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城中村及老旧小区安全用电改造建议

更新时间:2022-05-12 13:38:24 编辑:电气设计网

0 引言

  随着我国经济水平的提高,以及新技术、新产品的不断应用,新建小区住宅的用电安全得到了较大的提升。与此同时,我国依然存在大量的老旧小区,这些小区的配电系统大多依照上世纪的标准设计,尽管供电公司后期会对其进行扩容升级改造,但与现行规范要求依然有所差距。

  鉴于此,本文对某城市的几个老旧小区的低压配电系统进行采样调查。通过调查数据来分析老旧小区存在的电气安全问题,并探讨可行的改造方案。

1 老旧小区及城中村低压配电系统现状

  通过对上世纪90年代左右建造的老旧小区低压配电系统进行了一定的调查,相关调查图片如图1~4所示。对调查数据进行整理、归纳可知,样本小区低压配电系统的现状特性如表1~2所示。由表1~2可知,大多数样本老旧小区均存在一定的用电安全隐患,其低压配电系统需要及时改造。

2 低压配电系统的接地形式

  2.1老旧小区及城中村低压配电系统的接地形式根据低压配电系统的接地形式不同,其电击防护的性能与采取的措施也不同。由表1可知,样本小区住宅建筑物的低压总进线大多有做重复接地,但没有分出PE线。

  由表2可知,住户套内普遍没有设置PE导体,Ⅰ类家用电气设备的金属外壳基本悬空。综上可知,样本老旧小区的低压配电系统接地形式如图5所示。

  图5中,系统电源侧中性点直接接地,中性导体与保护导体合一,设备处电气装置的外露可导电部分未接地。此时系统的接地形式表面上为不完整的TN-C式,实际上已经构成了另一种接地形式,即TT式。关于TT式,无论IEC标准还是国标均不采用,文献3的研究团队对室外Ⅱ类电气设备(路灯)采用TT式的电击防护性能进行过长期实验,该文献表明,室外场所路灯配电采用的TT式目前尚受限于双重绝缘的可靠性而不适于推广,在现实应用中,室内场所Ⅱ类电气设备(如双重绝缘的台灯)对TT式也有所表现,但配线时需要将PE线布置到设备插座处,以防Ⅱ类设备在后期使用时被Ⅰ类设备替换而引起电击危险。由此可知,TT式中必须要求电气产品为Ⅱ类设备,这与实际应用中大多数家用电器为Ⅰ类设备是不相符的。

  2.2 TT系统的用电安全分析及改造方案

  对于TT系统(图6),当发生相线对设备金属外壳绝缘失效时,设备金属外壳的接触电压约为230V。由于设备的PE端子悬空,故障电流接近为零,即使是回路首端额定剩余电流为30mA的RCD也不能检测。该危险故障电压将长期潜伏,直到电击发生,且RCD可靠动作后才终止。此时,尚应不考虑RCD的故障率和人体的摆脱阈(5mA)。由此可知,TT系统具有较大的用电安全隐患,不适用于住宅低压配电系统。

  对图6所示接地形式进行改造,从进线电源重复接地处引出一根PE导体,形成TN-C-S系统,如图7所示。由文献5的分析数据可知,此时发生接地故障时设备金属外壳的接触电压将略<115V,故障电流通常可达数百安培。

  该电流足以使末端回路上的保护开关动作,及时切断故障电源,而针对故障电流较小和用电不慎的情况,RCD的使用增加了电流保护范围。因此,TN-C-S系统中设备金属外壳危险接触电压的持续时间大大缩短,安全性得到较大的提高。对于老旧住宅建筑而言,由于单独设置的重复接地系统通常未与建筑物基础结构钢筋网连通(对于旧式建筑而言,也较难连通),且这类建筑物大多数无总等电位联结,因此,若该类建筑物低压配电采用TN-C-S系统,当变配电房接地网对地电位上升时,由于建筑物内天然等电位条件不足,可能存在PE导体传导高电位引起电击的情况,而TT式则可以避免PE导体传导高电位的风险。由此可知,图7中所示TN-C-S系统通常多用于现浇楼板结构的住宅,而在老旧小区低压配电系统改造时,宜根据建筑结构特点选用TN-C-S系统或TT系统。当采用TT式时,需要在进线总箱处增设一个延时型RCD,与末端回路的RCD形成两级剩余电流保护,以减少单个RCD因故障拒动造成的不良影响。

3 RCD的使用和卫浴间的电击防护

3.1RCD的选择和使用

  RCD根据动作机构的原理可分为电子式和电磁式;根据对剩余电流波形检测能力的不同可分为AC型、A型、B型以及新近推出的F型。

  但根据对国内建材市场的调查,现售产品基本均为电子式AC型RCD,其他类型RCD或造价较高、或国产化程度不高和使用经验不足,暂时尚不具备在家居低压配电系统大量推广的条件,因此,本文仅讨论电子式AC型RCD的用法。电子式RCD,其可靠工作电压为AC50V[6],由于接地故障通常发生于设备处,且接地故障时设备处的相地电压通常较低(可能<50V),因此建议将电子式RCD安装于远离设备的回路首端处。当RCD设置于回路末端时,如热水器插头处设置的10mA电子式RCCB(无过流保护的RCD),由于通常只有较大的短路电流才会引起电压跌落,因此需特别注意要将RCCB与回路首端的瞬时脱扣器配合使用。

  另外,应认识到RCD不能检测PE导体为高电位时产生的电击电流的问题,因此对于电击风险较高的场所,尚应增加其他附加防护措施(如局部等电位联结、双重绝缘、安全特低电压供电等)。而当RCD作为唯一的附加电击防护手段且条件允许时,宜采取两级漏电保护或者两个RCD串联(考虑RCD自身的故障率)的接线方式。与此同时,RCD产品需要维护人员定期对其进行测试,大多数品牌要求定期测试的时间为每月一次,个别品牌最长可达6个月一次。

3.2卫浴间的电击防护

  卫浴间属于封闭、潮湿场所,具有电击危险大、发现救援困难等特点。因此,卫浴间的电击防护是住宅低压配电的重要内容。

  局部等电位联结可以极大的限制接触电压,文献5的分析结果显示,卫浴间的局部等电位联结可将接触电压降低至12V甚至9V左右,且局部等电位联结具备造价低、取材方便、工作可靠等优点,是一种提高用电安全的实用手段。但根据部分国内不同地域的建筑电气同行提供的实际实施情况可知,即使是新建住宅,装修时进行局部等电位联结的少之又少。究其原因,主要是业主不重视、家装师傅不会接、器具无PE端子三个方面,即有理论基础,但施工条件不足。对于老旧小区而言,翻新卫浴间,在地板、墙内埋设等电位均衡线,施工难度更大,且若施工不当,甚至可能适得其反。因此,在具备施工条件的状态下,应按相关规范图集对卫浴间增设局部等电位联结;若施工条件不足,建议临时考虑采取其他可行的电击防护方案。

  GB16895.13-2012/IEC60364-7-701∶2006《低压电气装置第7-701部分:特殊装置或场所的要求装有浴盆或淋浴的场所》认为,采用塑料护套的金属管道,只要在其所处的场所是不容易接近的、且未被连接到并不是它们本身所连接的易于接近的可导电部分上时,则不需要局部的辅助等电位联结。

  尽管实际条件并不完全满足上述要求,但笔者认为,比起局部等电位的施工条件不足而无作为的情况,采用双重绝缘与RCD配合的方式是目前相对可行的。但改造时应注意以下几个方面,第一,减少进入卫浴间的电气设备,只保留照明和浴霸等少数必需的电气装置,且应采用Ⅱ类装置;第二,对照明、浴霸的配电线路采取带绝缘护套导线沿顶板穿绝缘塑料管通长无接头敷设;第三,对进入卫浴间的电源应共用一个回路,且采用RCD进行保护;第四,对进入卫浴间的金属管道,应采用PVC管进行替换;第五,与卫浴间相临房间的隔墙上不应或尽量避免安装开关、插座面板,敷设的线路应沿墙靠近顶板端穿绝缘塑料管通长无接头敷设,埋设深度应控制远离卫浴间墙面;第六,文献9的分析数据显示,RCD存在对于盆浴的人身安全保护盲区,因此此时依然需要做局部等电位联结。而对于有金属采暖管道的情况,也需要设置局部等电位联结。

4 其他方面的问题

  关于配电总箱进线电源的闪电电涌保护,应根据现行规范选型设置SPD。当低压进线为架空导线直接引入时,宜改造为电缆穿金属管或金属铠装埋地引入(建议埋地敷设距离宜≥15m)。而建筑物外部防雷设施也应根据现行规范进行检查和改造,限于篇幅,此处不做展开。关于电气火灾监控,尽管规范并无要求,但考虑到老旧小区的防火能力有限,因此在有条件时,可考虑增设电气火灾监控等设备。

  除以上所述外,对于施工不规范、断路器选型与线路不匹配、线路老化破损、私搭私接等情况也应及时进行改造。

5 对低压配电系统末端施工的建议

  关于住宅建筑低压配电系统末端施工的建议:

  由于配电系统末端的施工水平和质量直接关系到居民的用电安全,而我国现阶段低压配电系统的末端施工主要由装修工人完成,如果具体实施人员的专业水平有限、安全认识不足,即使规范对电击防护的要求再科学、周密,最后也落不到实处。因此,建议行业组织与地方有关部门对建筑装修电工、物业电工人员采取国家免费定期培训、考核以及持证上岗的政策;同时采取设计单位对低压配电系统末端设计、施工实施审核、验收负责制,从制度上保障居民住宅配电系统的规范性和安全性。

6 结束语

  综上可知,老旧小区低压配电系统存在施工不符合现行规范、设施陈旧落后等因素,因而更容易成为电击多发地带。按照现行规范采用成熟技术遵循经济、实用的原则对其进行改造是保障用电安全的当务之急。同时,也应认识到在有限经济条件下技术手段的局限性。只有在提升科学技术水平的同时,制定切合实际的末端配电系统设计、施工管理制度、加强建筑装修、维护电工人员的培训、提升后期的物业维护管理水平,以及推广对大众的安全用电教育宣传,才能更好地保障用电安全。

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