浅谈住宅电气设计要点与注意事项

　　摘要:本文笔者结合多年的设计实践，从总进线断路器的设计、用电负荷、住户配电箱配置、插座高度和等电位联结方面总结了几点休会，并探讨了住宅电气设计的注意事项，对以后的住宅电气设计工作具有一定的参考意义。
　　关键词:住宅电气设计;用电负荷;插座高度；等电位联结；注意事项；
　　1总进线断路器应具有漏电保护功能,并装设浪涌保护器
　　《住宅设计规范(GB5009621999)》(2003版)第6.5.2条规定“每幢住宅的总电源进线断路器,应具有漏电保护功能”[1]。其条文说明中进一步明确“具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生。”多层住宅中,总电源进线断路器应该理解为每个单元总表箱的进线断路器;高层住宅中,应理解为变电所引出的第一级配电箱的进线断路器。又根据《低压配电设计规范(GB50054295)》“装设漏电开关时,应能将其所保护的回路所有带电导线断开⋯⋯”[2],故总电源进线断路器应采用四极漏电断路器。
　　设漏电保护器是为了防止电气火灾。金属性短路的短路电流大,常用断路器等过电流保护电器能有效地切断电源,从而防止火灾的发生;电弧性短路电流小,过流保护电器往往不能及时切断电源,而电火花的能量在达到一定程度后会引燃附近可燃物造成火灾。接地故障引发火灾多的原因不仅是接地故障发生的机率大,而且还往往以持续的电弧形式出现。因此在总电源进线断路器处安装漏电保护器,对整个建筑物的电气线路进行设防,为预防这类多发性电气火灾提供了有效手段。
　　电子时代的今天,家庭电子设备的普及率也越来越高,这就对供电的稳定性提出了更高的要求。低压电网中存在大气过电压(或称为雷电过电压)。由于雷电是高频脉冲电流,持续时间通常不超过100μs,雷击点附近的线路由于电磁感应会产生脉冲浪涌。脉冲浪涌通过线路侵入电子设备,会造成设备失灵或永久性损坏。装设了浪涌保护器后,当雷电过电压或内部过电压值大于浪涌保护器的动作特性时,均能在瞬间使浪涌保护器动作,并在最短时间内(纳秒级)将电路上产生的大量脉冲能量,通过接地装置泄放至大地,从而保护电子设备。因此,为保护家庭电子设备(如电脑),很有必要在总电源进线断路器所在配电箱处装上浪涌保护器。
　　2用电负荷
　　近年来,随着我国居民家用电器的快速普及,居民用电量也大大增加了。笔者参考了上海、北京、长春、杭州四市的住宅电气设计规定,并考虑到将来住宅用电负荷的增长,提出在不采用电磁炉和即热式电热水器的情况下,一居室户型用电负荷为4kW,二居室户型为6kW,三居室户型为8kW。三居室以上,按照“用电负荷=60W×使用面积(㎡)”估算。超过12kW的采用三相进线。
　　3住户配电箱配置
　　(1)《住宅设计规范(GB5009621999)(2003版)》规定“每套住宅应设置电源总断路器,并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。”故住户配电箱内应采用两极断路器(单相)或者四极断路器(三相)。
　　(2)《住宅设计规范》规定“每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明,应分路设计;厨房电源插座和卫生间插座宜设置独立回路。”以此为依据,并考虑到将来负荷增长的需要,笔者认为:厨房至少1路,线径为4mm2;洗衣机1路,线径为2.5mm2;1台电热水器1路,线径为2.5mm2;空调按照2kW一个回路来设计,线径为2.5mm2;普通插座1路,线径为2.5mm2;照明1路,线径为2.5mm2;如果有跃层,普通插座和照明各增加一个回路。
　　(3)住户配电箱有多种不同的接线方式,其焦点之一是空调回路是否设漏电保护,另一个是漏电保护开关设置数量问题。《住宅设计规范》规定“除空调电源插座外,其他电源插座电路应设置漏电保护装置。”[1]原因是空调不是手持式电器,一般为绝缘外壳,且安装位置较高,故不必设置漏电保护装置。此规定有值得商榷之处,因为①现在使用落地式空调的家庭越来越多,分体式空调器室外机装在阳台上的现象也不少见。它们的共同特点是人们很容易触及到空调器外壳或者支架。如果其绝缘一旦损坏,造成外壳带电,人触及后有电击伤亡危险;②落地式空调的插座通常设置在距地0.3m处,在空调器使用频率很小的春秋季节,很多家庭将电源插头拔掉,容易将该空调插座作为普通插座用,因此存在电击伤亡危险,故空调回路需设置漏电保护开关。
　　根据漏电保护开关的不同设置,笔者认为,住户配电箱有两种主要接线方式:①所有插座回路总的设置一个漏电保护开关,照明回路设微型断路器,住户配电箱进线处设置总断路器;优点是比较经济,缺点是故障时影响范围较大。②每个插座回路单独设漏电保护开关,照明回路设微型断路器,住户配电箱进线处设置总断路器;优点是故障时影响范围较小,缺点是投资较大。设计时可以根据实际情况选用。
　　4插座高度
　　现代住宅中的家用电器越来越多,各类家用电器的安装位置不同,这就要求电气设计师根据规范和建筑专业所提条件,考虑不同用途的插座安装高度。厨房内,主要考虑油烟机、微波炉、冰箱插座。笔者认为,油烟机插座距地1.8m,微波炉插座距地1.5m,冰箱插座距地0.3m。卫生间内,电热水器插座距天花板0.4m,与淋浴喷头至少相距1.2m,并采用防溅型;电吹风插座,距地1.3m,采用防溅型。挂式空调插座距地2.3m,柜式空调插座距地0.3m。洗衣机插座距地1.3m,其余普通插座,距地0.3m。安装在1.8m及以下的插座均应采用安全型插座。
　　5等电位联结
　　等电位联结是在住宅楼设计施工中极其重要的一项安全措施,它直接关系到人们的生命安全。近几年来,国家非常重视这一问题,在新颁布的《住宅设计规范》中都做了有关规定,其中等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用都是十分必要的。住宅楼等电位联结分为总等电位联结和局部等电位联结。
　　总等电位联结是将住宅内的接地装置引来的接地干线、进线配电箱的PE总母线排、公用设施金属管道、住宅的金属结构以及防雷装置等汇接到进线配电箱旁的总接地端子板上,并互相联结。总等电位联结的主母线截面应大于装置最大截面的一半,但不应少于6mm2,若用其它金属材料其截面应能承受与之相适应的载流量。住宅楼做总等电位联结后,可防止TN系统电源线路中的PE或PEN线传导引入故障电压导致电击事故。同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率,避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。[!--empirenews.page--]
　　住户内的等电位联结是在有淋浴的卫生间再做一次等电位联结,即在卫生间内将各种金属管道、楼板中的钢筋以及进入卫生间的保护线和用电设备外壳用40×4mm热镀锌扁钢或6mm2的铜芯导线相互联通。
　　卫生间一般都较潮湿,发生电击的可能性很大。而人在淋浴时遍体湿透,人体阻抗大大下降,一、二十伏电压即足以使人发生心室纤维颤动而致死。因此,在卫生间作等电位联结有助于减少电位差,有效地保证人身安全。在做等电位联结时,关键是保证等电位联结的可靠导通这一电气安全措施,并不需要复杂价昂电气设备,它所耗用的不过是一些管线,但能大大增强卫生间的电气安全性。
　　6住宅电气设计的注意事项
　　6.1快速确定小区整体负荷
　　对任何一个住宅小区而言，电气负荷的计算都是非常重要的。在设计的最初阶段，我们很难、也不需要精确的计算出每个单体的用电负荷，所以常采用“单位指标法”或“单位负荷密度法”来预估整个小区的计算容量，并根据结果确定电力变压器的容量和台数等。
　　6.1.1“单位指标法”在整体居民生活用电负荷计算中的应用
　　“单位指标法”（或称“户均容量法”）以其突出的快速、相对准确等优点被广泛的应用于整体居民生活用电负荷的计算中。根据《住宅设计规范》（GB50096-1999）提供的每套住宅用电负荷标准的最小值，结合本市供电部门的相关规定，90㎡以下的Ⅰ户型计算容量按4.40（kW/户）考虑、90㎡以上的Ⅱ户型计算容量按6.60（kW/户）考虑、综合需要系数统一为0.80，由此计算出整个小区住宅部分的用电负荷为（4.40×1302+6.60×331）×0.80=6330.72（kW/kVA）。按8台800kVA变压器配置。
　　利用“单位负荷密度法”对计算结果进行复算，则参考《工业与民用配电设计手册》（第三版）中给出的住宅类建筑负荷密度指标为20～60（W/㎡）、取中间值46（W/㎡），可得出整个小区住宅部分的用电负荷为136424.17×46=6275.51（kW/kVA），其结果与“单位指标法”的计算结果基本一致。
　　6.1.2自管用电负荷计算时要注意的问题
　　根据供电部门的要求，住宅小区的用电负荷分为局管用电和自管用电两部分，局管用电即居民生活用电、自管用电则包括除居民生活用电以外的所有用电负荷，两者分别由不同的变、配电所供电，严格分开。所谓的“自管用电”虽然出自同一变、配电所内，但由于它们的用途及控制方式存在差异，所以在计算负荷时应视其具体情况分别计算。
　　6.1.3局管用电和自管用电在变压器电容补偿方面的差异
　　在电力资源匮乏、国家电网负担日益沉重的今天，“电容补偿”是降低电气线路发热量、提高变压设备利用率最有效的方法之一，它产生的电容、电流能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，避免或减缓负载向电网吸取无功功率。电容补偿过量或补偿不充分不仅不能对供电线路进行无功优化，还会造成相反的结果；因此，补偿容量QC的大小不应该是简单的按变压器容量的1/3推算，而应根据变压器的实际负载情况计算得出。
　　6.2如何优化配电系统
　　在施工图设计阶段，为准确、合理的将用电负荷分配到每户、每个集中电表箱、每条干线乃至每台变压器、每座变配电所，再单纯的以“90㎡”作为配置容量的唯一分界、以“0.80”作为统一的需要系数已经不合适了。应该根据具体户型及户数做更周密、细致的分析，对配置容量和需要系数进行适当的调整，才能做出更合理的设计。
　　6.2.1利用“经验公式法”细化每个住户的用电负荷
　　鉴于住宅套型建筑面积的差异和每条供电干线所带的用户数量不同，可将户型逐一细化，按经验公式“P=0.05×套型建筑面积+1.5（kW）”计算单入户容量，如：40㎡以下为“A户型”，P=0.05×40+1.5=3.5（kW），配置5（20）A电度表；40㎡～70㎡为“B户型”，P=0.05×70+1.5=5.0（kW），配置10（40）A电度表；70m2～100㎡为“C户型”，P=0.05×100+1.5=6.5（kW），配置10（40）A电度表；100㎡～130㎡为“D户型”，P=0.05×130+1.5=8.0（kW），配置15（60）A电度表；130㎡以上为“E户型”，P=0.05×160+1.5=9.5（kW），配置15(60)A电度表。多入户需用系数按《全国民用建筑工程实践措施-电气》（2003）规定取0.95～0.55，根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）提供的0.6/1.0kV电缆埋地载流量得出每条供电干线的规格。
　　6.2.2供电回路分配中的“整理”与“合并”
　　为居民生活用电配置供电干线时，首要考虑的问题应是“供电可靠性”。每一条供电回路都牵扯着十几个乃至几十个不同家庭，如果一条供电干线带的用户过多，发生供电故障时的波及范围就会很大，且无法充分利用开关设备及线缆；另外，用电负荷增大势必造成供电线缆截面加大，无形中又增加了施工的难度。综合考虑电缆的安装间距、弯曲半径、穿管径大小等因素，每条供电干线不宜带超过45户的用电负荷、配电电缆不宜超过VV22-3×185+1×95。
　　与居民生活用电不同，住宅小区的许多单体建筑物内都有为数不少的消防电梯、正压送风机、潜污泵之类用电设备，这些设备虽然用电量不大，但因为其特殊的负荷类别（二类负荷），却必须由来自自管变配电所不同低压母线分段引出的两路电源进行供电。如果每个单体的每一种负荷都直接从变配电所引入两路电源，将会造成小区内电力电缆频繁交叉、变配电所低压柜增加等问题；而且由于它们的负荷都不大、电缆截面偏小，长距离的敷设电力损耗也比较大。对于这种情况，建议每个单体建筑（住宅可每单元）设置2个总的动力配电箱，电源由自管变配电所不同低压母线分段引来，各类二类负荷的主、备用电源分别由这2个动力配电箱供给，在设备末端再进行两路电源的相互切换。
　　参考文献
　　[1]建设部.GB5009621999(2003年版)住宅设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
　　[2]原机械工业部.GB50054295低压配电设计规范[S].北京:中国计划出版社,1995.[!--empirenews.page--]
　　［3］GB50096-1999，住宅设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.
　　［4］工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2005.
　　［5］JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
　　［6］全国民用建筑工程实践措施-电气[M].北京：中国计划出版社，2003.
　　［7］GB50217-2007，电力工程电缆设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

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