近年来大户型住宅建设很多，户内采用三相配电以满足使用要求。三相配电具有传输容量大、节约导线、减少能耗等优点，但同时带来危险性较高、安全隐患大、负荷不易平衡等缺点。现行规范或规程，对于分户箱采用单相配电作出了比较详细规定，但对于三相配电，缺少相适应的规定。因此有必要对住宅分户箱三相配电系统设计进行研究。
案例1：某4层住宅楼，每层2户，单户建筑面积约175 m 2 。户内采用一套功率为5 kW的单相户式中央空调。
福建省DB35 / T 1036 - 2019《10 kV及以下电力用户业扩工程技术规范》（以下简称《业扩规范》）第5.7.1.1条规定，建筑面积90 ~ 140 m 2 的住宅，每户基本配置功率10 kW，建筑面积140 m2以上的住宅，每增加40 m 2 增配2 kW。因此本项目配置功率确定为12 kW。
根据《业扩规范》，住宅各级负荷计算，宜采用需要系数法，需要系数根据接在同一相电源上的户数选取，推荐值见表1（仅列出同本文相关部分）。
> > > > 常见的系统设计、负荷计算及存在问题
本住宅楼分户箱、电表箱配电系统详图1、图2（图中，微型断路器以MCB表示，塑壳断路器以MCCB表示，剩余电流动作断路器以RCBO表示，剩余电流动作保护器以RCD表示，过（欠）电压保护器以OUV表示）。为方便分析，系统图作了简化。
采用单相供电时，电力部门一般对于各种户型的负荷指标、保护开关容量、导线截面之间的配置要求作明确规定，例如：福建地区建筑面积140 ~ 180 m 2 住宅，基本配置功率12 kW（计算电流I = P/(U n ×cosφ)= 12 kW/(0. 22 kV×0. 9) = 60.6 A，电表箱出线及分户箱进线保护开关按63 A配置。保护开关可按配置功率对应的计算电流数值等值配置，不要求预留裕量。
当分户箱采用三相供电时，因电力部门未对配置要求作出规定，很多设计人员，仍沿用单相分户箱配置思路，通过基本配置功率，计算出相应电流，同等数值配置保护开关。例如，本案例改用三相供电时通过配置功率计算出的电流等于20.2 A，保护开关就按25 A配置。导致住房交付使用后，大量出现电表箱或分户箱跳闸现象。
分户箱1 ~ 8 AL等效系统详图3。图中，分户箱之w1 ~ 8a、w1 ~ 8b、w1 ~ 8c三相支路（分别接入L1、L2、L3相序）接入设备功率分别为3 kW、4 kW、5 kW（设备功率和为12 kW），由于L3相序接入的空调设备功率较大，导致相序无论如何调整，均无法使分户箱三相平衡。因此分户箱的计算功率应按w1 ~ 8c的3倍取值为15 kW，计算电流应为25.3 A（I = P/(√3U×cosφ )= 15 kW/(0. 66 kV×0. 9) = 25.3 A），考虑到微型断路器集中设置时，必须降容使用（降容系数约0.8倍），保护开关额定电流最少应选用32 A。
本案例是考虑住宅采用户式中央空调，功率过大，导致三相不平衡的情况。如果采用分体式空调，理论上可以将各台空调接入不同相序，使计算功率基本接近于配置功率，但实际使用中，因各时间段用电设备开、断变化导致运行时三相仍存在不平衡。因此，如果按照基本配置功率对应的计算电流选择保护开关仍需预留裕量。根据经验，额定电流建议按该电流1.5倍及以上选择以确保使用安全。
根据逐级计算原则，将分户箱1 ~ 8AL的计算功率15 kW，作为电表箱AW出线回路w1 ~ w8的设备功率，负荷计算过程如下：
根据以上计算，虽然电表箱总配置功率为96 kW，因配电系统存在比较严重的三相不平衡，计算功率必须按120 kW考虑。
> > > > 分户箱及电表箱系统设计、负荷计算的优化
导致电表箱AW进线三相不平衡的原因，在于分户箱1 ~ 8AL三相所接的负荷组，相序没有有效错开。从图2、图3可以看出，电表箱AW相当于供电给24个单相负荷组，L1、L2、L3相序分别接入8组P3、8组P4、8组P5，各相接入总功率为24 kW、32 kW、40 kW。
为解决不平衡问题，对各分户箱系统相序配置作如下调整，详图4。
调整后电表箱AW配电系统不变，但各相接入总功率发生了变化。其中，L1相序接入3组P3、2组P4、3组P5，总功率为32 kW；L1相序接入3组P3、3组P4、2组P5，总功率为31 kW；L1相序接入2组P3、3组P4、3组P5，总功率为33 kW。因三相接入负荷基本一致，其计算容量Pjs2可将24个单相负荷组容量相加（即将1 ~ 8AL配置功率相加）：P js2 = 96 kW。
P js1 比P js2 大25%。因此，电表箱AW的进线截面积、保护开关整定值亦应增加25 % 左右，并且会导致上一级配电干线的截面积甚至变压器装机容量相应增加，造成不必要的浪费。在非空调季节时，还会出现配电线路或变压器某一相基本无电流通过的状况，降低了供电质量，增加了电能损耗。
造成以上差异主要原因：对于分户箱1 ~ 8AL而言，无论负荷如何调整，各相序无法三相平衡。但对于上一级电表箱AW而言，如分户箱1 ~ 8AL的出线回路相序分配有效错开，可以互相抵消不平衡因素，从而保证配电干线三相平衡，计算功率变小。
采用此方案应掌握两个要点：各三相分户箱配电回路的相序应有效错开，使配电干线三相平衡；配电干线负荷计算，应以分户箱基本配置功率为依据，不能以分户箱的计算功率为依据，即不应采用逐级计算法。
JGJ 242 - 2011《住宅建筑电气设计规范》（以下简称《住电规》）第6.3.2条规定：“每套住宅应设置自恢复式过（欠）电压保护电器。”该条文实施至今，在自恢复功能、过（欠）电压保护方案等方面引起很大争议，另外，因规范对三相分户箱是否安装、如何安装过（欠）电压保护器未提及，导致设计存在缺陷。
住宅低压配电系统一般采用TN - C - S、TN - S和T T接地型式。三相分户箱电路中性导体断线时电压相位简图、等效电路图详见图5、图6。
正常工作时，U r1 = U r2 = U r3 = 220 V。当Nk1点断线，为简化分析，假设L3相未使用，即图6中，QL、QL1、QL2闭合，QL3断开，等效电路见图7。
相当于两组家用电器R 1 、R 2 串联后接于L1、L2两相，此时：
U 12 为 L1、 L 2间的线电压，正常值为380 V；当R 1 明显大于R 2 ，U r1 可能超过电器的正常工作电压，导致接于L1相的电器损坏，而接于L2相的电器由于电压太低无法正常工作。
如分户箱采用单相供电，此图适用于上一级的三相电表箱。将R 1 、R 2 理解为接于电表箱不同相序的分户箱即可。
出现中性导体断线故障原因很多，如施工或运行维护的不完善，或者因谐波引起电路震动导致中性线接头松动、断开等。当配电系统采用4P开关时，因为中性导体断开点接头增加，出现故障概率明显增加。住宅因规范规程规定，分户箱进线、电表箱进（出）线等多处要求设置4P开关，出现故障概率明显大于办公、学校等其他建筑，因此采取有效的过（欠）电压保护措施尤为必要。
通过以上分析，导致电路过（欠）电压的主要原因是中性导体发生断线故障且三相负荷不平衡。过（欠）电压有以下特点：
a. 三相电路的中性导体发生断线故障，才会造成“故障”点下方的单相电路发生过（欠）电压。单相电路中性导体断线只会造成停电，不会产生过（欠）电压。
b. 中性导体断线故障，故障点一定在最末一级三相配电箱或之前的三相电路分相处。多级配电时，故障点距离变电所越近，配电系统三相不平衡概率越小，过（欠）电压危害也越小。过（欠）电压保护器在最末一级三相配电箱（三相电源分相处）安装即可。
c. 过、欠电压同时在不同相序之间存在，某一相序的过（欠）电压，必然同步引起其他相序的欠（过）电压。从防护的角度看，防护了过电压，也就自然地防护了欠电压。因此不必同时设置过电压与欠电压保护。过电压危害性大于欠电压，从故障防护和电器制造角度都更容易实现。如果在设置过电压保护的同时取消欠电压保护，可以简化产品结构，大幅度节约成本。
d. 中性导体断线故障发生不会引起线电压漂移，因此过电压动作检测信号应同时取自三个相电压而非线电压，任一相电压值超过动作设定值即指令进线开关跳闸。
根据以上分析可知，住宅分户箱采用单相供电，如发生中性导体断线故障，故障点一定位于户外供电工程，即供电端。《中华人民共和国电力法》第二十八条规定：“供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准。对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。”因此，住宅“中性导体断线”故障的法定责任主体是供电部门。
目前现状是，作为住宅供电和“中性导体断线”防护主体和事故责任的供电部门，其供电业扩规程未要求设置“中性导体断线”防护措施，形成缺位。为避免住户遭受“中性导体断线”故障伤害，《住电规》第6.3.2条规定了每套住宅应设置过（欠）电压保护电器，虽可在一定程度上保护“中性导体断线”故障带来的危害，但明显有越位之嫌，且会带来一系列不良后果。例如，故障发生后会导致供电端（一般为住宅电表箱）之后单相分户箱无序跳闸，物业检修人员不知如何排除（实际上无法排除，供电端的故障只能供电企业才有权排除），故障排查后要逐户通知分户箱合闸供电等。
为方便户内无人或老幼病残的住户使用，《住电规》第6.3.2条规定，住宅设置的过（欠）电压保护电器需具备自恢复功能。理论及实践证明，此规定存在重大安全隐患。
对电气故障的判别、防护、隔离、检修、恢复供电等操作，GB / T 13869 - 2017《用电安全导则》第5.21条明确规定：“用电产品因停电或故障等情况而停止运行时，应及时切断电源。在查明原因、排除故障，并确认已恢复正常后才能重新接通电源。”
电气故障允许设置自恢复功能仅适用于重要负荷，如高压架空线路自动重合闸措施，该措施是对其可能出现的“风偏”“碰线”等偶发并易自行消除的故障，采取的一次性试送电措施，且不允许二次使用。住宅户内用电，为三级负荷，要求自恢复功能没有道理。
假设R 1 、R 2 、R 3 为接入L1、L2、L3相的三个（组）单相分户箱的等效负荷，R 01 、R 02 、R 03 为接入相应分户箱进线开关处的自恢复过（欠）电压保护器的阻抗（R 01 = R 02 = R 03 ），电表箱中性导体断线时等效电路图详图8。
R 01 、R 02 、R 03 分别同R 1 、R 2 、R 3 并联，因R 01 、R 02 、R 03 阻抗值远远大于分户箱的等效负荷R 1 、R 2 、R 3 ，正常工作或中性导体断线时，可不考虑保护器的阻抗影响。其等效电路及电路分析见上文“过（欠）电压产生的原因”一节，此处不再详述。
中性导体断线故障发生后，如果R 1 、R 2 、R 3 阻抗值差别较大，阻抗低的分户箱发生欠电压情况，阻抗高的分户箱发生过电压情况，过（欠）电压保护器按顺序动作，切除单相分户箱进线开关，R 1 、R 2 、R 3 断开，此时等效线路图详见图9。
此时接入三相线路为阻抗R 01 、R 02 、R 03 ，因R 01 、R 02 、R 03 值接近，三相负荷平衡。结合图5相位简图可以看出，N1点同N点重叠，各相电压恢复正常（均为220 V）。此时，保护器会误判中性导体断线故障已经排除，分户箱进线开关自动合闸。
分户箱进线开关合闸后，此时等效线路详图8，各相线路又恢复过（欠）电压现象，保护器指令改开关跳闸；开关跳闸后，保护器又误判中性导体断线故障已经排除，又指令重新合闸 ……。如此周而复始，保护器将处于过（欠）电压跳闸与自恢复合闸之间的循环状态。导致户内电器反复受到过（欠）电压冲击，并对保护器的自身安全造成重大影响。故障很难被及时判别和排除，居民、物业乃至供电企业很可能将不知所云，引发混乱。
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