摘要：本文首先闡述了對小康住宅電氣設計技術提出的新概念與新要求。電氣安全最受人們的重視和關注，包括防人身電擊技術、防電氣火災技術、電涌防護技術、電氣檢修安全技術和保安技術等。介紹了適合于住宅小區(qū)的安全可靠的配電系統。討論了小康住宅智能化的發(fā)展方向，在對住宅信息化、智能化和綜合布線系統研究的基礎上，分析了住宅小區(qū)智能化系統方案。

　　關鍵詞：住宅 電氣安全 防人身電擊 防電氣火災 電涌保護 智能建筑 綜合布線系統

　　作為人類生存基本需求之一的住宅，已逐步從解困、安居型向小康型發(fā)展，實施文明居住。為此，對小康住宅的電氣設計提出了新的概念。文明居住的內涵不僅僅只要求居住方便、舒適乃至華麗�，F代化的文明居住區(qū)對過去沒有實施，或者實施甚微的電氣安全及住宅信息化、智能化提出了要求。因此，建筑電氣設計內容必須更新、發(fā)展。隨著社會的進步、經濟的高速發(fā)展，我們的生活方式發(fā)生了很大變化，對居住要求也有新的變更和企求。

　　一、安全

　　生活水平的提高、生活方式的變化及家庭形式多樣化，使得人們對安全保障的要求愈來愈烈。這種高度安全性的要求主要體現在防盜、防犯方面，這是最為直觀的安全，也最為人們所重視及關注。然而，不為多數人知曉的電氣安全更是與人們的生命財產密切相關的。

　　1、防人身電擊技術

　　在自動切斷供電的保護措施中，采用TN或TT接地制式對低壓配電系統的安全起到了一定的作用，同時也存在許多不足和缺陷。

　　漏電保護電器（RCD）作為實用的防電擊措施之一，已為廣大電氣設計者、管理者及使用者所接受，并付諸實踐。

　　RCD的應用大幅度地提高了安全用電水平，成為防觸電事故的有效措施之一，然而，RCD在使用中也存在局限性。例如：RCD無法對因種種原因引起PE線（PEN線）電位升高進行檢測。因為RCD所檢測的僅只L1、L2、L3相線及N線導體中是否有剩余電流，而無法檢測出具有保護功能PE線是否帶剩余電流。RCD的這種不足是可以通過等電位聯結保護措施來彌補的。1996年6月1日開始實施的國際《低壓配電設計規(guī)范》GB50054－95的第四章第四節(jié)明確規(guī)定，采用接地故障保護時，應實施總等電位聯結。按規(guī)范規(guī)定，當采用低壓斷路器、熔斷等保護電器實施自動切斷供電時，應在建筑物內實施總等電位聯結。等電位聯結的目的不在于縮短保護電器的動作時間，而是降低接觸電壓值，某些情況下有可能將接觸電壓降到安全值以下。在正常條件下，安全電壓值為50V.等電位聯結有總等電位聯結（又稱主等電位聯結）和局部等電位聯結（又稱輔助等電位聯結）。

　　2、防電氣火災技術

　　近年來，電氣火災不斷增加，已居火災起因首位，電氣設備或線路故障起火是十分常見的起火原因。

　　電氣故障主要是帶電導體之間的短路和帶電導體與“地”之間的短路。這是所說的“地”是泛指與地有聯系的設備外殼、金屬管道及構架等外露可導電部分的短路，通常將前者稱為短路，后者叫做接地故障。

　　接地故障雖也表現為短路形式，但它在短路電流值、故障后果和保護措施上與相間短路均不相同。

　　帶電導體產、發(fā)生短路時，由于短路電流大，可令保護電器設備自動切斷供電，防止電氣火災的發(fā)生。而接地故障卻因短路電流小，特別是電弧性接地故障，無法令保護電器設備動作，它不僅能導致人身電擊，也能引起電氣火災。通常電弧性接地故障起火的危險性及發(fā)生的幾率大于一般的相間短路。

　　能引燃起火的電弧電流在500mA以上，IECTC64認為RCD是防范電氣火災的措施之一，但保護裝置的IΔn<500mA.

　　在設計中，我們將防電氣火災的RCD保護設備設在進線處。在選擇RCD的IΔn時，未選用其上限值，最佳的保護作用是IΔn<300mA.其動作時間為0.25S（據廠家提供的資料，跳閘時間誤差為±20％，即t=0.25s時，跳閘區(qū)間為0.3～0.2s）。當電源總箱供電范圍內任一處發(fā)生能引燃起火的接地故障時，進線處的RCD都能及時切斷電源的，從而避免電氣火災的發(fā)生。

　　這里需要注意的是：干線上和支線上的RCD之IΔn配合。一般來說，漏電開關的額定漏電不動作電流IΔn0為額定漏電動作電流IΔn的50％。多個分支線的額定漏電不動作電流之和ΣIΔn0如果大于干線上RCD的50％IΔn，就會使干線上的RCD誤動作。

　　據有關資料介紹，在一些發(fā)達國家，要求建筑物電源總進線上設置IΔn≤500mA的RCD，否則，當地的供電公司不予供電。

　　3、電涌防護技術

　　為了保護建筑物免遭雷電襲擊，設計了由避雷帶（針、網）、引下線和接地裝置組成的外部防雷系統。

　　然而，雷電電涌可通過室外線路入侵建筑物內的設備，造成毀壞。同時建筑物內部投切過電壓亦可造成設備的損傷，這些都是外部防雷系統無法保護的。

　　防止上述用電設備絕緣被擊的主要措施是裝設電涌防護器，如過電壓保護器、放電間隙、避雷器等。當雷電電涌或內部過電壓值大于電涌防護器的動作特性時，均能在瞬間使電涌防護器動作，并通過等電位裝置，形成等電位。

　　也就是說，防范雷電電涌及過電壓的措施，是在最短時間內（納秒級）令其釋入電路上產生的大量脈沖能量，通過等電位裝置將其泄放至大地，從而降低設備各接口間的電位差，保護用電設備。

　　在電子時代的今天，住宅內設置的敏感電子設備數量和規(guī)模不斷增大，而這些設備的工作電壓卻在不斷下降，因此它們受到電涌的襲擊而損壞的可能性就大大增加。其后果可能使整個系統運作中斷，造成經濟損失。

　　4、電氣檢修安全技術

　　住宅小區(qū)的低壓配電系統，不論采用TN或TT制式，其PEN線或N線由于通過負荷電流、不平衡電流、三次諧波電流等等，令其帶電位，對地呈現電壓。正常工作時，這種電壓視情況為幾伏乃至十余伏。當然，不可能大過或等于安全電壓50V.

　　如果正常工作時的PEN線或N線的對地電壓等于或大于50V，那么設備端子電壓則等于或小于120V，這種電壓不能令設備正常運轉的ΔUPEN≥50V時設備不能工作然而，例如變配電所因某種原因發(fā)生故障，令PEN線或N線電位升高，此時，其對地電壓大于安全電壓，甚至高達百余伏，這種電壓對設備及人體是十分危險的，并且會傳至建筑物的進戶處。

　　進戶處的電源的總開關若為三級，檢修是不會斷開N線（請注意，PEN線是不能斷開的），如果在N線電位升高時，人員正在檢修或安裝，由于沒有電氣隔離措施，這時危險電壓會令檢修人員發(fā)生觸電傷亡事故。將電源的總開關選為四級，實施了電氣隔離，即將所有帶電導體斷開，因而就避免上述事故的發(fā)生。

　　需要說明的是，PEN線是PE線與N線合二為一的線路，規(guī)范是嚴禁將其斷開的。TN－C－S系統的PNE線在進戶配電箱處分成N線及PE線，接入四極總開關的是三根相線及N線。對于TN－C系統而言，不允許裝四極開關，在小區(qū)的配電系統中，不推薦使用TN－C系統。

　　在住戶用的小配電箱中，進線開關多是選用微型斷路器。目前市場上供應的合格MCR，其爬電距離、空氣間隙等參數均能滿足隔離電器的要求，因此常將其當作隔離電器使用，忽略了隔離電器對“明顯斷開點”的要求。

　　目前，某些斷路器已有觸頭狀態(tài)顯示窗，即用紅、綠兩色分別表示觸頭是處于分于分斷還是合閘的狀態(tài)，應該說這種有明顯斷開點的斷路器才是符合隔離電器的要求。

　　5、保安技術

　　對多層住宅而言，安全系統是進戶處設置一道常鎖的大門，住戶只有使用鑰匙方可進出。來訪者則要通過設置在大門上的對講盤和住戶取得聯系，方可進入。

　　對于高層住宅，是在入口的門廳處設置常鎖大門，住戶與來訪者的進入程序同多層住宅，但增加了住戶與高層管理人員間的對講。

　　隨著閉路電視技術引入對講安全系統，住戶對來訪者的語言及容貌有準確的識別，從而提高了安全程度，這就是可視對講安全系統。它是在前種系統的基礎上增設了一個影像傳輸通道，在大門的對講盤上裝有攝像頭，以觀察來訪者。

　　在設計中，可以將視頻信號經調制后送入CATV或有線電視前端，住戶可以打開電視機在專用頻道上觀察來訪者的相貌，這種系統雖然投資較低，但有公開個人隱私之隙及諸多不便。

　　另一種則是視頻信號直接通過專用同軸電纜送至住戶裝有顯像管的對講機。這種可視對講系統是用微型電腦控制的，是目前較為先進的內線控制系統，它具有對講、密碼與開鎖，與門衛(wèi)、管理中心通話功能，還可配合其他周邊設備實施可靠的家住安全保護。

　　用于家住安全保護的設備還有紅外探測器、玻璃破碎探測器等，除了業(yè)主明確要求設計此類防盜保護設備外，在設計中，一般未設置。

　　二、安全可靠的配電系統

　　住宅小區(qū)的面積通常是幾萬平方米至十幾萬平方米，區(qū)內常設置一個或幾個小區(qū)用低壓變配電所（室）。

　　為節(jié)約面積，常將小區(qū)的低壓變配電所設在住宅的首層、架空層或地下層，由于低壓配電系統的工作接地與保護接地無法做到電氣上分離且互不影響，所以低壓變配電系統只能設計為TN－S式。不選擇TN－C－S式的原因是因為PEN線中的工作電流會令PEN帶電位，對地呈現電壓，不利于安全，還有可能對一些敏感的家用電器產生干擾。

　　對于不設置變配電所的獨立建筑物，其低壓配電系統最好能采用TT接地制式。對于同一變壓器供電的TN系統，不論是TN－S、TN－C或TN－C－S系統，其PE線或PREN線是連通的，當任一處發(fā)生接地故障時，故障電壓會沿PE線或PEN傳至其他未發(fā)生故障處，可能會引起新的電氣故障，而TT系統的PE保護線是從各建筑物的接地裝置引出的，彼此不會連通，因此某棟建筑物發(fā)生接地故障不會殃及其他建筑物，避免了TN系統“竄”電位的缺點。

　　小區(qū)各建筑物采用TT系統時，從低壓配電所引出的線路為L1、L2、L3及N線四芯電纜，其配電線路接地故障保護動作特性是：

　　RAIa≤50V

　　式中　RA——外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻（Ω）

　　Ia——保證保護電器切斷電路的動作電流（A）RA的值易為用戶掌握，因而能較易地確定Ia的值。

　　以往較少采用TT系統的原因是多方面的，其中一個原因是在用電負荷趨大時，要滿足RAIa≤50V，則RA應很低，而實際工程又很難滿足低接地電阻的要求。自從優(yōu)質的漏電保護設備問世后，這一難題得到解決，例如，在進戶箱設置IΔn=300mA的漏電斷路器作為過流保護和防電氣火災的電源開關，此時Ia=0.3A，則RA=50/0.3=166.7Ω，這種接地電阻的要求是極易滿足的。

　　值得一提的是，小區(qū)內的小高層、高層建筑日漸增多，按消防規(guī)范要求，其內應設置加壓風機、消防電梯等消防設備，此時仍選用漏電斷路器是不合適的，應改設斷路器及漏電繼電器的組合。當發(fā)生接地故障時，引至小區(qū)監(jiān)控中心的漏電繼電器輸出接點動作，發(fā)生故障報警，但不會令電源開關跳閘。

　　小區(qū)內也有設計TN（TN－S或TN－C－S）配電系統，這種系統的配電線路發(fā)生接地故障時，應滿足：

　　ZsIa≤V0

　　式中Zs——接地故障回路的阻抗（Ω）

　　Ia——保證保護電器在規(guī)定的時間內自動切斷故障回路的電流（A）

　　V0——相線對地電壓（V）

　　由于Zs較難確定，因此也難以正確整定Ia.

　　另外，由于PE（PEN）線是連通的，查找接地故障的原因、地點也比較難，這可能是許多供電公司不在公用電網中采用TN系統的原因之一。

　　一般來說，TN系統的保護靈敏度是能滿足要求的，但發(fā)生電弧性接地故障時，其靈敏度就不能滿足要求，因此也要求總電源開關具有漏電的保護功能。

　　三、合理的配電系統

　　按深圳供電局推薦，新開發(fā)小區(qū)一般住宅的安裝容量為6kW/戶，住戶進戶開關選32A或40A，其進戶線截面不小于6mm2銅芯絕緣線，通常設計為BV－3×10mm2.室內的配線不小于2.5mm2.電度表選用與微機抄表系統接口的寬負荷表10（40）A.

　　在電子時代的今日，很難估計會出現什么新的家用電器產品，特別是廚房用電設備。為適應這種難以預料的發(fā)展，除了在廚房設置較以往多一些的插座外，其供電回路的容量也適當放大，可視住宅面積大小，其配電線路選為：BV－3×4mm2.

　　對于面積較大的高級住宅，其安裝容量按家用電器的設置累計而成，通常大于10kW.單身公寓面積雖小，但“五臟俱全”，其用電量約為3～4kW/戶。

　　在生活水平日漸提高的今日，提高用電可靠性、縮小停電范圍也應給予足夠的重視。在有些設計中，應給予廚房用電一個專用回路，其上設置IΔn=30mA的漏電斷路器；客廳、餐廳及臥室用插座則由另一回路供電，其上亦設IΔn=30mA的漏電斷路器；照明、空調用回路不設置RCD，原因是它們可視為固定安裝設備（不含插頭、床頭燈等，）不會像電吹風、電熨斗這些時常要拔出插入的設備，使人們有發(fā)生間接接觸觸電事故的可能。如果照明、空調配電線路發(fā)生漏電，當漏電電流達到300mA時，則電流總開關跳閘，防止電氣火災發(fā)生的可能。

　　四、住宅智能化

　　由于科學技術的不斷發(fā)展，目前對智能建筑尚無統一的定義。一般來說，多認為智能建筑是在建筑平臺上由三大系統構成，即建筑設備自動化系統（BA）、通信自動化系統（CA）及辦公自動化系統（OA），也就是俗稱的3A系統。

　　小康住宅智能化，令其在跨世紀以后的相當長一個時間段內能保持其技術先進性。

　　在構思住宅小區(qū)智能化系統方案時，不拘泥不同的定義及各種提法，而是從智能建筑本質出發(fā)，充分考慮業(yè)主各種需求，以求小區(qū)智能化系統的設計結構上優(yōu)秀、技術上先進，有擴展的可能，且經濟合理。

　　住宅小區(qū)用戶繁多，各用戶對智能建筑功能的要求各不相同，著重點差異較大，對網絡系統的需求、構架要求亦不相同，因此，在用戶要求不明的情況下，不宜先行設計CA系統的網絡機房及相關設備，避免給業(yè)主造成投資過大及浪費。

　　然而，為了不久的將來順利實施CA、OA系統，現今合理設計綜合布線系統是十分必要的。綜合布線系統猶如人體內的神經系統，是實施CA、OA系統的基礎條件。

　　通常是根據住宅小區(qū)的平面圖及各住戶對語音點、數據點設置的要求進行綜合布線，并通過對管理區(qū)子系統的確定，以及主干光纖以及大對數電纜對各個管理區(qū)的連接，使住宅小區(qū)成為智能化、網絡化的小區(qū)。

　　對一般的住戶是設計兩個語音點、一個數據點，大面積的住戶還需酌情增加。在工作區(qū)內語音及數控點全部采用五類信息模塊安裝及采用五類線敷設，以達到高速信息的傳輸，并能夠保證語音及數據點的通用性和互換性。

　　為了能使將來的數據系統達到100M以太網，因而采用光纖作為主干，選用六芯多模光纖。對于語音信息則采用大對數電纜進行連接。

　　每個管理區(qū)子系統配電室內設有配線架，利用跳線與設備進行連接。采用光纖連接盒進行主干光纖與各個管理區(qū)的設備進行連接。

　　小區(qū)設有中央監(jiān)控中心，可以將機房設備間子系統的主設備設在監(jiān)控中心內，其與每個管理區(qū)子系統間通過光纖及大對數電纜以星形拓補的方式進行連接，實現100Mb/s速率的傳輸，從而保證每個管理區(qū)的信息能在高的速率下進行工作。

　　新開發(fā)的住宅小區(qū)的建筑物日趨大型且多功能，服務項目也日漸增多，其使用的機電設備品種名目繁多，分布甚廣，管理工作已非人力所能應付，因此采用自動控制技術及計算機技術已成為小區(qū)管理的重要手段之一�？梢钥隙ǖ卣f，用計算機技術對各類項目進行控制及管理已成為必然。這種管理方法及前述各類電氣設計技術的實施將使建筑物成為名副其實的現代化建筑物。

　　住宅小區(qū)設計的樓宇自動化控制系統可以對小區(qū)的送排風及排煙系統、變配電系統、給排水系統、綠化噴灌系統、公共照明系統、住戶緊急救助系統、保安巡邏系統、周邊紅外報警系統及停車場收費系統等進行有效的控制管理，可以對小區(qū)的設備進行可靠的操作控制，具有動態(tài)監(jiān)視、監(jiān)控、報警檢測、表格管理及打印，歷史數據存儲等特點，即時、準確地得到設備運行、故障、維修信息，提高管理信息，提高小區(qū)設備易操作性，也提高經濟及社會效益。

　　參考文獻：

　　1、低壓配電設計規(guī)范BG50054－95

　　2、凌智敏。漏電開關及其應用。北京：水利電力出版社。