住宅總進線設置漏電保護裝置問題的探討

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

關鍵字：住宅改造電氣設計以人為本現(xiàn)行的《住宅設計規(guī)范》（GB50096—1999）是1999年6月1日起施行的，規(guī)范中的第七款規(guī)定“每幢住宅的總電源進線斷路器，應具有漏電保護功能”，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?！庇捎陔姎饩€路和用電設備中都存在泄漏電流，除了因為電氣線路和用電設備自身的絕緣水平不同，或多或少的自身泄漏電流外，還包括導線、設備的絕緣老化或損壞；電動機或電器的故障；建筑物可導電液體滲透；導電灰塵引起的設備漏電等。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的電氣系統(tǒng)起到分斷、隔離，進而避免電氣火災。也可以避免其它火災造成電氣設備及其線路起火而導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備的泄漏電流估算值。由此可見，所有的用電設備及表1220V/380V單相及三相線路埋地、沿墻敷設、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備名稱型式泄漏電流（mA）日光燈安全在金屬構件上上0.1安裝在木質或混凝凝土構件上0.02家用電器手推或Ⅰ級設備<0.75固定式Ⅰ級設備<3.5Ⅱ級設備<0.25Ⅰ級電熱設備<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（mAA）二室二廳泄漏電流值（mAA）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遠小于該數(shù)值，但是其中還沒有考慮產品本身的質量、用電設備和線路的老化、天氣潮濕和室內溫度等因素的影響，隨著設備使用年限的增長，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《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-95）第條規(guī)定：“為減少接地故障引起的電氣火災危險而裝設的漏電電流動作保護器，其額定動作電流不應超過0.5A?！倍凇睹裼媒ㄖ姎庠O計規(guī)范》（JGJ/T16-92）第14.3.10條的第七款中規(guī)定：“防止電氣火災為300mA。”這兩個規(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、變頻空調等都會產生高次諧波，隨著微電子技術的發(fā)展，家電智能化是一個趨勢，這些設備中為了提高抗干擾性，利用濾波電容來減小電網中高次諧波對設備穩(wěn)定性的影響，電容器的兩端分別設在相線和設備外殼上（經PE線接地），其正常泄漏電流值為：Ic=2πfCU0其中：U0——相線對地標稱電壓f——電流頻率C——濾波電容總容量（F）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與用電設備有關，設備數(shù)量多，C值也大，f的影響必須考慮，電網中存在高次諧波，而住宅每戶的多為單相供電，更容易產生諧波，其中三次諧波的影響最大，當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的開關，而是進線電箱的主開關，這樣造成的停電可能使住戶感到十分不解，因為這時戶內開關箱的開關都處于接通狀態(tài)，卻沒有電了。圖1戶內開關箱示意圖

在《低壓配電設計規(guī)范》第條中規(guī)定：“多級裝設的漏電電流動作保護器，應在時限上有選擇性配合?！币虼?，假設總進線漏電斷路器沒有延時，那么會有兩種情況會導致漏電斷路器動作，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。所以根據規(guī)范的要求，為了提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，戶內開關箱也應進行調整，見圖1。圖1的方式1適合于經濟型住宅，方式2適合于較高檔的住宅，其中各戶進線主開關設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，而不波及整個單元。根據上述的改動，在進線處的漏電保護器的相應數(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《住宅設計規(guī)范》，在戶內開關箱內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開關的額定電流大小來做相應的保護，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（即在戶內開箱主開關上不加漏電保護）能有效保護電氣系統(tǒng)。而漏電保護卻有很大不同，筆者建議在戶內開關箱按圖1方式改進應該是與現(xiàn)行規(guī)范比較匹配。綜合以上數(shù)據及分析，對于現(xiàn)行《住宅設計規(guī)范》中要求在住宅總進線處設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置位置應根據工程的不同來選擇。

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在總進線開關處，也可以設在總進線配電箱的至各單元的分支開關上，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上（如其相應的線線插接箱的開關上），如果上一級開關是主開關，則把漏電流保護器設在集中計量箱的主開關上，同時應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。另外根據上面對泄漏電流的計算，如果住戶過多的話，設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．在戶內開關箱的主開關上設置漏電保護斷路器。

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、變頻供水泵等可產生高次諧波的公用設施，那么在總進線斷路器上設置漏電保護裝