淺談住宅建築剩餘電流的保護與應用

簡婷

韦德1946网址  上海嘉定  201801

摘要：國家設計規範在住宅建築剩餘(yu) 電流保護上規定了防止觸電的保護和防止火災的保護，對保護配合未給出明確做法。本文根據現有設計規範對住宅建築剩餘(yu) 電流保護配合問題進行研究，提出了幾種解決(jue) 方案。

關(guan) 鍵詞：住宅建築；剩餘(yu) 電流；電氣火災；安全用電

0 引言

      隨著人民美好生活需要的日益增長、國家行業(ye) 標準不斷提升，標準提升可能引發新的矛盾，需要研究解決(jue) 。居民住宅供電的應用中，20世紀90年代，國家設計規範先後增加了用於(yu) 防止觸電傷(shang) 害和防止火災的剩餘(yu) 電流保護，本文主要討論居民住宅剩餘(yu) 電流保護配合問題。

1 住宅剩餘(yu) 電流保護存在配合問題

1.1其他直接接觸防護措施失效或使用者疏忽時的附加防護

      《住宅設計規範(GB50096-2011)》8.7.2規定：“8.7.2住宅供電係統的設計，應符合下列規定：除壁掛式分體(ti) 空調電源插座外，電源插座回路應設置剩餘(yu) 電流保護裝置；"（根據條文解釋，TT係統所有插座需設置剩餘(yu) 電流保護裝置）。

      《低壓配電設計規範（GB50054-2011）》5.1.12規定：“額定剩餘(yu) 動作電流不超過30mA的剩餘(yu) 電流動作保護器，可作為(wei) 其他直接接觸防護措施失效或使用者疏忽時的附加防護，但不能單獨作為(wei) 直接接觸防護措施。"

      作為(wei) 其他直接接觸防護措施失效或使用者疏忽時的附加防護，一般電源插座回路選擇30mA、動作時間＜0.1s的剩餘(yu) 電流保護開關(guan) ，通過反時限設定30mA保證人身在觸電發生時不至於(yu) 發生心室顫動引發致命危險。此保護是為(wei) 了人身安全存在的，下文簡稱防觸電剩餘(yu) 電流保護。

1.2防止火災發生設定的保護

      現行《住宅設計規範(GB50096-2011)》8.7.2規定：“住宅供電係統的設計，應符合下列規定：每幢住宅的總電源進線應設剩餘(yu) 電流動作保護或剩餘(yu) 電流動作報警。"較早規範是要求每幢住宅安裝漏電保護動作於(yu) 跳閘的，後來調整為(wei) 可動作於(yu) 報警。跳閘與(yu) 報警各有優(you) 劣，本文不予以討論。筆者認為(wei) ，規範的調整說明每幢住宅建築使用漏電保護動作與(yu) 跳閘存在一些問題，本文主要就這些問題剖析、研究，提出解決(jue) 方案給大家參考。

1.3防火剩餘(yu) 電流保護與(yu) 防觸電剩餘(yu) 電流保護設計存在配合問題原因

      根據前文所述，設計規範要求一般插座要求設置防觸電剩餘(yu) 電流保護，照明回路、壁掛式分體(ti) 空調電源插座已被規範排除要求使用防觸電剩餘(yu) 電流保護外，《住宅設計規範(GB50096-2011)》8.7.3規定：“每套住宅應設置戶配電箱，其電源總開關(guan) 裝置應采用可同時斷開相線和中性線的開關(guan) 電器。"戶配電箱隻要求同時斷開相線和中性線的開關(guan) ，也未要求采用防觸電剩餘(yu) 電流保護。這就造成了如果每幢建築按規定設定不大於(yu) 500mA的防火剩餘(yu) 電流保護，一旦戶內(nei) 照明回路或壁掛式分體(ti) 空調電源插座發生接地短路或漏電，就會(hui) 造成整幢建築停電，且不易查清故障。

2 剩餘(yu) 電流保護設定與(yu) 配合

2.1增設剩餘(yu) 電流保護位置

      如果建築設置不大於(yu) 500mA的防火剩餘(yu) 電流保護，為(wei) 防止戶內(nei) 照明回路或壁掛式分體(ti) 空調電源插座發生接地短路或漏電，保護誤動作於(yu) 整幢建築總開關(guan) ，可在防火剩餘(yu) 電流保護與(yu) 戶內(nei) 照明回路或壁掛式分體(ti) 空調電源插座間設置剩餘(yu) 電流保護。存在以下幾種增設方案：

      （1）戶內(nei) 照明回路、壁掛式分體(ti) 空調電源增設剩餘(yu) 電流保護。由於(yu) 出線保護配合問題出現原因，是國家規範未要求戶內(nei) 照明回路或壁掛式分體(ti) 空調電源插座設立剩餘(yu) 電流保護，所以在該回路增設剩餘(yu) 電流保護，並且保護定值與(yu) 上級防火剩餘(yu) 電流保護配合，可以解決(jue) 剩餘(yu) 電流保護配合問題。由於(yu) 戶內(nei) 照明回路和壁掛式分體(ti) 空調電源插座回路普遍泄漏電流小，故裝設帶防觸電的剩餘(yu) 電流保護開關(guan) 一般不會(hui) 產(chan) 生誤動，還能起到防止意外觸電作用，同時，也防止了手持式電動工具使用壁掛式分體(ti) 空調電源插座時，插座無剩餘(yu) 電流保護的觸電風險。因此，采用此種方式解決(jue) 保護配合問題。但由於(yu) 戶內(nei) 開關(guan) 一般產(chan) 權歸住戶私有，住戶裝修時，可選擇更換開關(guan) ，一旦因為(wei) 某種原因（如安裝空間不足）更換為(wei) 非剩餘(yu) 電流保護開關(guan) ，該回路發生的剩餘(yu) 電流故障就會(hui) 造成整幢樓動作。采用此種方式解決(jue) 配合問題時，應考慮補充其他措施來解決(jue) 長期管理問題。

      （2）戶內(nei) 總開關(guan) 增設剩餘(yu) 電流保護。戶內(nei) 總開關(guan) 增設剩餘(yu) 電流保護，如實現良好配合，能實現故障限定在戶內(nei) ，也可防止故障擴大。但如果照明回路、壁掛式分體(ti) 空調電源開關(guan) 回路不設剩餘(yu) 電流保護且故障時，會(hui) 造成戶內(nei) 總開關(guan) 斷電，照明插座同時失電，造成居民生活不便。根據筆者實際經驗，照明燈具故障可能會(hui) 造成剩餘(yu) 電流保護故障跳閘，如戶內(nei) 總開關(guan) 增設剩餘(yu) 電流保護，照明、插座同時失電，可能造成居民不便。此方案是前一個(ge) 方案的替換方案，既有建築改造配電箱位置不足，為(wei) 節約成本可考慮此方案。

      （3）運維分界點處增設剩餘(yu) 電流保護。供電公司或物業(ye) 公司與(yu) 居民住戶運維有分界點，這個(ge) 分界點一般在計量表處，分界點以下線路和設施運維責任歸居民住戶所有，在運維分界點設置剩餘(yu) 電流保護容易區分責任，避免影響其他*用戶。

      （4）單元開關(guan) 等處增設剩餘(yu) 電流保護。在下文提到保護定值整定需要增加保護層級時，可分區增設剩餘(yu) 電流保護，分區可設立在樓總箱單元開關(guan) 或單元箱總開關(guan) 等處。

2.2保護定值要求

      防觸電剩餘(yu) 電流保護的保護限定值來源於(yu) 人體(ti) 安全電流要求，限定值30mA，0.1s。由於(yu) 設定已足夠小，生產(chan) 設定更靈敏的開關(guan) 產(chan) 品會(hui) 增加成本且容易誤動，所以防觸電保護限定值一般是統一的，無法通過改變整定值來實現防觸電保護配合。防火剩餘(yu) 電流電流來源於(yu) 易產(chan) 生火災的漏電電流限定，500mA的動作值不能突破，但存在小於(yu) 500mA動作值的開關(guan) 。根據《民用建築設計規範GB51348-2019》對“電氣火災監控係統的剩餘(yu) 電流動作報警值宜為(wei) 300mA"的條文解釋，“剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器動作報警值300mA是引自《低壓電氣裝置4-42部分：安全防護、熱效應422節火災特別危險場所的防護措施》IEC60364-4-42-422火災防護的規定，泄漏電流達到了這一數值就可能會(hui) 引起火災，因此建議報警值為(wei) 300mA"。所以500mA是保護定值上限，但不是保護定值的值，保護定值的值在300mA及以下。防火漏電與(yu) 防觸電剩餘(yu) 電流間配合不存在問題，防火剩餘(yu) 電流間配合可以采用電流配合和時間配合，保證繼電保護不誤動要求即可。

      由於(yu) 良好線路存在很小的正常漏電電流，電器設備本身也存在正常泄漏電流，同時，線路和電器設備啟動時也存在湧流。當整幢建築擁有正常泄漏電流、湧流的設備、線路過多時，正常泄漏電流和湧流積累可能超過300mA，可能需要500mA保護定值來實現。對於(yu) 湧流，因為(wei) 送電時才出現，如果能用時限配合解決(jue) 盡量采用時限定值配合躲過誤動，時限無法配合時才考慮電流定值配合。整幢建築采用500mA保護定值時，建議分區塊設立保護，使各區塊處於(yu) 300mA及以下剩餘(yu) 電流保護定值的保護下，以保證大部分線路的泄漏電流不高於(yu) 300mA。區塊的設定可以在各單元、運維分界點，根據實際現狀決(jue) 定，但分級不宜太多。

      對既有建築的整定配合，要經過精確估算，防止老舊線路的非泄漏電流納入正常泄漏電流中予以保護排除。

3 安科瑞安全用電雲(yun) 平台及選型

3.1安科瑞安全用電雲(yun) 平台介紹

      Acrelcloud-6000安全用電雲(yun) 管理係統能夠對剩餘(yu) 電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監控、報警、記錄，並且通過雲(yun) 端的遠程控製。設備與(yu) 雲(yun) 端的通訊方向不受限製，能上傳(chuan) 數據、透傳(chuan) 指令，並時間顯示實時狀態。通過對上傳(chuan) 至雲(yun) 端的數據進行分析，為(wei) 用戶提供火災隱患的相關(guan) 數據，能夠及早的發現問題並實施排查，避免火災的發生。另一方麵，雲(yun) 平台提供超大容量的信息儲(chu) 存及穩定的服務，提升了服務質量，對用戶的長遠發展具有戰略意義(yi) 。此外，該係統通過集中監控，使得數據通過每個(ge) 節點的4G網絡傳(chuan) 輸至雲(yun) 端集中式管理和監控，主控端布置於(yu) 城市消防大隊，從(cong) 而能夠對采集的信息進行統一的監控和管理。

具體(ti) 功能如下：

     （1）安全用電監管服務係統包含安全用電管理雲(yun) 平台、電腦終端顯示係統、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。

     （2）安全用電監管服務係統平台能展示剩餘(yu) 電流、溫度、電流等電氣安全參數的實時監測數據及變化曲線、曆史數據與(yu) 變化曲線、實時報警數據等，能實時顯示現場服務次數、排除隱患數、未排除隱患數、報警未處理數、常規巡檢及產(chan) 品維護等數據，監管數據能保存十年以上。

     （3）手機APP軟件同時具有ioses版本和安卓版本，能通過手機APP對每條報警記錄進行呼叫，便於(yu) 緊急情況下能盡快通知用電單位。

     （4）能對各個(ge) 單位及設備的電氣安全運行情況進行自動統計和分析評估，並隨時展示電氣安全運行分析報告。

     （5）監控探測終端產(chan) 品滿足國家法律法規和有關(guan) 技術標準（GB14287.2《剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監控探測器》）的要求，並通過國家消防產(chan) 品質量監測檢驗中心提供的消防3C認證。

     （6）漏電探測器能同時探測剩餘(yu) 電流、四路溫度、三相電流等參數值，並能通過無線以移動通訊網絡接入安全用電監管係統平台。

3.2產(chan) 品選型

3.2.1漏電火災監控探測器

3.2.2故障電弧探測器 

      安科瑞故障電弧產(chan) 品型號代碼為(wei) AAFD，共有兩(liang) 種電流等級，可監測回路故障電弧的發生，並及時預警，提醒用戶處理，防止電弧導致的火災的發生。

      AAFD可配合AF-GSM400使用並接入安全用電平台，該產(chan) 品不可在同一台AF-GSM400下與(yu) ARCM混接。如圖：

3.2.3限流式保護器

      安科瑞限流式保護器型號代碼為(wei) ASCP200-1，有三種電流等級，可監測回路短路過載等故障信息，發生故障時預警和產(chan) 生滅弧效果，防止電弧導致的火災的發生。

      ASCP200-1可配合AF-GSM400使用並接入安全用電平台，也能夠通過插入SIM卡直接上傳(chuan) 到平台。

以下是ASCP200-1的主要功能：

      短路保護功能。保護器實時監測用電線路電流，當線路發生短路故障時，能在150微秒內(nei) 實現快速限流保護，並發出聲光報警信號。

      過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續時間超過動作時間（3…60秒可設）時，保護器啟動限流保護，並發出聲光報警信號。

      表內(nei) 超溫保護功能。當保護器內(nei) 部器件工作溫度過高時，保護器啟動超溫限流保護，並發出聲光報警信號。

      過、欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓過壓或欠壓時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。

      配電線纜溫度監測功能。當被監測線纜溫度超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。

      漏電流監測功能。當被監測的線路漏電超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。

      護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到後台監控係統，實現遠程監控。

3.2.4剩餘(yu) 電流互感器

3.2.5 AF-GSM400-2G/4G無線上傳(chuan) 模塊 

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊，該無線模塊為(wei) 安全用電雲(yun) 平台模塊。

AF-GSM400接入每塊儀(yi) 表所需流量為(wei) 20M/月，單個(ge) 模塊可以接入30塊儀(yi) 表。默認上傳(chuan) 間隔2分鍾，如發生報警，會(hui) 實時上傳(chuan) 數據。

3.2.6溫度傳(chuan) 感器

溫度傳(chuan) 感器為(wei) 一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監控基準，可以用來監測線纜或配電箱體(ti) 的溫度，提供溫度保護。

4 未來展望

4.1建議廠家增加防火剩餘(yu) 電流開關(guan) 動作時間級數

      從(cong) 保護原理上講，防火剩餘(yu) 電流保護是為(wei) 了防止電纜老化泄漏電流引發電氣火災，而電纜老化是長期的過程，不需要防火漏電實現非常快速的反應。而在實際應用過程中，保護定值必須躲過合閘湧流，否則，容易出現保護誤動。如果整定時間不能躲過湧流，就必須加大整定電流，可能造成保護定值超過300mA或500mA。當定值超過500mA時，就不能作用於(yu) 跳閘了，隻能采用監視的做法，而監視的反應速度會(hui) 明顯比跳閘慢很多，所以，建議廠家考慮防火剩餘(yu) 電流開關(guan) 的保護定值時間增長、級數增多給應用更多的選擇。

4.2基於(yu) 網絡化、智能化防火剩餘(yu) 電流保護未來可期

      社會(hui) 發展、信息化進步，造成信息化產(chan) 品可靠性增高、成本降低，家用智能插座、智能電器產(chan) 品不斷推新、完善，但工業(ye) 化產(chan) 品推進遲緩。網絡化可解決(jue) 孤立元件間的保護配合難題，準確判斷故障來源，通過記錄分析泄漏電流發展過程，智能區分線路老化和正常泄漏電流未來可期。

參考文獻

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[2]陳誌林.剩餘(yu) 電流斷路器在住宅配電中的應用及參數確認[J].福建建材.2019：62-63.

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.6版.

作者簡介：簡婷，女，本科，韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 安全用電裝置的研發與(yu) 應用。