住宅建設(shè)應(yīng)滿足電氣安全和遠(yuǎn)期負(fù)荷增長要求

1、住宅建設(shè)應(yīng)滿足電氣安全和遠(yuǎn)期負(fù)荷增長要求摘要：住宅電氣線路不同于企事業(yè)單位的電氣線路，它沒有專業(yè)電工的維護(hù)，而居民往往不懂電氣安全知識，很容易發(fā)生電氣事故。 關(guān)鍵詞：住宅 電氣安全 遠(yuǎn)期負(fù)荷 增長要求 概 述 住宅電氣線路不同于企事業(yè)單位的電氣線路，它沒有專業(yè)電工的維護(hù)，而居民往往不懂電氣安全知識，很容易發(fā)生電氣事故。 我國是個生活用電急劇增長的發(fā)展中國家。據(jù)有關(guān)專家估計，2005年我國居民用電量將達(dá)到2700億千瓦，為1996年的2.4倍。我國發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界第二位。但來自電力部門的數(shù)據(jù)和事實(shí)表明，近幾年電力供應(yīng)出現(xiàn)了供大于求中國居民用電量需求預(yù)測 的局面。目前，我國供電部門已經(jīng)

2、開始走向市場經(jīng)濟(jì)，為增加社會用電量，于98年初廢除了限制用電的各項(xiàng)規(guī)定，并表示在今后的幾年內(nèi)將逐步取消用電貼費(fèi)。其實(shí)無論從節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的角度來看，電都是最佳能源。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民對電的需求將越來越高，已從簡單照明型轉(zhuǎn)入了改善居住環(huán)境用電型。例如空調(diào)已步入普通百姓家庭，一戶擁有兩、三部空調(diào)的現(xiàn)象已很普遍。另一些大功率家用電器設(shè)備正逐步被百姓所認(rèn)識，相信今后也將躍入主流家電行列。諸如電灶、電熱水系統(tǒng)、電取暖系統(tǒng)，它們具有安全、方便、節(jié)能、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和功率大等特點(diǎn)。然而我國一些地區(qū)的電氣線路設(shè)計往往片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約，線路容量的設(shè)計偏低，就象瓶頸一樣制約著居民的用電，更談不上適應(yīng)居民用電

3、負(fù)荷增長的需要。現(xiàn)在我國的人均用電量僅相當(dāng)于世界平均用電水平三分之一。近年來，由于居民夏季使用空調(diào)，一些樓房的線路不堪重負(fù)，頻繁跳閘，給居民的生活和工作帶極大的不便。更嚴(yán)重的是電氣線路長期過載，導(dǎo)致絕緣下降，電氣事故不斷發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計我國電氣火災(zāi)已躍居火災(zāi)起因的第一位。為此國家不得不耗費(fèi)巨資對現(xiàn)有住宅線路進(jìn)行改造。住宅的暗埋電氣線路是難以更換或增加的，它必須一步到位，滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的需要。由于生活水平的提高和家用電器的不斷增多和更新，遠(yuǎn)期負(fù)荷是很難估算的，我們只能借鑒國外經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國情來合理設(shè)計我國住宅的電氣線路。針對以往電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題，新的國家標(biāo)準(zhǔn)住宅設(shè)計規(guī)范(GB500961999)

4、于1999年6月1日起正式施行，它在某些條款上有了很大提高，如它明確要求“電氣線路應(yīng)采用符合安全和防火要求的敷設(shè)方式配線，導(dǎo)線應(yīng)采用銅線，每套住宅進(jìn)戶線截面不應(yīng)小于10mm2，分支回路截面不應(yīng)小于2.5mm2”；“每套住宅的空調(diào)電源插座、電源插座與照明，應(yīng)分路設(shè)計；廚房電源插座和衛(wèi)生間電源插座宜設(shè)置獨(dú)立回路”；“衛(wèi)生間宜作局部等電位聯(lián)結(jié)” 等。但應(yīng)注意到，這個標(biāo)準(zhǔn)依然是住宅電氣設(shè)計中電氣安全的最低要求。考慮到電氣設(shè)計要求的安全性、功能性、舒適性和可適應(yīng)發(fā)展性，住宅電氣設(shè)計還應(yīng)有一定的超前意識。 中國大陸、香港和美國住宅電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的比較注: 中國大陸數(shù)據(jù)錄自住宅設(shè)計規(guī)范GB50096-1999

5、，香港數(shù)據(jù)錄自1997年香港機(jī)電工程署（電力線路規(guī)例工作手冊），美國數(shù)據(jù)錄自NEC1999年版例1和例2。其中例1為建筑面積139M2的住宅，擁有照明和小家用電氣設(shè)備（120V）,大功率電氣設(shè)備（240V）有12KW電炊具一臺;5.5KW烘干器一臺，例2在例1的基礎(chǔ)上，增加了一臺6A、220V空調(diào)機(jī);一臺12A、110V空調(diào)機(jī);一臺8A、110V垃圾處理機(jī)；一臺10A、110V洗碗機(jī)。國際上電氣安全技術(shù)不斷完善和提高，而一些行之有效的電氣安全基本要求在我國一些地區(qū)新建和改建線路規(guī)定中卻未見到引入。這些都將在我國新住宅線路和舊住宅改造包線路中留下一些不安全因素。 為提高住宅功能質(zhì)量，規(guī)范商品住宅

6、市場，保障住宅消費(fèi)者的利益，國家建設(shè)部制定了商品住宅性能認(rèn)定管理辦法。商品住宅根據(jù)住宅的適用性能、安全性能、耐久性能、環(huán)境性能和經(jīng)濟(jì)性能劃分等級，按照商品住宅性能評定方法和標(biāo)準(zhǔn)由低至高劃分為“A”、“2A”、“3A”三級。其中有關(guān)電氣方面的評定指標(biāo)請見附錄一。住宅建設(shè)已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長點(diǎn)。各地均大量興建住宅和改造舊房，此時更應(yīng)該總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在住宅電氣線路設(shè)計中，強(qiáng)調(diào)以人為本，重視電氣安全，并為遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長充分預(yù)留裕量，以滿足住戶今后幾十年安全用電的要求，不再蹈今日被迫改造線路的覆轍。一、電氣線路截面應(yīng)滿足電氣安全和遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展的要求 我國一些住宅電氣線路選用過小，除對遠(yuǎn)期負(fù)

7、荷估計不足外，還有以下一些原因：1.我國迄今沒有載流量標(biāo)準(zhǔn)，而一些制造商提供的載流量則偏大，較國際電工標(biāo)準(zhǔn)的載流量約大20%，而設(shè)計中又多未考慮多回線路并列暗敷時相互發(fā)熱而導(dǎo)致載流量的降低，這些因素使所選的線路截面更加偏小。我國決定將國際電工委員會IEC 60364-5-523標(biāo)準(zhǔn)等同采用為國家標(biāo)準(zhǔn)，該工作已上報國家技術(shù)監(jiān)督局。 2.家用電器中產(chǎn)生諧波的非線性負(fù)荷（如微波爐、氣體放電燈、電子鎮(zhèn)流器等）日益增多。消除諧波危害的有效措施是減少回路阻抗，國外采用較大截面線路可以減少回路阻抗。我國家庭中非線性負(fù)荷家用電器的應(yīng)用較晚，還不夠普及，經(jīng)驗(yàn)還不多，尚未充分認(rèn)識諧波在住宅用電中的危害。 3.對住

8、宅線路截面過小引起阻抗增大，影響電壓質(zhì)量的問題注意不夠，這點(diǎn)在高層建筑內(nèi)問題尤為突出。 線路截面過小的后果是電線發(fā)熱加劇，絕緣老化加速，易導(dǎo)致線間短路和接地故障，引起電氣火災(zāi)和人身電擊事故。而負(fù)載電流中諧波份量過大又使一些對諧波敏感的家用電器（例如家用電腦和某些電子設(shè)備）產(chǎn)生損壞或工作不正常，也能使家用電器內(nèi)的電動機(jī)、變壓器等發(fā)熱加劇而縮短壽命，它還能使電氣線路上的斷路器頻繁跳閘、熔斷器經(jīng)常熔斷，給家庭生活帶來許多不便。 從上述可知，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)采用較大的住宅電氣線路截面并非是因?yàn)樗麄冦~的生產(chǎn)過剩，而是出于對住宅電氣安全的全面和長期的考慮。二.住宅內(nèi)分支回路的數(shù)量不應(yīng)過少 我國每戶住宅內(nèi)照明

9、和插座的分支回路數(shù)也過少。由于分支回路少，每回路所帶的負(fù)荷增大，實(shí)際等于減少了線路截面，其結(jié)果同樣是線路溫升的增加。我們知道線路載流量是指某一敷設(shè)方式和環(huán)境溫度條件下線路在允許工作溫度時通過的電流。此允許工作溫度是相對于其正常絕緣壽命而言的。例如PVC絕緣的允許工作溫度為70，工作溫度超過70，線路絕緣并不損壞，只是絕緣壽命相對縮短而已。有一經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，PVC絕緣工作溫度每超過允許工作溫度8，其使用壽命約減少一半。但70并非PVC絕緣的最合適的溫度，我們在使用中如減少負(fù)荷，降低其工作溫度，則其絕緣老化延緩，使用壽命可以相應(yīng)延長，這對減少電氣線路事故是十分有利的。帶烘干功能的洗衣機(jī) 分支回路數(shù)量的

10、增加，相當(dāng)于減少每回路的阻抗，這對降低住宅諧波電壓，減少諧波危害也是十分有利的。還需說明，住宅內(nèi)有足夠的分支回路數(shù)量，就有條件將產(chǎn)生諧波的非線性負(fù)荷電器和對諧波敏感的電器做到分回路供電。這樣非線性負(fù)荷諧波電流在其分支回路的阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓降就不可能危害另一回路的敏感電器。家用電腦之類對諧波敏感的電器在今后的推廣應(yīng)用是必然的趨勢，住宅電氣線路在設(shè)計中必須及早注意這一問題。電源質(zhì)量問題可參考國際銅業(yè)協(xié)會（中國）出版的電源質(zhì)量問題初探和優(yōu)化電氣設(shè)計實(shí)踐指南。還需一提的是分支回路如果較多，當(dāng)一線路進(jìn)行檢修或因故跳閘時，停電的范圍小，對家庭生活造成不便的影響也較小。三.住宅中插座數(shù)量不應(yīng)過少 我國住

11、宅內(nèi)的插座數(shù)量也偏少，為此居民不得不亂拉電線加接插座板。由于居民缺乏電氣安全知識，多用雙芯單層絕緣絞線來接插座板。這種電線沒有護(hù)套，易因擠壓損傷而破環(huán)絕緣，又因不注意加接PE線（接地線），使所接家用電器不能接地。而插座板則多為不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局公布99年第1季度對插頭插座的抽查結(jié)果顯示，有近四成產(chǎn)品不合格。其接觸壓力和接觸面積均不足，負(fù)荷電流稍大插座板即因接觸不良而產(chǎn)生異常高溫。因此，亂拉電線，在住宅內(nèi)常引起人身電擊和電氣火災(zāi)事故。發(fā)達(dá)國家為避免亂接電線，對戶內(nèi)插座數(shù)量作出了嚴(yán)格的規(guī)定。如在美國規(guī)定家用電器電源線長達(dá)1.8m，其國家電氣法規(guī)（NEC）就規(guī)定墻上兩插座點(diǎn)間的距離不

12、得超過3.6m，一個家用電器如不能自左側(cè)接插座，定能自右側(cè)接插座，如圖1所示。我們應(yīng)總結(jié)多年來亂拉電線引起許多電氣事故的教訓(xùn)，在住宅內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加插座的數(shù)量。圖1 美國NEC規(guī)定的墻上插座數(shù)量 增加回路、插座的數(shù)量，花費(fèi)的投資是很有限的，即使一套二室戶全按前表中的香港標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計電氣線路，經(jīng)估算，其投資較我國偏低標(biāo)準(zhǔn)電氣線路投資的增加僅950元，即不過一套住宅總投資93,750元的1%。但換來的卻是幾十年長期住宅生活的電氣安全和家用電器的使用方便有效和免遭意外損壞，并且不必?fù)?dān)心若干年后會更換電氣線路，引起諸多麻煩。所以從長遠(yuǎn)看，實(shí)際上不是多花了錢而是節(jié)省了錢。住宅內(nèi)的電度表和開關(guān)是易于更換的，這類設(shè)

13、備的規(guī)格可按近期負(fù)荷確定，但線路截面，每戶分支回路數(shù)和插座數(shù)量必須適當(dāng)預(yù)留發(fā)展裕量，做到一步到位，滿足幾十年內(nèi)負(fù)荷增大和電氣安全的要求。四.住宅內(nèi)的電氣線路應(yīng)采用銅線 現(xiàn)時我國東部地區(qū)絕大部分的住宅中均使用銅導(dǎo)線，但在中、西部部分地區(qū)依然有在住宅中使用鋁導(dǎo)線的現(xiàn)象。已于99年6月1日實(shí)施的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)住宅設(shè)計規(guī)范明確要求住宅內(nèi)應(yīng)使用銅導(dǎo)線。而參考2000年1月由國務(wù)院通過的建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l理，對違反國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)、設(shè)計、施工、監(jiān)理等各方均有嚴(yán)厲的處罰。 大家都知道鋁線較銅線易于起火，據(jù)美國消費(fèi)品安全委員會（CPCS）統(tǒng)計的火災(zāi)發(fā)生率，鋁線為銅線的55倍，鋁線起火多的原因不在鋁線本身而

14、在鋁線的接頭，簡述為下： 1、鋁線表面極易氧化 如將鋁線表面的氧化層刮凈，它能在幾秒鐘內(nèi)又形成新的氧化層，雖然厚度僅3-6, 卻具有很高的電阻，且能隨時間的增長而增大。當(dāng)大電流通過鋁線接頭時，所產(chǎn)生的I2Rt熱量易發(fā)生異常高溫而引燃近旁可燃物質(zhì)。當(dāng)線路絕緣損壞發(fā)生短路時，這一鋁線接頭的高電阻又能限制短路電流，使線路上的斷路器、熔斷器等過流保護(hù)電器不能及時切斷電源，這又增加了線路短路起火的危險性。 2、鋁與銅的不同膨脹系數(shù)當(dāng)將鋁線與設(shè)備的銅質(zhì)接線端子相連接時，因鋁的膨脹系數(shù)較銅約大36%，當(dāng)通過電流溫度升高時，鋁線膨脹較多，銅質(zhì)端子的撐大卻不多，使鋁線受擠壓變形。斷電冷卻后連接處出現(xiàn)空隙，空氣或

15、潮氣乘虛而入，鋁線表面被氧化或腐蝕，使接觸電阻增大，再通過電流時連接處發(fā)熱更劇，形成惡性循環(huán)，當(dāng)達(dá)到危險高溫時連接處絕緣被熔化，易導(dǎo)致線路短路，甚至引起火災(zāi)。 3、鋁與銅的電解作用 鋁為3價，而銅為2價，連接處進(jìn)入潮濕氣后就形成局部電池，使鋁腐蝕，這也增加了接觸電阻。 4、氯化氫的不利影響 如由于線路過載或上述連接不良等原因使鋁線連接處的溫度超過75，而又持續(xù)較長的時間，PVC絕緣將分解出氯化氫氣體，此氣體能腐蝕鋁線表面，增加了接觸電阻。除起火危險外，鋁線可能因表面氧化，接觸電阻過大而不導(dǎo)電,使住宅內(nèi)某一線路斷電，也可能因接觸電阻過大導(dǎo)致線路壓降過大，電氣設(shè)備無法正常運(yùn)行（如熒光燈無法起動），

16、此時需找出故障點(diǎn)，將表面刮凈才能恢復(fù)供電或運(yùn)行。而鋁線較脆，拆裝中容易折斷，其再接是十分困難的，這些都給不懂電氣的居民帶來許多麻煩。 與鋁線相比，銅線不易氧化和腐蝕，火災(zāi)危險小得多。銅線又較韌，不易折斷。住宅中一般沒有專業(yè)人員檢測線路中存在的事故隱患，因此為保證住宅的電氣安全,電氣線路不應(yīng)采用鋁線而應(yīng)采用銅線。五.住宅樓內(nèi)應(yīng)作等電位聯(lián)結(jié) 現(xiàn)在國際上非常重視等電位聯(lián)結(jié)的作用，它對用電安全、防雷以及電子信息設(shè)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(lián)結(jié)，不過它是以大地電位為參考電位的大范圍的等電位聯(lián)結(jié)。根據(jù)理論分析，等電位聯(lián)結(jié)作用范圍越小，電氣上越安全。如果在住宅樓的范圍

17、內(nèi)作等電位聯(lián)結(jié)，其效果當(dāng)然遠(yuǎn)優(yōu)于接地。所謂總等電位聯(lián)結(jié)，就是在住宅樓內(nèi)電源進(jìn)線配電箱近旁設(shè)一銅質(zhì)接地母排，將下列可導(dǎo)電金屬部分用等電位聯(lián)結(jié)線與接地母排連接而互相導(dǎo)通如下圖所示。當(dāng)住宅樓內(nèi)有人工接地極時，接地極引入線應(yīng)首先接至接地母排。 根據(jù)國內(nèi)外電氣事故統(tǒng)計，低壓系統(tǒng)短路大多為相線碰設(shè)備外殼、金屬管道結(jié)構(gòu)和大地的接地故障（接地短路），它能使這些設(shè)備外殼、管道、結(jié)構(gòu)帶對地故障電壓導(dǎo)致人身電擊或電氣火災(zāi)事故，住宅內(nèi)作總等電位聯(lián)結(jié)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(biāo)準(zhǔn)IEC60364-4-41和發(fā)達(dá)國家電氣標(biāo)準(zhǔn)以及我國電氣標(biāo)準(zhǔn)都將它規(guī)定為電氣安全的基本要求。 浴室被國際電工

18、標(biāo)準(zhǔn)列為電擊危險大的特殊場所。在我國浴室內(nèi)的電擊事故也屢屢發(fā)生。這是因?yàn)槿嗽阢逶r遍體濕透，人體阻抗大大下降，沿金屬管道導(dǎo)入浴室的一、二十伏電壓即足以使人發(fā)生心室纖維性顫動而死亡。為此在浴室內(nèi)還需按上述要求作一次等電位聯(lián)結(jié)。由于如此小范圍內(nèi)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(lián)結(jié)可靠導(dǎo)通，等電位聯(lián)結(jié)線和接地母排應(yīng)分別采用銅線和銅板。等電位聯(lián)結(jié)這一電氣安全措施并不需復(fù)雜昂貴的電氣設(shè)備，它所耗用的不過是一些導(dǎo)線，它不象埋在地下的人工接地極易受土壤腐蝕而失效（實(shí)際上在實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)的同時也實(shí)現(xiàn)了接地，因它所聯(lián)結(jié)的水管和基礎(chǔ)鋼筋等本身已起到低電阻長壽命的接地作用

19、），它在保證電氣安全上的作用遠(yuǎn)勝我們過去習(xí)慣采用的專門打入地下的人工接地。在發(fā)達(dá)國家不要求住戶打入人工接地，但住宅樓內(nèi)如不作總等電位聯(lián)結(jié)和浴室內(nèi)的局部等電位聯(lián)結(jié)，非但甲方不予驗(yàn)收，當(dāng)?shù)毓╇姽疽惨噪姎馍喜话踩珵橛删芙^供電。六.住宅樓內(nèi)不應(yīng)采用沒有專用PE線的TN-C系統(tǒng) 我國過去常用的TN-C系統(tǒng)不適用于無電工管理的住宅樓，這種系統(tǒng)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(nèi)如果因維護(hù)管理不當(dāng)使PEN線中斷，電源220V對地電壓將如圖3所示經(jīng)相線和設(shè)備內(nèi)繞組傳導(dǎo)至設(shè)備外殼，使外殼呈現(xiàn)220V對地電壓，電擊危險很大。因此在住宅樓內(nèi)不應(yīng)采用TN-C系統(tǒng)，而應(yīng)采用TN-C-S、T

20、N-S和TT系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中住宅內(nèi)有專門的PE線，可避免發(fā)生這類電氣事故。在TN-C-S和TN-S系統(tǒng)內(nèi)，接地故障電流以PE線、PEN線等金屬導(dǎo)線為返回電源的通路，電流比較大，?？捎萌蹟嗥鳌嗦菲髑袛嚯娫磥矸离姄羰鹿省５谌到y(tǒng)內(nèi)PE線和PEN線是連通的，這樣一住宅樓的故障電壓可沿PE線和PEN線傳導(dǎo)至另一住宅樓，如果住宅樓內(nèi)不作總等電位聯(lián)結(jié)，就有可能發(fā)生電擊事故。 在TT系統(tǒng)內(nèi)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(dǎo)通，故障電壓不致自一住宅樓傳導(dǎo)至另一住宅樓。但TT系統(tǒng)以大地為故障電流返回電源的通路，故障電流小，必須采用對接地故障反應(yīng)靈敏的漏電保護(hù)器來防人身電擊。這些系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，需按具體情況選用。如果住宅樓由供電部門以低壓供電，應(yīng)按供電部門的要求采用接地系統(tǒng)，以與地區(qū)的接地系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。如果采用TN-C-S系統(tǒng)，應(yīng)注意從住宅樓電源進(jìn)線配電箱開始即將PEN線分為PE線和中性線，使住宅樓內(nèi)不再出現(xiàn)PEN線，這是因?yàn)镻EN線因通過負(fù)荷電流而帶有電位，容易產(chǎn)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