老舊小區(qū)用電安全調查及改造建議

李光曦 / 馮 濤

(中信建筑設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

老舊小區(qū)用電安全調查及改造建議

李光曦 / 馮 濤

(中信建筑設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

對某城市老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)進行了采樣調查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)老舊小區(qū)均存在一定的用電安全隱患。通過建模分析了樣本小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的接地形式和電擊風險。從經(jīng)濟性和實用性角度出發(fā)，對低壓配電系統(tǒng)的接地形式、RCD的選用以及衛(wèi)浴間的電擊防護等問題提出了改造建議。

老舊小區(qū) 接地形式 剩余電流保護器 接觸電壓 局部等電位聯(lián)結

0 引言

隨著我國經(jīng)濟水平的提高，以及新技術、新產(chǎn)品的不斷應用，新建小區(qū)住宅的用電安全得到了較大的提升。與此同時，我國依然存在大量的老舊小區(qū)，這些小區(qū)的配電系統(tǒng)大多依照上世紀的標準設計，盡管供電公司后期會對其進行擴容升級改造，但與現(xiàn)行規(guī)范要求依然有所差距。

鑒于此，本文對某城市的幾個老舊小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)進行采樣調查。通過調查數(shù)據(jù)來分析老舊小區(qū)存在的電氣安全問題，并探討可行的改造方案。

1 老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)現(xiàn)狀

筆者對上世紀90年代左右建造的老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)進行了一定的調查，相關調查圖片如圖1～4所示。

圖1 低壓配電總電源線架空敷設

圖2 低壓配電總電源線埋地敷設

對調查數(shù)據(jù)進行整理、歸納可知，樣本小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀特性如表1～2所示。

圖3 某單元樓低壓進線總箱

圖4 某小區(qū)單元低壓總進線T接箱

表1 樣本小區(qū)低壓總進線的現(xiàn)狀特性

注：本表僅針對樣本小區(qū)，不代表其他小區(qū)的情況，表2同此。

表2 樣本小區(qū)戶內低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀特性

由表1～2可知，大多數(shù)樣本老舊小區(qū)均存在一定的用電安全隱患，其低壓配電系統(tǒng)需要及時改造。

2 低壓配電系統(tǒng)的接地形式

2.1老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的接地形式

根據(jù)低壓配電系統(tǒng)的接地形式不同，其電擊防護的性能與采取的措施也不同[1-2]。由表1可知，樣本小區(qū)住宅建筑物的低壓總進線大多有做重復接地，但沒有分出PE線。由表2可知，住戶套內普遍沒有設置PE導體，Ⅰ類家用電氣設備的金屬外殼基本懸空。綜上可知，樣本老舊小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)接地形式如圖5所示。

圖5 樣本老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)接地形式

圖5中，系統(tǒng)電源側中性點直接接地，中性導體與保護導體合一，設備處電氣裝置的外露可導電部分未接地。此時系統(tǒng)的接地形式表面上為不完整的TN-C式，實際上已經(jīng)構成了另一種接地形式，即TT式。關于TT式，無論IEC標準還是國標均不采用，文獻3的研究團隊對室外Ⅱ類電氣設備(路燈)采用TT式的電擊防護性能進行過長期實驗，該文獻表明，室外場所路燈配電采用的TT式目前尚受限于雙重絕緣的可靠性而不適于推廣，在現(xiàn)實應用中，室內場所Ⅱ類電氣設備(如雙重絕緣的臺燈)對TT式也有所表現(xiàn)，但配線時需要將PE線布置到設備插座處，以防Ⅱ類設備在后期使用時被Ⅰ類設備替換而引起電擊危險[3]。由此可知，TT式中必須要求電氣產(chǎn)品為Ⅱ類設備，這與實際應用中大多數(shù)家用電器為Ⅰ類設備是不相符的。

2.2TT系統(tǒng)的用電安全分析及改造方案

對于TT系統(tǒng)(圖6)，當發(fā)生相線對設備金屬外殼絕緣失效時，設備金屬外殼的接觸電壓約為230V。由于設備的PE端子懸空，故障電流接近為零，即使是回路首端額定剩余電流為30mA的RCD也不能檢測。該危險故障電壓將長期潛伏，直到電擊發(fā)生，且RCD可靠動作后才終止。此時，尚應不考慮RCD的故障率和人體的擺脫閾(5mA)[4]。由此可知，TT系統(tǒng)具有較大的用電安全隱患，不適用于住宅低壓配電系統(tǒng)。

圖6 TT系統(tǒng)電擊安全分析圖

對圖6所示接地形式進行改造，從進線電源重復接地處引出一根PE導體，形成TN-C-S系統(tǒng)，如圖7所示。由文獻5的分析數(shù)據(jù)可知，此時發(fā)生接地故障時設備金屬外殼的接觸電壓將略<115V，故障電流通?？蛇_數(shù)百安培[5]。該電流足以使末端回路上的保護開關動作，及時切斷故障電源，而針對故障電流較小和用電不慎的情況，RCD的使用增加了電流保護范圍。因此，TN-C-S系統(tǒng)中設備金屬外殼危險接觸電壓的持續(xù)時間大大縮短，安全性得到較大的提高。

圖7 TN-C-S系統(tǒng)電擊安全分析圖

對于老舊住宅建筑而言，由于單獨設置的重復接地系統(tǒng)通常未與建筑物基礎結構鋼筋網(wǎng)連通(對于舊式建筑而言，也較難連通)，且這類建筑物大多數(shù)無總等電位聯(lián)結，因此，若該類建筑物低壓配電采用TN-C-S系統(tǒng)，當變配電房接地網(wǎng)對地電位上升時，由于建筑物內天然等電位條件不足，可能存在PE導體傳導高電位引起電擊的情況，而TT式則可以避免PE導體傳導高電位的風險。由此可知，圖7中所示TN-C-S系統(tǒng)通常多用于現(xiàn)澆樓板結構的住宅，而在老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)改造時，宜根據(jù)建筑結構特點選用TN-C-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)。當采用TT式時，需要在進線總箱處增設一個延時型RCD，與末端回路的RCD形成兩級剩余電流保護，以減少單個RCD因故障拒動造成的不良影響。

3 RCD的使用和衛(wèi)浴間的電擊防護

3.1RCD的選擇和使用

RCD根據(jù)動作機構的原理可分為電子式和電磁式；根據(jù)對剩余電流波形檢測能力的不同可分為AC型、A型、B型[6]以及新近推出的F型[7]。

但根據(jù)對國內建材市場的調查，現(xiàn)售產(chǎn)品基本均為電子式AC型RCD，其他類型RCD或造價較高、或國產(chǎn)化程度不高和使用經(jīng)驗不足，暫時尚不具備在家居低壓配電系統(tǒng)大量推廣的條件，因此，本文僅討論電子式AC型RCD的用法。電子式RCD，其可靠工作電壓為AC 50V[6]，由于接地故障通常發(fā)生于設備處，且接地故障時設備處的相地電壓通常較低(可能<50V)，因此建議將電子式RCD安裝于遠離設備的回路首端處。當RCD設置于回路末端時，如熱水器插頭處設置的10mA電子式RCCB(無過流保護的RCD)，由于通常只有較大的短路電流才會引起電壓跌落，因此需特別注意要將RCCB與回路首端的瞬時脫扣器配合使用。

另外，應認識到RCD不能檢測PE導體為高電位時產(chǎn)生的電擊電流的問題，因此對于電擊風險較高的場所，尚應增加其他附加防護措施(如局部等電位聯(lián)結、雙重絕緣、安全特低電壓供電等)。而當RCD作為唯一的附加電擊防護手段且條件允許時，宜采取兩級漏電保護或者兩個RCD串聯(lián)(考慮RCD自身的故障率)的接線方式。與此同時，RCD產(chǎn)品需要維護人員定期對其進行測試，大多數(shù)品牌要求定期測試的時間為每月一次(如圖8)，個別品牌最長可達6個月一次。

圖8 某品牌AC型電子式RCD的測試周期示意

3.2衛(wèi)浴間的電擊防護

衛(wèi)浴間屬于封閉、潮濕場所，具有電擊危險大、發(fā)現(xiàn)救援困難等特點。因此，衛(wèi)浴間的電擊防護是住宅低壓配電的重要內容。

局部等電位聯(lián)結可以極大的限制接觸電壓，文獻5的分析結果顯示，衛(wèi)浴間的局部等電位聯(lián)結可將接觸電壓降低至12V甚至9V左右[5]，且局部等電位聯(lián)結具備造價低、取材方便、工作可靠等優(yōu)點，是一種提高用電安全的實用手段。但根據(jù)部分國內不同地域的建筑電氣同行提供的實際實施情況可知，即使是新建住宅，裝修時進行局部等電位聯(lián)結的少之又少。究其原因，主要是業(yè)主不重視、家裝師傅不會接、器具無PE端子三個方面，即有理論基礎，但施工條件不足。對于老舊小區(qū)而言，翻新衛(wèi)浴間，在地板、墻內埋設等電位均衡線，施工難度更大，且若施工不當，甚至可能適得其反。因此，在具備施工條件的狀態(tài)下，應按相關規(guī)范圖集對衛(wèi)浴間增設局部等電位聯(lián)結；若施工條件不足，建議臨時考慮采取其他可行的電擊防護方案。

GB 16895.13-2012/IEC60364-7-701∶2006《低壓電氣裝置第7-701部分：特殊裝置或場所的要求 裝有浴盆或淋浴的場所》認為，采用塑料護套的金屬管道，只要在其所處的場所是不容易接近的、且未被連接到并不是它們本身所連接的易于接近的可導電部分上時，則不需要局部的輔助等電位聯(lián)結[8]。

盡管實際條件并不完全滿足上述要求，但筆者認為，比起局部等電位的施工條件不足而無作為的情況，采用雙重絕緣與RCD配合的方式是目前相對可行的。但改造時應注意以下幾個方面，第一，減少進入衛(wèi)浴間的電氣設備，只保留照明和浴霸等少數(shù)必需的電氣裝置，且應采用Ⅱ類裝置；第二，對照明、浴霸的配電線路采取帶絕緣護套導線沿頂板穿絕緣塑料管通長無接頭敷設；第三，對進入衛(wèi)浴間的電源應共用一個回路，且采用RCD進行保護；第四，對進入衛(wèi)浴間的金屬管道，應采用PVC管進行替換；第五，與衛(wèi)浴間相臨房間的隔墻上不應或盡量避免安裝開關、插座面板，敷設的線路應沿墻靠近頂板端穿絕緣塑料管通長無接頭敷設，埋設深度應控制遠離衛(wèi)浴間墻面；第六，文獻9的分析數(shù)據(jù)顯示，RCD存在對于盆浴的人身安全保護盲區(qū)，因此此時依然需要做局部等電位聯(lián)結。而對于有金屬采暖管道的情況，也需要設置局部等電位聯(lián)結。

4 其他方面的問題

關于配電總箱進線電源的閃電電涌保護，應根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范選型設置SPD。當?shù)蛪哼M線為架空導線直接引入時，宜改造為電纜穿金屬管或金屬鎧裝埋地引入(建議埋地敷設距離宜≥15m)。而建筑物外部防雷設施也應根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范進行檢查和改造，限于篇幅，此處不做展開。關于電氣火災監(jiān)控，盡管規(guī)范并無要求，但考慮到老舊小區(qū)的防火能力有限，因此在有條件時，可考慮增設電氣火災監(jiān)控等設備。

除以上所述外，對于施工不規(guī)范、斷路器選型與線路不匹配、線路老化破損、私搭私接等情況也應及時進行改造。

5 對低壓配電系統(tǒng)末端施工的建議

關于住宅建筑低壓配電系統(tǒng)末端施工的建議：由于配電系統(tǒng)末端的施工水平和質量直接關系到居民的用電安全，而我國現(xiàn)階段低壓配電系統(tǒng)的末端施工主要由裝修工人完成，如果具體實施人員的專業(yè)水平有限、安全認識不足，即使規(guī)范對電擊防護的要求再科學、周密，最后也落不到實處。因此，建議行業(yè)組織與地方有關部門對建筑裝修電工、物業(yè)電工人員采取國家免費定期培訓、考核以及持證上崗的政策；同時采取設計單位對低壓配電系統(tǒng)末端設計、施工實施審核、驗收負責制，從制度上保障居民住宅配電系統(tǒng)的規(guī)范性和安全性。

6 結束語

綜上可知，老舊小區(qū)低壓配電系統(tǒng)存在施工不符合現(xiàn)行規(guī)范、設施陳舊落后等因素，因而更容易成為電擊多發(fā)地帶。按照現(xiàn)行規(guī)范采用成熟技術遵循經(jīng)濟、實用的原則對其進行改造是保障用電安全的當務之急。同時，也應認識到在有限經(jīng)濟條件下技術手段的局限性。只有在提升科學技術水平的同時，制定切合實際的末端配電系統(tǒng)設計、施工管理制度、加強建筑裝修、維護電工人員的培訓、提升后期的物業(yè)維護管理水平，以及推廣對大眾的安全用電教育宣傳，才能更好地保障用電安全。

由于筆者水平有限，本文的分析及建議僅是理論層面上的探討，故求拋磚引玉，以引起大家對電氣安全問題的重視。在老舊小區(qū)的具體改造實施過程中，應根據(jù)不同地域因地制宜，在現(xiàn)行標準和專家的論證下進行。

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SafetyInvestigationandImprovementSuggestionofOldResidentialCommunityElectricityConsumption

Li Guangxi / Feng Tao

Sampling survey was carried out on the low voltage distribution system in the old residential community of one city. The survey shows that most of the old residential community have some hidden safety problems. The grounding form and the risk of electric shock of low voltage distribution system in sample residential community are analyzed by modeling. Based on the economy and practicability, some suggestions have been put forward for the grounding type of low-voltage distribution system, the selection of RCD, the shock protection of bathroom and so on.

old residential community, earthing form, residual current operated protective device, contact voltage, local equipotential bonding