集中計量箱的主開關(guān)上，同時應(yīng)該對集中計量箱最大分支數(shù)量進行限定，以保證其可靠性。另外根據(jù)上面對泄漏電流的計算，如果住戶過多的話，設(shè)一個回路給住戶供電可能造成其系統(tǒng)不穩(wěn)定或無法工作。所以筆者建議規(guī)范應(yīng)對住戶較多的高層住宅限定每一個回路最大允許用戶數(shù)量，超過這個數(shù)量，應(yīng)增加供電回路，以保證在用電安全性下的長期工作的可靠性和穩(wěn)定性。2．在戶內(nèi)開關(guān)箱的主開關(guān)上設(shè)置漏電保護斷路器。

在上面分析中可以看出，這種作法可以有效限制戶內(nèi)電氣故障的影響范圍，使電力系統(tǒng)更加可靠、穩(wěn)定、而投資并不大。3．在漏電保護斷路器的動作時限應(yīng)有選擇性配合。

如果不進行選擇性配合，就可能出現(xiàn)越級動作，給住戶造成不必要的麻煩和誤解。4.保持漏電保護斷路器向住宅負荷供電的獨立性。

如果住宅中存在電梯負荷、變頻供水泵等可產(chǎn)生高次諧波的公用設(shè)施，那么在總進線斷路器上設(shè)置漏電保護裝