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1淺析現代住宅電氣安全設計(一)□周志敏【摘要】本文論述了等電位聯結的層次劃分及其貫徹執行的深遠意義，闡述了等電位聯結材料的選用和施工技術及測試方法。【關鍵字】等電位聯結材料測試1等電位聯結技術等電位聯結，顧名思義，是“使各外漏可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的電氣連接”。通常把等電位聯結分為三個層次，即總等電位聯結(MaiEquipotentialBonding)、局部等電位聯結(LocalEquipotentialBonding)和輔助等電位聯結(SupplementaryEquipotentialBonding)，即是IEC的最新觀念，也是為了實際工作中好操作，並且不同層次，連接導體面積也不同。總等電位聯結是在建築物每一電源進線及進出建築物的金屬管道、金屬結構構件連成一體，一般有總等電位聯結端子板，由等電位聯結端子板放射連接或鏈結。輔助等電位聯結一般是電氣裝置的某部分接地故障保護不能滿足切斷回路的時間要求時，作輔助等電位聯結，把兩導電部分之間聯結後能滿足降低接觸電壓，滿足R≤50/Ia(R—可同時觸及的外露可導電部分和裝置外可導電部分之間，故障電流產生的電壓降引起接觸電壓的一段線段電阻，單位為歐姆，Ia—切斷故障回路時間不超過5s的保護電器動作電流A)。兩導電部分之間連接後，只要能滿足上式即可。局部等電位聯結一般是在浴室、游泳池、醫院手術室等特別危險場所，發生電氣事故危險性較大，要求更低的接觸電壓，在這些局部範圍內有多個輔助等電位聯結才能達到要求，這種聯結稱之為局部等電位聯結。一般局部等電位聯結也有一個端子板或者成環形。簡單地說，局部等電位聯結可以看成是在局部範圍內的總等電位聯結。現在國際上非常重視等電位聯結的作用，它對用電安全、防雷以及電子資訊設備的正常工作和安全使用都是十分必要的。我們熟悉的安全接地也是等電位聯結，不過它是以大地電位為參考電位的大範圍的等電位聯結。根據理論分析，等電位聯結作用範圍越小，電氣上越安全。如果在住宅樓的範圍內作等電位聯結，其效果當然遠優於接地。所謂總等電位聯結，就是在住宅樓內電源進線配電箱近旁設一銅質接地母排，將下列可導電金屬部分用等電位聯結線與接地母線連接而互相導通如圖1所示。當住宅樓內有人工接地極時，接地極引入線應首先接至接地母排。往往根據國內外電氣事故統計，低壓系統短路大多為相線碰設備外殼、金屬管道結構和大地的接地故障(接地短路)，它能使這些設備外殼、管道、結構帶對地故障電壓導致人身電擊或電氣火災事故，住宅內作總等電位聯結可消除或降低這種故障電壓，其效果勝過單純的接地。因此國際電工標準IEC60364－4－41和發達國家電氣標準以及我國電氣標準都將它規定為電氣安全的基本要求。2浴室被國際電工標準列為電擊危險大的特殊場所。在我國浴室內的電擊事故也屢屢發生。這是因為人在沐浴時遍體濕透，人體阻抗大大下降，沿金屬管道導入浴室的一、二十伏電壓即足以使人發生心室纖維性顫動而死亡。為此在浴室內還需按上述要求作一次等電位聯結。由於如此小範圍內的等電位作用，其故障時的電位差微不足道，有效地保證了人身安全。為保證等電位聯結可靠導通，等電位聯結線和接地母排應分別採用銅線和銅板。等電位聯結這一電氣安全措施並不需複雜昂貴的電氣設備，它所耗用的不過是一些導線，它不象埋在地下的人工接地極易受土壤腐蝕而失效(實際上在實施等電位聯結的同時也實現了接地，因它所聯結的水管和基礎鋼筋等本身已起到低電阻長壽命的接地作用)，它在保證電氣安全上的作用遠勝我們過去習慣採用的專門打入地下的人工接地。在發達國家不要求住戶打入人工接地，但住宅樓內如不作總等電位聯結和浴室內的局部等電位聯結，當地供電公司也以電氣上不安全為由拒絕供電。2等電位聯結用材料等電位聯結線及端子板推薦採用銅質材料，是因為其導電性和強度都比較好，但用銅材料與基礎鋼筋或地下的鋼材管道相連接時，應充分注意，銅和鐵具有不同的電位，由於土壤中的水分及鹽類形成電解液，而形成原電池，產生電化學腐蝕，基礎鋼筋和鋼管就會被腐蝕掉，因此在土壤中，應避免使用銅線或帶銅皮的鋼線作為聯結線，如果用銅線作聯結線也應用放電間隙與管道鋼容器或基礎鋼筋相連接。與基礎鋼筋連接時，建議聯結線選用鋼材，這種鋼材最好也用混凝土保護，連接部位應採用焊接，並在焊接處作以相應的防腐保護，這樣與基礎鋼筋的電位基本一致，不會形成電化學腐蝕，在與土壤中鋼管等連接時，也應採取防腐措施，如選用塑膠電線或鉛包電線或電纜。3微電子設備的等電位微電子設備的等電位聯結，在現代住宅中是至關重要的，有些資料把其定位為輔助等電位聯結範疇，也有將其定義為局部等電位連接的範疇，總而言之微電子設備的等電位聯結有其特殊性，其區別於其他用電設備的等電位聯結。其等電位聯結線必須通過過電壓保護器與等電位端子板相聯結，而不能直接與等電位端子板連接。其連接方式如圖2所示。4等電位聯結的測試在用電設備投入之前，對等電位用的管夾、端子板、聯結線、有關接頭、截面和整個；路徑要作一次全的檢查和檢驗。等電位的有效性必須通過測試證實，我國的《等電位聯結安裝》(97SD567)國際中，提出的3歐姆的阻值要求，是參考的德國標準，也為等電位的有效性提出了量化的標準，實際工作上容易執行。在國外有專門測試等電位聯結的儀器和設備，我國目前的測試只能按圖3的方法來測試等電位3聯結的有效性。(責任編輯：李宏顏)淺析現代住宅電氣安全設計(二)□周志敏摘要：文中結合我國的《低壓配電設計規範》及我國現代住宅採用的TN－C、TN－S、TN－C－S、TT主流配電系統，分析了各配電系統的優缺點及其適用範圍，並對其應用中應注意事項和應採取的安全措施作以論述關鍵字：配電系統接地特點措施1概述建築電氣的低壓配電系統的接地關係到低壓用戶的人身和財產安全，以及電氣設備和電子設備的安全穩定運行，低壓配電系統通常包括系統接地和保護接地。系統接地是系統電源某一點的接地，這個點通常是電源(變壓器、發電機)的中性點，系統地的主要作用是使系統正常運行，比如：當發生雷擊時，地面瞬變電磁場使低壓配電線路感應幅值很高的衝擊電壓，做系統接地後由於雷電流的對地泄放降低了線路瞬態過電壓，從而減輕了線路絕緣被擊穿的危險。如果不做系統接地，當電源幹線發生一相接地故障時，由於接地故障電流小，電源處接地故障保護往往難以檢測出故障，使故障持續存在，這時另外兩相對地電壓將上升為線電壓，這將對單相設備的對地絕緣造成損害，引發電氣事故。而保護接地是配電系統負荷側金屬的電氣設備外殼和敷設用的金屬套管、線槽等電氣裝置外露導電部分的接地如未做保護接地，故障電壓可達系統的相電壓；做了保護接地後故障電壓僅為PE線和接地電阻(RA)上的電壓降，大大的低於相電壓，接地電阻(RA)還為故障電流Id提供返回電源的通路，使保護電器及時切斷電源，從而起到防電擊和防電氣火災的保護作用。目前住宅建築電氣設計選用較多的接地系統有TN、TT系統，為此本文分別對TN、TT系統作以分析。2TN系統2.1TN系統TN系統的電源端中性點直接接地，用設備金屬外殼、保護零線與該中性點連接，這種方式簡稱保護接零或接零制。按中性線(工作零線)與保護線(保護零線)的組合情況TN系統又分以下三種形式：2.1.1TN－C系統在TN－C系統中，由於PNE線兼起PE線和N線的作用，節省了一根導線，但在PEN線上通過三相不4平衡電流I，其上有電壓降IZPEN使電氣裝置外露導電部分對地帶電壓。三相不平衡負荷造成外殼帶電壓甚低。並不會在一般場所造成人身事故，但它可能對地引起火花，不適宜醫院、電腦中心場所及爆炸危險場所。TN－C系統不適用於無電工管理的住宅樓，這種系統沒有專用的PE線，而是與中性線(N線)合為一根PEN線，住宅樓內如果因維護管理不當使PEN線中斷，電源220V對地電壓將如圖1所示經相線和設備內繞組傳導至設備外殼，使外殼呈現220V對地電壓，電擊危險很大。另外PEN線不允許切斷(切斷後設備失去了接地線)，不能作電氣隔離，電氣檢修時可能因PEN對地帶電壓而引起人身電擊事故。TN－C系統中，不能裝RCD(剩餘電流動作保護器)，因此當發生接地故障時，相線和PEN線的故障電流在電流互感器中的磁場互相抵消，RCD將檢測不出故障電流而不動作，因此在住宅樓內不應採用TN－C系統。2.1.2TN－S系統在TN－S系統中，工作零線N和保護零線PE從電源端中性點開始完全分開，PE線平時不通過電流，只在發生接地故障時通過故障電流，故外露導電部分平時對地不帶電壓比較安全，但需要增加一根導線，由於設備外殼保護零線PE，正常工作時漏電開關無剩餘電流，所以在相同短路保護靈敏度不夠時，可裝設漏電開關來保護單相接地。RCD對接地故障電流有很高的靈敏度，即使接觸220V時，也能在數十毫秒的時間內切斷以毫安培計的故障電流，使人免於電擊事故，但它只能對其保護範圍內的接地故障起作用，不能防止從別處傳導來的故障電壓引起的電擊事故。2.1.3TN－C－STN－C－S是TN－C和TN－S兩種系統的組合，如圖2所示；第一部分是TN－C系統，第二部分是TN－S系統，分介面在N線X與PE線的連接點。該系統一般用在建築物有區域變電所供電引來的場所，進戶線之前採用TN－C系統，進戶處作重複接地，進戶後變成TS－S系統，TN－C－S系統介於以上兩者之間。根據《低壓配電設計規範》有關條文，建築電氣設計選用TN系統時應作等電位聯結，消除自建築外沿PEN線或PE線竄入的危險故障電壓，同時減少保護電器動作不可靠帶來的危險及有利於消除外界電磁場引起的干擾，改善裝置的電磁相容性能。3TT系統TT系統的電源端中性點直接接地，用電設備金屬外殼用保護地線接至與電源接地點無關的接地極。TT系統正常運行時，用電設備金屬殼電位為零，當電氣設備一相碰殼時，則短路電流較TN系統小，通常不足以使相間路保護裝置動作。當人體偶然觸及帶電部分時危險較大，當在幹線首端及用電設備處裝有RCD時可保證安全。當變壓器中性點和用電設備處接地電阻為4歐姆時，單相短路電流為LH=220/(4＋4)=275A(線路阻抗不計)。不論幹線首端或用電設備處，當熔斷器溶絲電流較大或自動開關暫態脫扣器整定電流較大時，均不能可靠動作。所以TT系統內往往不能採用熔斷器、低壓短路器作接地故障保5護而需採用漏電保護器。TT系統還有一個特點是中性線N與保護地線PE無一點電氣聯接，即中性點接地與PE線接地是分開的，所以不存在外部危險故障電壓沿著PE進入建築招致電擊事故發生。在TT系統內每棟住宅樓各有其專用的接地極和PE線，各棟樓的PE線互不導通，故障電壓不致自一住宅樓傳導至另一住宅樓。但TT系統以大地為故障電流返回電源的通路，故障電流小，必須採用對接地故障反應靈敏的漏電保護器來防人身電擊。這些系統各有優缺點，需按具體情況選用。如果住宅樓由供電部門以低壓供電，應按供電部門的要求採用接地系統，以與地區的接地系統協調一致。如果採用TN－C－S系統，應注意從住宅樓電源進線配電箱開始即將PEN線分為PE線和中性線，使住宅樓內不再出現PEN線，這是因為PEN線因通過負荷電流而帶有電位，容易產生雜散電流和電位差的緣故。如果供電部門以10KV電壓給住宅樓供電，且10/04KV變電所即在住宅樓內，則這棟住宅樓只能採用TN－S系統。因為採用TN－C－S系統將在住宅樓內出現PEN線；TT系統則要求設置分開的工作接地和保護接地，而在同一個建築內是很難做到兩個分開的接地，維護工作也是困難的。無論採用哪種接地系統都必須按規範要求作前述的等電位聯結。(責任編輯：李宏毅)6從香港一住宅電氣設計實例談起蓋娟吳洪柱山東省濱州地區規劃設計研究院隨著中國加入世貿組織日期的臨近，作為電氣設計人員，將面臨新技術，新思維的挑戰，我們只有集思廣益，取長補短，主動吸取國內外設計理念，不斷的豐富自己，才能提高自己的設計水平。沒有比較，就找不出差距，就不會有提高。下面結合香港一具體實例作一下比較。國際銅業協會刊物上的一則香港住宅電氣設計實例如下：一兩室一廳住宅，面積約40m2，電源線路為單相240V系統。住宅共設7分支回路：照明2回路，5A；客廳空調機