杜廣朝，吳景良

（1.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004；2.開(kāi)封市市政管理處，河南 開(kāi)封 475001）

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，改善居住環(huán)境的空調(diào)、電取暖設(shè)備，提高生活質(zhì)量的電廚具（洗碗機(jī)、微波爐、電磁爐、電烤爐）以及浴室電器等越來(lái)越多地進(jìn)入居民家庭，家用電器的種類(lèi)、數(shù)量不斷增加，用電負(fù)荷量日益加大，用電安全保護(hù)問(wèn)題顯得十分重要。 在現(xiàn)實(shí)生活中，由于供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工的缺陷，以及居民室內(nèi)裝修對(duì)供電線(xiàn)路的不合理改動(dòng)，造成安全隱患，導(dǎo)致觸電事故和火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。 居民住宅樓的觸電事故常常是因?yàn)槭覂?nèi)用電線(xiàn)路安全保護(hù)接地沒(méi)有落實(shí)、室內(nèi)各種用電設(shè)備外殼不能保護(hù)接地而引起觸電事故[1]。 本文試從不同接地方式低壓配電系統(tǒng)的分析入手，對(duì)住宅室內(nèi)用電線(xiàn)路安全保護(hù)問(wèn)題作初步探討。

1 住宅配電系統(tǒng)接地方式

低壓配電系統(tǒng)按接地方式一般分為3 類(lèi)，即TT、TN 和IT 系統(tǒng)，強(qiáng)制性規(guī)范《住宅電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》明確提出住宅配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用TT、TN-C-S或TN-S 接地方式，并進(jìn)行等電位連接。原先合乎規(guī)范要求的TN-C 系統(tǒng)已不再使用于住宅低壓配電系統(tǒng)。

1.1 保護(hù)接地方式供電系統(tǒng)

保護(hù)接地系統(tǒng)方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，也稱(chēng)TT 系統(tǒng)。 第一個(gè)符號(hào)T 表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號(hào)T 表示負(fù)載設(shè)備外露、不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接連接，電氣設(shè)備的金屬外殼均各自單獨(dú)接地，該接地點(diǎn)與系統(tǒng)接地點(diǎn)無(wú)關(guān)。 在TT 系統(tǒng)中，負(fù)載的所有接地均稱(chēng)為保護(hù)接地（如圖1 所示）。 這種供電系統(tǒng)，當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線(xiàn)碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時(shí)，由于有接地保護(hù)，可以明顯減少觸電的危險(xiǎn)性。 但是，低壓斷路器（自動(dòng)開(kāi)關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對(duì)地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓[2]。 當(dāng)漏電電流比較小時(shí)，即使有熔斷器，也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)。

圖1 保護(hù)接地（TT）系統(tǒng)Fig.1 Protective grounding(TT) system

1.2 TN 方式供電系統(tǒng)

TN 系統(tǒng)適用于中性點(diǎn)接地的三相四線(xiàn)制的低壓系統(tǒng)。 該系統(tǒng)將電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)公共的保護(hù)線(xiàn)（PE 線(xiàn)）或保護(hù)中性線(xiàn)（PEN 線(xiàn)）與系統(tǒng)中性點(diǎn)相連接地（如圖2 所示）。 在TN 系統(tǒng)中，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí)，短路電流經(jīng)外殼和零線(xiàn)構(gòu)成回路，回路中相線(xiàn)、零線(xiàn)和設(shè)備外殼阻抗很小，短路電流很大，令線(xiàn)路上的熔斷器迅速熔斷，切除故障。 根據(jù)保護(hù)線(xiàn)與中線(xiàn)的組合形式，TN 系統(tǒng)分為T(mén)N－C 系統(tǒng)、TN－S 系統(tǒng)和TN－C－S 系統(tǒng)。

圖2 TN 系統(tǒng)發(fā)生單相碰殼時(shí)短路電流通路Fig.2 Short-circuit current of single-phrase earth of TN system

TN－C 系統(tǒng)A 把中性線(xiàn)N 與保護(hù)線(xiàn)PE 合為一根PEN 線(xiàn)，如圖3 所示。 由于TN-C 系統(tǒng)A 中采用的是保護(hù)接零， 即用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與PEN 有良好的導(dǎo)線(xiàn)連接。 當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，由于PEN 線(xiàn)阻抗小，較大的短路電流使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，反應(yīng)靈敏度高。 但由于TN－C 系統(tǒng)A 需要依靠PEN 線(xiàn)中的不平衡電流來(lái)維持三相電壓的平衡，所以TN-C 系統(tǒng)A 一般適用于三相負(fù)荷較平衡的場(chǎng)合。 目前，住宅用戶(hù)大部分是單相用戶(hù)，難以實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷的平衡，PEN 中將有較大的、不穩(wěn)定的不平衡電流流過(guò)，而且大量家電設(shè)備在使用中產(chǎn)生的高次諧波也疊加在中性線(xiàn)N 上，使中性線(xiàn)接地電位偏移。 一旦PEN 發(fā)生斷路故障或PEN 線(xiàn)接觸電阻增大，中性點(diǎn)電位將嚴(yán)重地偏移，使家電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的金屬外殼帶電，電擊事故的發(fā)生。 而且接地故障最易引發(fā)電氣火災(zāi)。 所以新規(guī)范中已明確規(guī)定住宅供電已不再使用TN-C 系統(tǒng)。

圖3 TN－C 系統(tǒng)AFig.3 TN－C system A

TN－S 系統(tǒng)B 的中性線(xiàn)N 與保護(hù)線(xiàn)PE 是分開(kāi)的，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接在PE 線(xiàn)上，如圖4 所示，一般當(dāng)住宅樓內(nèi)有獨(dú)立變壓器時(shí)，便采用TN-S系統(tǒng)B。 由于TN-S 系統(tǒng)B 中性線(xiàn)N 與保護(hù)接地線(xiàn)PE 除在變壓器中性點(diǎn)共同接地外，兩線(xiàn)從變壓器低壓母線(xiàn)處便分開(kāi)了，所以與TT 系統(tǒng)一樣，不管中性點(diǎn)N 是否帶電，PE 線(xiàn)均不帶電,與PE 線(xiàn)連接的設(shè)備外殼同樣均不會(huì)帶電。而且在TN-S 系統(tǒng)B 中，當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，通過(guò)PE 線(xiàn)接地電流較大，一般熔斷器、斷路器都能及時(shí)動(dòng)作，切斷電源（靈敏度高）。因此TN-S 接地系統(tǒng)B 明顯提高了使用安全性。 在用戶(hù)配電箱內(nèi)，PE 線(xiàn)與接地線(xiàn)排的總接地端子板連接。

圖4 TN－S 系統(tǒng)BFig.4 TN－S system B

TN-C-S 系統(tǒng)C （如圖5 所示） 有一點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線(xiàn)與接地點(diǎn)連接，系統(tǒng)中前一部分線(xiàn)路的中性線(xiàn)N 與保護(hù)線(xiàn)是合一的。 第二部分是TN-S 系統(tǒng)C，即N 與PE 線(xiàn)是分開(kāi)的。 采用TN-C-S 系統(tǒng)C 時(shí)，當(dāng)中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)分開(kāi)（通常在住宅進(jìn)戶(hù)處）后，就不能再合并（中性線(xiàn)的絕緣水平應(yīng)與相線(xiàn)相同）。 因此，在住宅中采用TN-C-S 系統(tǒng)C，實(shí)際上就成了TN-S 系統(tǒng)C。 也即PEN 線(xiàn)在進(jìn)入用戶(hù)配電箱后，配電箱內(nèi)分開(kāi)設(shè)置了N 端子板和PE 端子板，N 與PE 線(xiàn)進(jìn)入住宅，便互相分開(kāi)，不再有任何電氣連接了。

圖5 TN-C-S 系統(tǒng)CFig.5 TN－C－S system C

2 城市住宅電氣等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)是防止觸電危險(xiǎn)的一項(xiàng)重要安全措施，可大幅度地降低在接地情況下人所遭受的接觸電壓。

2.1 總等電位聯(lián)結(jié)（NEB）

總等電位聯(lián)結(jié)的作用在于降低建筑物內(nèi)間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差，并消除來(lái)自建筑物外經(jīng)電氣線(xiàn)路和各種金屬管道引入的危險(xiǎn)電壓故障的危害。通過(guò)配線(xiàn)箱近旁的總等電位聯(lián)結(jié)端子板（接地母排），將下列導(dǎo)電部分互相連通：進(jìn)線(xiàn)配線(xiàn)箱的PE 母排，公用設(shè)施的金屬管道（如上、下水，熱力，煤氣等管道），建筑物金屬結(jié)構(gòu)鋼筋，人工接地的接地極引線(xiàn)等。建筑物每一電源進(jìn)線(xiàn)都應(yīng)做總等電位聯(lián)結(jié)，每個(gè)總等電位聯(lián)結(jié)板的端子應(yīng)互相連通。

在做總等電位連接后，TN 系統(tǒng)中的重復(fù)接地的接地極，已處在總等電位聯(lián)結(jié)區(qū)之外，規(guī)定接地電阻值已無(wú)意義[3]。 因?yàn)樽≌脩?hù)全在總等電位連接區(qū)內(nèi)，人身所能遇到、因接地故障引起的接觸電擊電壓由PE 線(xiàn)的電壓降決定， 已與有無(wú)重復(fù)接地?zé)o關(guān)。 建筑物的鋼筋和各種公用設(shè)施的金屬管道本身就是良好的接地體（接地電阻不到1Ω），已經(jīng)起到了比重復(fù)接地更好的作用。 通過(guò)分析，做等電位連接后，PE 線(xiàn)上的電壓降，僅為重復(fù)接地的1／3-l／4。

2.2 局部等電位連接

根據(jù)我國(guó)國(guó)情，一般住宅的衛(wèi)生間往往兼有浴室的功能，因此衛(wèi)生間內(nèi)均設(shè)有淋浴設(shè)備。 由于是嚴(yán)重潮濕場(chǎng)所，在洗浴時(shí)，身體電阻降低，會(huì)使電擊的危險(xiǎn)性大大增加，因而衛(wèi)生間成為住宅中最容易有觸電危險(xiǎn)的地方。 衛(wèi)生間做局部等電位連接的目的，是在局部范圍內(nèi)將人體可同時(shí)觸及的有可能同時(shí)出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓差的不同導(dǎo)電部分再作一次連接，可使故障電流引起的電壓降更小、接觸電壓低于接觸的限壓值。 衛(wèi)生間的局部等電位連接，將下列導(dǎo)電部分互相連通：PE 母線(xiàn)或PE 干線(xiàn)、 公用設(shè)施的金屬管道、建筑物的鋼筋網(wǎng)和金屬結(jié)構(gòu)等部分。

電擊造成人身傷害事件的發(fā)生，是由于出現(xiàn)了危險(xiǎn)的間接接觸電壓。 建筑物接地目的，就是為了減少接觸電壓，而在現(xiàn)代住宅建筑施工中，須按規(guī)范要求進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。 這樣便能獲得相當(dāng)?shù)偷慕佑|電阻，極大地降低接觸電壓。 進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)后，還可以消除建筑物外沿PE 線(xiàn)竄入的危險(xiǎn)故障電壓，消除電磁場(chǎng)干擾，減少保護(hù)器動(dòng)作不可靠所帶來(lái)的危害，并具有防雷電等功能。 另外，通常情況下，衛(wèi)生間是電擊危險(xiǎn)最大的地方，而采用了局部等電位后，就將身體有可能接觸到的任何導(dǎo)電部分作了等電位連接， 使故障電流引起的電壓降更小。而且《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定：衛(wèi)生間內(nèi)應(yīng)改防濺插座；在淋浴區(qū)域內(nèi)（淋浴區(qū)及距深盆沿0.6 m 內(nèi)） 嚴(yán)禁設(shè)置插座； 換氣扇接線(xiàn)盒應(yīng)距地2.25 m以上等，使住宅用戶(hù)使用更為安全。

3 合理布置住宅電氣

由于電氣布置不合理，導(dǎo)致居民住宅的火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生， 給其生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不可估量的損失，必須引起高度重視。

3.1 合理安裝配電盤(pán)

住宅進(jìn)戶(hù)線(xiàn)進(jìn)入配電盤(pán)， 盤(pán)上裝有熔斷器，在熔斷器中安裝有保險(xiǎn)絲。 當(dāng)通過(guò)保險(xiǎn)絲的電流超過(guò)允許的安全數(shù)值時(shí)它就會(huì)熔斷。熾熱的熔珠掉落，易引燃物品。 因此，不能將配電盤(pán)布置在堆放有可燃物品處的上方。 應(yīng)根據(jù)家庭最大用電量來(lái)合理選用保險(xiǎn)絲。 當(dāng)選用的保險(xiǎn)絲符合要求但又經(jīng)常熔斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因，并清除隱患，切不可隨意更換粗保險(xiǎn)絲或用銅絲、鐵絲、鋁絲代替。 對(duì)單相電度表的選擇，也要參照用電總功率，只要保證用電時(shí)通過(guò)它的總電流不超過(guò)電表自身的額定電流就可以了。 有條件的家庭，宜安裝合格的空氣開(kāi)關(guān)或漏電保護(hù)裝置。 當(dāng)用電量超負(fù)荷或發(fā)生人員觸電等事故時(shí)，它們可以及時(shí)動(dòng)作并切斷電流，以防止觸電事故的發(fā)生。

3.2 用電負(fù)荷對(duì)電線(xiàn)的要求

根據(jù)用電負(fù)荷對(duì)電線(xiàn)的要求，按照建設(shè)部制定并實(shí)施的新住宅標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，每套住宅用戶(hù)的進(jìn)戶(hù)線(xiàn)橫截面不應(yīng)小于10 mm2。 對(duì)普通家庭而言，燈具宜采用1.5 mm2的電線(xiàn)，插座用2.5 mm2的電線(xiàn)。 安裝空調(diào)等大功率電器的線(xiàn)路， 則應(yīng)單獨(dú)走一路4 mm2的線(xiàn)路。 對(duì)于廚房， 因難以預(yù)料用電設(shè)備的發(fā)展，除設(shè)置較以往多一些插座外，其供電回路的容量也應(yīng)適當(dāng)放大。 視住宅面積大小，其配電線(xiàn)路選為BV－3*4 mm2。 在具體選用住宅電纜電線(xiàn)時(shí)，一般住戶(hù)進(jìn)戶(hù)開(kāi)關(guān)選32A 或40A，其進(jìn)戶(hù)線(xiàn)截面不小于6 mm 鋼芯絕緣線(xiàn)，通常設(shè)計(jì)為BV－3X10 mm2。 室內(nèi)的配線(xiàn)不小于2.5 mm2。 住宅線(xiàn)路必須這樣，才能保證在安全允許負(fù)荷下工作，否則，電線(xiàn)處于超負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)， 容易使電線(xiàn)絕緣層的老化速度加快，如果電線(xiàn)芯放出的熱量使絕緣層的溫度超過(guò)250℃，電鈕就會(huì)著火， 進(jìn)而由電器起火而引發(fā)住宅火災(zāi)。因此，對(duì)電線(xiàn)的選擇必須考慮到住宅中安全用電容量，然后再加以確定。

3.3 合理的住宅布線(xiàn)

合理的家居布線(xiàn)是家庭安全舒適生活的基本保證，應(yīng)滿(mǎn)足4 項(xiàng)要求：一是保證使用者的安全性；二是保證居住者所擁有的家用電器都可以正常使用；三是確保使用方便；四是電器線(xiàn)路的各項(xiàng)配置應(yīng)有一定的超前性，以保證在住宅使用壽命內(nèi)可以適應(yīng)居住者不斷變化的用電需求[4]。 對(duì)于住宅的整個(gè)用電線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，建議設(shè)置5 個(gè)以上的回路，同時(shí)根據(jù)使用面積進(jìn)行配置。 照明回路可走兩路或多路；電源插座走三至四路；廚房和衛(wèi)生間各走一獨(dú)立回路；空調(diào)走兩至三路（一個(gè)空調(diào)回路最多帶兩臺(tái)空調(diào)）。 這樣，一旦某一線(xiàn)路發(fā)生短路或出現(xiàn)其他問(wèn)題時(shí)，可使停電的范圍小，不會(huì)影響住宅中其他線(xiàn)路的正常工作，既方便又安全。

為了保證安全用電，住宅中插座的數(shù)量也應(yīng)具有“超前”意識(shí)，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：住宅中插座數(shù)量不應(yīng)少于12 個(gè)，但這只是保障基本要求，在參考發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的電氣標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，推薦室內(nèi)的墻上固定插座數(shù)量，臥室（每間）電源插座4 組，空調(diào)插座1 組；廚房電源插座5 組，排氣扇插座1 組；走廊電源插座2 組；陽(yáng)臺(tái)電源插座1 組。 每組插座為一個(gè)單相二孔和一個(gè)單相三孔組合。 為防止兒童觸電，對(duì)兒童容易觸摸到的插座，應(yīng)選用帶有保險(xiǎn)擋片的安全插座，電冰箱、空調(diào)器應(yīng)使用各自獨(dú)立、帶保護(hù)接地的三芯插座；衛(wèi)生間潮濕度大，不宜安裝普通插座，而應(yīng)選用防濺水型插座，以防觸電。 在布線(xiàn)過(guò)程中，應(yīng)遵循“火線(xiàn)進(jìn)開(kāi)關(guān)，零線(xiàn)進(jìn)燈頭”的原則。 插座接線(xiàn)應(yīng)做到“左零右火，接地在上”的原則。

一般家庭認(rèn)為， 家用電器已安裝了接地保護(hù)線(xiàn)，再安裝漏電保護(hù)器就沒(méi)有意義了，這種想法是錯(cuò)誤的。 因平日里人們很少對(duì)接地保護(hù)線(xiàn)做安全檢查，在家用電器因電源插座接觸不良造成不能正常工作、需要對(duì)電源插座進(jìn)行檢修時(shí)，只檢查插頭與插座的零線(xiàn)和相線(xiàn)是否接觸良好，而對(duì)接地保護(hù)線(xiàn)接觸不良、人觸及家用電器就會(huì)造成觸電卻沒(méi)有引起重視。 也有一些家庭對(duì)所使用的家用電器沒(méi)有采取接地保護(hù)，這樣就會(huì)更危險(xiǎn)了[5]。 若在家庭中安裝了漏電保護(hù)器，家用電器就得到了保護(hù)，安全用電也就得到了保障。

4 結(jié)論

目前人們對(duì)住宅設(shè)計(jì)的要求, 已從原來(lái)的滿(mǎn)足需要型向電氣化、舒適化、功能全、美觀(guān)安全方面轉(zhuǎn)化。 作為住宅設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，電氣設(shè)計(jì)也有了很大發(fā)展。 住宅電氣涉及居民安全，為了保證居民生活質(zhì)量、提高居民生活水平，在住宅電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)增強(qiáng)安全意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，積極采取安全保護(hù)措施，保護(hù)居民的生命健康。

參考資料：

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