高會賓 劉洪成

（1.天津中電華利電器科技集團有限公司，天津 300300；2.天津久安集團有限公司，天津 301500）

在三相四線制的配電系統(tǒng)中，一旦發(fā)生中性線斷線（即“斷零”）的故障，可能會發(fā)生某一相或兩相上所接的大量單相設(shè)備燒毀的情況。這是因為在中性線的斷點之后，原接于不同相序的單相設(shè)備變成了串聯(lián)之后接于線電壓之間。按照分壓的原則，若阻抗大的一組設(shè)備分壓足夠高，則可能因此而絕緣損壞或燒毀或發(fā)生火災(zāi)?！皵嗔恪钡暮蠊鞘謬乐氐?，這一點，王厚余先生在《低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗》（中國電力出版社，2003.6）第十五章中做了詳細介紹，這里不再贅述。

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ 16-2008）第10.8.11 條規(guī)定：“住宅配電箱（分戶箱）的進線端應(yīng)裝設(shè)短路、過負荷和過、欠電壓保護電器。分戶箱宜設(shè)在住戶走廊或門廳內(nèi)便于檢修、維護的地方?！币话阏J為，對家用電器來說，過電壓造成的危害要遠遠大于欠電壓，且市場上同時具有過、欠壓脫扣功能的微型斷路器僅ABB 有S260NA+AVM帶異常電壓保護的單相和三相完整系列產(chǎn)品，可選擇余地較小而造價亦較高，再加上各地區(qū)對規(guī)范的執(zhí)行力度不盡相同，故過、欠壓斷路器鮮有使用，一般僅選用過壓脫扣附件。

天津地區(qū)的一般做法是單相進線過壓斷路器安裝在電度表箱內(nèi)，電度表之后，選用同時斷開中性極（即2P）的微斷；北京地區(qū)則不同，一般將過壓斷路器安裝在分戶配電箱內(nèi)。三相進線則根據(jù)不同的供電方式，過壓斷路器的相數(shù)選擇和安裝位置亦有不同。

對高低壓供配電線路其結(jié)線方式一般有放射式結(jié)線、樹干式結(jié)線和環(huán)形結(jié)線。套用此概念，若把住宅戶內(nèi)配電箱看做一獨立“配電系統(tǒng)”，也有放射式與樹干式配電方式。

1 放射式配電

放射式配電方式，即戶內(nèi)只安裝一臺配電箱，所有用電設(shè)備均從該配電箱內(nèi)引出獨立的配電線路，任意回路出現(xiàn)故障，均不影響其他線路的正常使用，供電可靠性較高，加工生產(chǎn)亦較簡單。如圖1所示。

圖1 戶內(nèi)配電箱系統(tǒng)

配電箱主開關(guān)選用了ABB 導(dǎo)軌產(chǎn)品S260 系列微斷，并帶有異常電壓保護附件（若產(chǎn)品無過欠壓配套附件時，只安裝過壓附件）。該方案由于主開關(guān)之后至N排仍有一段公共N 線，雖然線路很短，但有兩個接點，依然存在“斷零”危險，故在主開關(guān)處安裝過電壓保護裝置只能夠保護前端線路由于“斷零”或變壓器接錯相等故障引起的危害。該配電箱由于插座回路均選用了帶剩余電流動作保護的微型斷路器（下簡稱漏電微斷），成本較高，有時所選用的元件廠家并沒有三相帶過電壓保護的系列產(chǎn)品，故有時也采用負荷按相分組，每組設(shè)置一臺單相帶過壓保護功能的微斷，可適當降低成本，同時漏電保護功能不受影響（見圖2）。

圖2 戶內(nèi)配電箱系統(tǒng)

與圖1不同的是該方案主開關(guān)選用了4 極漏電微斷，而按相分開的三組設(shè)備之前各設(shè)置一臺單相過電壓保護微斷，這樣，主開關(guān)之后到N排的一段線路也納入了過電壓的保護范圍，不在存在保護死區(qū)。

該方案能夠?qū)崿F(xiàn)全部單相設(shè)備漏電與過電壓的保護，是一種相對完善的設(shè)計。但該配電箱在加工時需設(shè)置4 段N排，即主開關(guān)和3 臺過壓開關(guān)均應(yīng)設(shè)置獨立的N排，各出線回路需接至相應(yīng)的N排上，否則過壓開關(guān)將失去過電壓保護作用。戶內(nèi)配電箱箱體會過大影響美觀，在有限的空間內(nèi)設(shè)置4 段N排并非易事，此即該方案的不足之處。

以上兩種方案在單層大戶型住宅和小戶型復(fù)式公寓均有成功運行的工程案例，但不適用于大戶型躍層式住宅及多層別墅，若采用上述方案將會造成施工布線困難和管線的浪費。這時，可采用樹干式或與放射式結(jié)合的配電方式。

2 樹干式配電

樹干式配電的示意圖如圖3所示。

圖3 樹干式配電系統(tǒng)示意圖

樹干式配電一般是首層配電箱進線開關(guān)為三相，各層配電箱分別接至其中一相；三相設(shè)備從首層主開關(guān)后直接引出（示意圖未畫出）。由于各分支配電箱為單相進線，故應(yīng)在分支配電箱進線開關(guān)處設(shè)置過電壓保護，三相進線總開關(guān)選用普通斷路器即可。

3 混合式配電

混合式即樹干式與放射式的結(jié)合，即總配電箱安裝在首層，本層設(shè)備以放射式的方式從該箱引出配電回路，分層配電箱安裝在相應(yīng)各層并分別引出配電回路。

當分支配電箱采用單相供電時，過壓保護裝置宜設(shè)置在各分層配電箱進線開關(guān)處或總配電箱出線開關(guān)處，配電總箱進線開關(guān)不再設(shè)置過電壓保護，如圖4所示。

圖4 某別墅配電箱系統(tǒng)圖

圖4所示的系統(tǒng)圖為天津“中國藝術(shù)家”聚集區(qū)別墅某戶型首層配電箱，采用“按層分相”設(shè)計方案，三相設(shè)備從首層配電箱引出，每層設(shè)主開關(guān)，帶過壓保護；二、三層各有分支箱，單相出線。為減少配電級數(shù)，分支配電箱進線開關(guān)選用了負荷隔離開關(guān)，見圖5、圖6。

圖5 某別墅二層配電箱系統(tǒng)圖

圖6 某別墅三層配電箱系統(tǒng)圖

該設(shè)計方案的過電壓保護方式與圖2所示方案基本相同。由上圖還可以看出，該方案設(shè)計的三相負荷并不平衡，故在配電箱加工或施工安裝時應(yīng)注意三相相序的輪換。

不論是采用放射式供電或是混合式供電，分支配電箱應(yīng)盡量采用單相供電，以簡化配電系統(tǒng)，減少N 線干線上的接點，最大程度的避免“斷零”故障的發(fā)生。

4 結(jié)論

以上簡單討論了住宅的過電壓保護方案，基本實現(xiàn)了全部線路的過電壓保護。但目前過壓斷路器的脫扣值多在280V±5%,即最低脫扣值也要266V,比220V尚高出21%，若負載為白熾燈，則其壽命會大大縮短，但不會馬上燒壞，這體現(xiàn)了過電壓的“潛伏性”和“隱蔽性”。也就是說，電壓已經(jīng)超出正常范圍，但未達到保護元件動作值，此時對設(shè)備的危害是縮短壽命而不是馬上燒毀，這種情況還難以發(fā)現(xiàn)。所以，王厚余先生說：根據(jù)國外經(jīng)驗，防“斷零”燒設(shè)備事故不能用開關(guān)型防護電器切斷電源的方法來防止，只能在線路的選用和敷設(shè)上采取各種措施，盡量減少“斷零”的發(fā)生來防止“斷零”燒毀設(shè)備[1]。

但隨著電源技術(shù)的發(fā)展，由以前的變壓器加穩(wěn)壓管式電源發(fā)展到今天的開關(guān)電源，對大部分使用開關(guān)電源的設(shè)備的輸入電壓放寬了要求。一般的開關(guān)電源電壓輸入范圍在220V±20%，即輸入電壓最高可放寬至264V，接近過電壓保護元件的最低脫扣值，在一定程度上放大了過電壓保護作用和保護范圍，但仍未能達到保護脫扣上限值294V。

所以說安裝了過電壓保護裝置，并不一定在所有的過電壓故障發(fā)生時能夠完全保護用電設(shè)備，只是避免了大面積的用電設(shè)備同時快速燒毀。故過電壓保護只是一種 “相對保護”，是一種減小危害的保護措施。同時，安裝了過電壓保護裝置，由于用戶的“非專業(yè)性”，用戶和供電部門即建立了“信任關(guān)系”，過電壓的“隱蔽性”引起的設(shè)備縮短壽命的風(fēng)險就由廣大用戶分擔(dān)了。

[1] 低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗[M],中國電力出版社,2003.6.

[2] 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范,JGJ 2008,16.