【摘要】：住宅電氣線路不同于企事業單位的電氣線路，它沒有專業電工的維護，而居民往往不懂電氣安全知識，很容易發生電氣事故。住宅建設中的電氣安全問題極為重要。
　　【關鍵詞】：住宅，電氣安全，等電位聯結，漏電保護器
　　一、引言
　　隨著我國經濟的發展，居民對電的需求將越來越高，已從簡單照明型轉入了改善居住環境用電型。例如空調已步入普通百姓家庭，一戶擁有兩、三部空調的現象已很普遍。另一些大功率家用電器設備正逐步被百姓所認識，相信今后也將躍入主流家電行列。諸如電灶、電熱水系統、電取暖系統，它們具有安全、方便、節能、衛生、經濟、環保和功率大等特點。這就要求住宅建設應滿足電氣的安全性和遠期負荷發展的要求。
　　二、電氣設計標準分析
　　我國是個生活用電急劇增長的發展中國家。據有關專家估計，2005年我國居民用電量將達到2700億千瓦，為1996年的2.4倍。我國發電裝機容量和發電量均居世界第二位。但來自電力部門的數據和事實表明，中國居民用電量需求預測近幾年電力供應出現了供大于求的局面。針對以往電氣設計標準中存在的問題，新的國家標準《住宅設計規范》(GB50096－1999)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“電氣線路應采用符合安全和防火要求的敷設方式配線，導線應采用銅線，每套住宅進戶線截面不應小于10mm2，分支回路截面不應小于2.5mm2”；“每套住宅的空調電源插座、電源插座與照明，應分路設計；廚房電源插座和衛生間電源插座宜設置獨立回路”；“衛生間宜作局部等電位聯結”等。但應注意到，這個標準依然是住宅電氣設計中電氣安全的最低要求。考慮到電氣設計要求的安全性、功能性、舒適性和可適應發展性，住宅電氣設計還應有一定的超前意識。
　　
　　中國大陸、香港和美國住宅電氣設計標準的比較
　　
　　注:中國大陸數據錄自《住宅設計規范》GB50096-1999，香港數據錄自1997年香港機電工程署（電力線路規例工作手冊），美國數據錄自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備（120V）,大功率電氣設備（240V）有12KW電炊具一臺;5.5KW烘干器一臺，例2在例1的基礎上，增加了一臺6A、220V空調機;一臺12A、110V空調機;一臺8A、110V垃圾處理機；一臺10A、110V洗碗機。
　　國際上電氣安全技術不斷完善和提高，而一些行之有效的電氣安全基本要求在我國一些地區新建和改建線路規定中卻未見到引入。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。
　　住宅建設已成為我國經濟發展的新的增長點。各地均大量興建住宅和改造舊房，此時更應該總結以往的經驗教訓，在住宅電氣線路設計中，強調以人為本，重視電氣安全，并為遠期負荷的增長充分預留裕量，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。住宅建設的電氣安全性問題主要體現在以下幾點：
　　三.住宅內的電氣線路截面
　　1.家用電器中產生諧波的非線性負荷（如微波爐、氣體放電燈、電子鎮流器等）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荷家用電器的應用較晚，還不夠普及，經驗還不多，尚未充分認識諧波在住宅用電中的危害。
　　2.對住宅線路截面過小引起阻抗增大，影響電壓質量的問題注意不夠，這點在高層建筑內問題尤為突出。
　　線路截面過小的后果是電線發熱加劇，絕緣老化加速，易導致線間短路和接地故障，引起電氣火災和人身電擊事故。而負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備）產生損壞或工作不正常，也能使家用電器內的電動機、變壓器等發熱加劇而縮短壽命，它還能使電氣線路上的斷路器頻繁跳閘、熔斷器經常熔斷，給家庭生活帶來許多不便。
　　從上述可知，發達國家和地區采用較大的住宅電氣線路截面并非是因為他們銅的生產過剩，而是出于對住宅電氣安全的全面和長期的考慮。電源質量問題可參考國際銅業協會（中國）出版的《電源質量問題初探》和《優化電氣設計實踐指南》。
　　還需一提的是分支回路如果較多，當一線路進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。
　　四.住宅內分支回路的數量不應過少
　　我國每戶住宅內照明和插座的分支回路數不應過少。由于分支回路少，每回路所帶的負荷增大，實際等于減少了線路截面，其結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方式和環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。有一經驗數字，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荷，降低其工作溫度，則其絕緣老化延緩，使用壽命可以相應延長，這對減少電氣線路事故是十分有利的。
　　分支回路數量的增加，相當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，住宅內有足夠的分支回路數量，就有條件將產生諧波的非線性負荷電器和對諧波敏感的電器做到分回路供電。這樣非線性負荷諧波電流在其分支回路的阻抗上產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用是必然的趨勢，住宅電氣線路在設計中必須及早注意。
　　五.住宅內的電氣線路應采用銅線
　　現時我國東部地區絕大部分的住宅中均使用銅導線，但在中、西部部分地區依然有在住宅中使用鋁導線的現象。已于99年6月1日實施的國家強制性標準《住宅設計規范》明確要求住宅內應使用銅導線。而參考2000年1月由國務院通過的《建設工程質量管理條理》，對違反國家強制性標準的開發、設計、施工、監理等各方均有嚴厲的處罰。
　　大家都知道鋁線較銅線易于起火，據美國消費品安全委員會（CPCS）統計的火災發生率，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。當大電流通過鋁線接頭時，所產生的I2Rt熱量易發生異常高溫而引燃近旁可燃物質。當線路絕緣損壞發生短路時，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
　　當將鋁線與設備的銅質接線端子相連接時，因鋁的膨脹系數較銅約大36%，當通過電流溫度升高時，鋁線膨脹較多，銅質端子的撐大卻不多，使鋁線受擠壓變形。斷電冷卻后連接處出現空隙，空氣或潮氣乘虛而入，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熱更劇，形成惡性循環，當達到危險高溫時連接處絕緣被熔化，易導致線路短路，甚至引起火災。
　　3、鋁與銅的電解作用
　　鋁為3價，而銅為2價，連接處進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電,使住宅內某一線路斷電，也可能因接觸電阻過大導致線路壓降過大，電氣設備無法正常運行（如熒光燈無法起動），此時需找出故障點，將表面刮凈才能恢復供電或運行。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，火災危險小得多。銅線又較韌，不易折斷。住宅中一般沒有專業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,電氣線路不應采用鋁線而應采用銅線。
　　六.住宅樓內應作等電位聯結
　　現在國際上非常重視等電位聯結的作用，它對用電安全、防雷以及電子信息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范圍的等電位聯結。根據理論分析，等電位聯結作用范圍越小，電氣上越安全。如果在住宅樓的范圍內作等電位聯結，其效果當然遠優于接地。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，將可導電金屬部分用等電位聯結線與接地母排連接而互相導通。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。
　　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。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。由于如此小范圍內的等電位作用，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采用銅線和銅板。等電位聯結這一電氣安全措施并不需復雜昂貴的電氣設備，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采用的專門打入地下的人工接地
　　七.住宅樓內不應采用沒有專用PE線的TN-C系統
　　我國過去常用的TN-C系統不適用于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3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。因此在住宅樓內不應采用TN-C系統，而應采用TN-C-S、TN-S和TT系統。在這些系統中住宅內有專門的PE線，可避免發生這類電氣事故。
　　故障電流以PE線、PEN線等金屬導線為返回電源的通路，電流比較大，常可用熔斷器、斷路器切斷電源來防電擊事故。但在全系統內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線傳導至另一住宅樓，如果住宅樓內不作總等電位聯結，就有可能發生電擊事故。
　　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，必須采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采用接地系統，以與地區的接地系統協調一致。如果采用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10/0.4KV變電所即在住宅樓內，則這棟住宅樓只能采用TN-S系統。因為采用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，而在同一個建筑物內是很難做到兩個分開的接地，維護工作也是困難的。無論采用哪種接地系統都必須按規范要求作前述的等電位聯結。
　　八.住宅樓內應裝設兩級漏電保護器
　　住宅樓內一般應裝設兩級漏電保護器（以下簡稱rcd）。第一級裝設在每戶的插座分支回路上。因插座回路上常接用金屬外殼的手握式和移動式電器，當這類電器發生相線碰外殼接地故障，人體遭受電擊時，往往不能摔脫電器，以至人體通電時間過長而導致死亡。為此在插座回路上一般需裝設對接地故障反應靈敏，能瞬時跳閘的30mArcd,使人體迅速脫離電的接觸。第二級rcd裝設在住宅樓的電源進線處。它的作用是防接地故障火災，這種火災是最常見多發的電氣火災。
　　接地故障因故障電流較小，它常以電弧的形式出現。電弧具有大阻抗，它限制了故障電流，使一般的斷路器，熔斷器不能及時切斷電源，而電弧本身的局部溫度可高達兩、三千攝氏度，很易引燃近旁可燃物質。在電源進線上安裝這一級rcd，可在住宅樓內任一處發生電弧性接地故障時及時動作，避免電氣火災的發生。我國已生產這種防火用的rcd，它只是在塑殼式斷路器內增加漏電動作附件而已。其動作電流約300mA，帶0.3s左右的延時，以與下級rcd在動作時間上有選擇性配合。這兩級rcd分別防范人身電擊和電氣火災事故，對住宅樓電氣安全至關重要。
　　八.結束語
　　社會經濟的發展，推動居民用電的高標準要求。從而對住宅建設的電氣安全性要求更高，更應滿足遠期負荷發展的要求。
　　

　　參考文獻
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