低压系统接地和漏电保护装置的应用

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浅论住宅漏电保护环节的设计

文章来源：不详


　　为避免接地故障带来的危害，在建筑电气设计中，设计人员已经广泛地使用了漏电保护器（亦称漏电断路器、剩余电流动作断路器、RCD），本文仅就住宅漏电保护环节设计中的一些问题进行论述，不妥之处请批评指正。

1.住宅应装设两级漏电保护

　　凡住宅建筑，一般装设两级漏电保护，第一级漏电保护器在电源进线处装设，第二级漏

　　电保护器在每户的插座分支回路上装设。这是因为接地故障有两种：电弧性接地故障和金属性接地故障。后者的危害是当设备可导电的金属外壳有危险的接触电压，其后果是可产生人身电击事故，而用户的电源插座回路常有带金属外壳的固定式、手握式及移动式家用电器，当此类家电设备发生漏电时，人体遭受电击后往往不能脱离漏电的家用电器，从而导致被电击者由于发生心室纤维性颤动而造成死亡事故。所以第二级漏电保护器一般采用高灵敏度、能瞬间快速动作的30mA的RCD，其目的是让人体迅速脱离开带电的可导电金属外壳，可避免电击事故的发生。

　　当绝缘导体发生电弧性接地故障时，故障电弧（电火花）由于本身阻抗较大，故障电流较小，而断路器因为受灵敏度的限制，一般不能及时的切断电源。电弧的局部温度很高，达到2000多摄氏度，极易引燃附近可燃物质。所以第一级漏电保护器安装在电源进线处，其额定动作电流约300~500mA，并带有规定的延时。当住宅建筑任何一点发生电弧性接地故障时能够及时动作，切断电源，从而避免电气火灾的发生。所以，我们经常把这一级漏电保护器称作“防火漏电断路器”。因为它只是在塑料外壳式断路器基础上加装了漏电动作附件而已，但其功能是在线路发生接地故障时经过一定的时限切断电源，有效的防止电气火灾的发生。这里应强调的是第一级和第二级装设漏电电流动作保护器在时限上应有选择性配合。

　　《低压配电设计规范》(GB50054-95)第4.4.7条，第4.1.2条，第4.4.22条对TN配电系统接地故障的两级保护已做出了明确的规定，这里不再赘述。

2.住宅建筑要做等电位联结

　　我国《低压配电设计规范》(GB50054-95)第4.4.4条规定，当采用接地故障保护时，建筑物内应做总等电位联结。

　　国际电工委员会IEC 60364-4-41（电击防护）标准也作了规定，装设漏电保护器和做等电位联结两种措施是互为补充、防止人身电击、确保设备安全并能有效的防止电磁干扰的保证。

　　这是因为从漏电保护的角度而言，TN接地系统在建筑物内做总电位联结可减少建筑物电气装置内出现的电位差，且比常用的保护接地有更好的减少电位差的效果，并可消除沿电源线路侵入的对地故障电压的危害。对照IEC 61200-413（间接接触防护-自动切断电源）标准，接触电压可减少约20%。

　　另外，计算机等电子信息设备的安全使用，建筑物防雷电的二次危害等等，也要求必须做除总等电位联结还有局部等电位联结、辅助等电位联结。

3.如何整定漏电保护器的额定动作电流值

　　第二级漏电保护器（插座回路）的额定动作电流一般整定值为30mA。当然，对于医疗电气设备，游泳池、喷水池照明等特殊场所有更加严格的要求，由于不在本文范围内，故不赘述。

　　第一级漏电保护器（防火漏电断路器）的额定动作电流的整定，《低压配电设计规范》（GB50054-95）第4.4.21条规定：“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0.5A。”一般来说，当建筑物总的计算电流不超过300A，一路三相四线电源进线时，防火漏电断路器的额定动作电流可整定为300mA；当总的计算电流不超过500A，一路三相四线电源进线时，防火漏电断路器的额定动作电流可整定为500mA；当总的计算电流超过500A时或者建筑物的面积过大，长度过长，采用多路三相四线电源进线时，使每一路进线电流不超过500A，每一路防火漏电断路器的额定动作电流可参照上面两条整定。以上参数从经验公式：I△n(mA)≥Imax(A)/1000可以推算出来。

　　对于大型住宅建筑，目前电气界有专家提出了三级漏电保护的方案：第一级为普通型，额定动作整定电流值30mA；第二级为选择型，额定动作整定电流值300mA；第三级为固定延时型，额定动作整定电流值1A。这样做有较强的参考价值：当大型住宅楼内发生电弧性接地故障时，防火漏电断路器能有选择性的动作，既切断了故障回路，防止电气火灾的发生，又缩小了停电范围，保证了非接地故障用户的正常用电。

4.为什么宜使用电磁式漏电断路器

　　虽然电磁式漏电断路器的价格比电子式漏电断路器高，但是，前者的可靠性是后者无法比拟的，而安全性、可靠性正是电气设计优先考虑的因素。

　　在动作原理上，电磁式漏电断路器依靠故障电流的能量脱扣，不依赖电网电压；电子式漏电断路器相反，依靠故障回路的残压（我国规定为50V）脱扣，但带来了三个问题：其一，当接地故障点距离漏电断路器太近时，故障电流产生的电压过低，并不能使断路器跳闸；其二，当发生中性线（N线）断线的情况时，电子式漏电断路器失压，失去保护功能；第三，在浴室等极其潮湿的场所，50V的接触电压不能算是安全电压，依然为危险电压。如电压低于50V，则电子式漏电断路器又拒动作。

　　从“以人为本”的宗旨讲应优先推荐电磁式漏电断路器，何况目前电磁式漏电断路器价格已经和电子式价格相差无几。

5.室内空调回路是否装设漏电断路器

　　这个问题争论之激烈从《电世界》杂志和国际铜业协会的《CURRENT》信息快递的相关文章可见一斑。下面谈谈笔者的一管之见。

　　《住宅设计规范》（GB50096-1999）第6.5.2条第4款是这样说的：“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”。有人据此认为空调回路不应装设漏电保护装置，这样说并未真正理解规范。首先，规范并没有禁止空调回路使用漏电断路器。规范仅仅给出一种起码的、基本的要求，设计人员完全应当在条件允许的情况下做出更优化的做法。其次，规范的条文说明是强调了一定条件下的规定：“……空调机不是手握式电器，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。”显然，此种情况仅限于壁挂式空调机，对于柜式空调机并不适合。柜式空调机为落地式安装，且为金属外壳，故存在电击事故的潜在危害。当前城镇居民的经济情况大为改善，并且家用空调机价格大幅下降，住宅客厅使用柜式空调机的现象已经相当普遍。显然，居民使用哪类空调机是不确定的，那么在电气设计上就应有比较完善的考虑。第三，在不设置封闭阳台的地区（比如南方），即使是壁挂分体式空调机，笔者也看到有很多将室外机安装在阳台上的情况，此时，室外机在人身可触及的范围内，同样也存在电击伤人的潜在危害。由此看来，空调电源插座回路设置漏电保护器就显得十分必要了，也充分体现了党中央国务院“以人为本”的宗旨。

　　还有人认为，在多雷地区，室内空调电源回路不应装设漏电断路器，因为雷击频繁引发漏电断路器跳闸。这种观点有点牵强——第一，如果嫌合闸麻烦而放弃生命安全的话，显然有“一叶障目不见森林”之嫌；第二，在电气界早就有人士撰文指出解决办法：电气、结构、建筑三个专业应该配合，确定室外空调机悬挂位置，悬挂处应该有预埋件，并和建筑内钢筋网相联结。这样做，一方面，当室外机遭受雷击时，因为等电位联结可将雷电流导引入地，增加安全性，减少漏电断路器跳闸次数；另一方面，由于结构专业已经作了承重计算，增加了室外机悬挂的安全性，可避免室外机坠落的危险（国内已有这类悲剧）。可惜，能这样做的设计院少之又少。

　　另外，设计人员仅仅为用户预留了空调机安装条件，囿于经济条件（空调购置费、空调耗能费）普通家庭很可能不装空调，此时，空调电源插座变成普通电源插座，如果不设置漏电保护器，将对人身安全构成极大威胁。可见，设计人员需作全面考虑，万无一失，不可就事论事。

6.电源侧RCD和SPD的安装位置如何确定

　　当建筑物电源侧设置浪涌保护装置（SPD）时，笔者赞同将其设置在防火漏电断路器（RCD）之后。理由有两点：其一，当SPD失效时，其对地导通将导致接地故障，此接地故障电流可被防火漏电断路器检测到，从而得到可靠保护，即使失效SPD未及时更换也不要紧。此时，防火漏电断路器对SPD起后备保护的作用；其次，确需整体更换SPD时，可断电以保证检修安全。

　　值得一提的是，《住宅智能化电气设计施工图集99X601》所附“配电箱接线图”将电源避雷器（SPD）放在配电箱进线开关前，于是在工程设计中，有人据此将建筑物电源侧的SPD置于RCD之前，殊不知图集所指为户内配电箱，并非总电源进线箱。国家标准图集《建筑物防雷设施安装99D562》明确指出“……各系统所有SPD的总漏泄电流不应大于该系统设计预留容许值，并采用RCD电器进行后备保护”，对电源侧RCD和SPD的先后位置作了明确规定。笔者认为，为避免混淆，图集《99X601》在这一点应当做出修正。

参考文献

中国建筑标准设计研究所出版.建筑物防雷设施安装99D562.1999-12-2
王厚余.电涌保护器选用和安装中的两个问题.建筑电气.2001.NO2
朱甫泉.再论民用建筑电气线路火灾防
李炳范.2001-07-16华.住宅楼漏电保护若干问题的探讨.www.chnibs.com