王蒙蒙

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：國家設計規范在住宅建筑剩余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范對住宅建筑剩余電流保護配合問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了幾種解決方案。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；剩余電流；電氣火災；安全用電

0 引言

隨著(zhù)人民美好生活需要的日益增長(cháng)、國家行業(yè)標準不斷提升，標準提升可能引發(fā)新的矛盾，需要研究解決。居民住宅供電的應用中，20世紀90年代，國家設計規范先后增加了用于防止觸電傷害和防止火災的剩余電流保護，本文主要討論居民住宅剩余電流保護配合問(wèn)題。

1 住宅剩余電流保護存在配合問(wèn)題

1.1其他直接接觸防護措施失效或使用者疏忽時(shí)的附加防護

《住宅設計規范(GB50096-2011)》8.7.2規定：“8.7.2住宅供電系統的設計，應符合下列規定：除壁掛式分體空調電源插座外，電源插座回路應設置剩余電流保護裝置；"（根據條文解釋?zhuān)琓T系統所有插座需設置剩余電流保護裝置）。

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

作為其他直接接觸防護措施失效或使用者疏忽時(shí)的附加防護，一般電源插座回路選擇30mA、動(dòng)作時(shí)間＜0.1s的剩余電流保護開(kāi)關(guān)，通過(guò)反時(shí)限設定30mA保證人身在觸電發(fā)生時(shí)不至于發(fā)生心室顫動(dòng)引發(fā)致命危險。此保護是為了人身安全存在的，下文簡(jiǎn)稱(chēng)防觸電剩余電流保護。

1.2防止火災發(fā)生設定的保護

現行《住宅設計規范(GB50096-2011)》8.7.2規定：“住宅供電系統的設計，應符合下列規定：每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)應設剩余電流動(dòng)作保護或剩余電流動(dòng)作報警。"較早規范是要求每幢住宅安裝漏電保護動(dòng)作于跳閘的，后來(lái)調整為可動(dòng)作于報警。跳閘與報警各有優(yōu)劣，本文不予以討論。筆者認為，規范的調整說(shuō)明每幢住宅建筑使用漏電保護動(dòng)作與跳閘存在一些問(wèn)題，本文主要就這些問(wèn)題剖析、研究，提出解決方案給大家參考。

1.3防火剩余電流保護與防觸電剩余電流保護設計存在配合問(wèn)題原因

根據前文所述，設計規范要求一般插座要求設置防觸電剩余電流保護，照明回路、壁掛式分體空調電源插座已被規范排除要求使用防觸電剩余電流保護外，《住宅設計規范(GB50096-2011)》8.7.3規定：“每套住宅應設置戶(hù)配電箱，其電源總開(kāi)關(guān)裝置應采用可同時(shí)斷開(kāi)相線(xiàn)和中性線(xiàn)的開(kāi)關(guān)電器。"戶(hù)配電箱只要求同時(shí)斷開(kāi)相線(xiàn)和中性線(xiàn)的開(kāi)關(guān)，也未要求采用防觸電剩余電流保護。這就造成了如果每幢建筑按規定設定不大于500mA的防火剩余電流保護，一旦戶(hù)內照明回路或壁掛式分體空調電源插座發(fā)生接地短路或漏電，就會(huì )造成整幢建筑停電，且不易查清故障。

2 剩余電流保護設定與配合

2.1增設剩余電流保護位置

如果建筑設置不大于500mA的防火剩余電流保護，為防止戶(hù)內照明回路或壁掛式分體空調電源插座發(fā)生接地短路或漏電，保護誤動(dòng)作于整幢建筑總開(kāi)關(guān)，可在防火剩余電流保護與戶(hù)內照明回路或壁掛式分體空調電源插座間設置剩余電流保護。存在以下幾種增設方案：

（1）戶(hù)內照明回路、壁掛式分體空調電源增設剩余電流保護。由于出線(xiàn)保護配合問(wèn)題出現原因，是國家規范未要求戶(hù)內照明回路或壁掛式分體空調電源插座設立剩余電流保護，所以在該回路增設剩余電流保護，并且保護定值與上級防火剩余電流保護配合，可以解決剩余電流保護配合問(wèn)題。由于戶(hù)內照明回路和壁掛式分體空調電源插座回路普遍泄漏電流小，故裝設帶防觸電的剩余電流保護開(kāi)關(guān)一般不會(huì )產(chǎn)生誤動(dòng)，還能起到防止意外觸電作用，同時(shí)，也防止了手持式電動(dòng)工具使用壁掛式分體空調電源插座時(shí)，插座無(wú)剩余電流保護的觸電風(fēng)險。因此，推薦采用此種方式解決保護配合問(wèn)題。但由于戶(hù)內開(kāi)關(guān)一般產(chǎn)權歸住戶(hù)私有，住戶(hù)裝修時(shí)，可選擇更換開(kāi)關(guān)，一旦因為某種原因（如安裝空間不足）更換為非剩余電流保護開(kāi)關(guān)，該回路發(fā)生的剩余電流故障就會(huì )造成整幢樓動(dòng)作。采用此種方式解決配合問(wèn)題時(shí)，應考慮補充其他措施來(lái)解決長(cháng)期管理問(wèn)題。

（2）戶(hù)內總開(kāi)關(guān)增設剩余電流保護。戶(hù)內總開(kāi)關(guān)增設剩余電流保護，如實(shí)現良好配合，能實(shí)現故障限定在戶(hù)內，也可防止故障擴大。但如果照明回路、壁掛式分體空調電源開(kāi)關(guān)回路不設剩余電流保護且故障時(shí)，會(huì )造成戶(hù)內總開(kāi)關(guān)斷電，照明插座同時(shí)失電，造成居民生活不便。根據筆者實(shí)際經(jīng)驗，照明燈具故障可能會(huì )造成剩余電流保護故障跳閘，如戶(hù)內總開(kāi)關(guān)增設剩余電流保護，照明、插座同時(shí)失電，可能造成居民不便。此方案是前一個(gè)方案的替換方案，既有建筑改造配電箱位置不足，為節約成本可考慮此方案。

（3）運維分界點(diǎn)處增設剩余電流保護。供電公司或物業(yè)公司與居民住戶(hù)運維有分界點(diǎn)，這個(gè)分界點(diǎn)一般在計量表處，分界點(diǎn)以下線(xiàn)路和設施運維責任歸居民住戶(hù)所有，在運維分界點(diǎn)設置剩余電流保護容易區分責任，避免影響其他*用戶(hù)。

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

2.2保護定值要求

防觸電剩余電流保護的保護限定值來(lái)源于人體安全電流要求，限定值30mA，0.1s。由于設定已足夠小，生產(chǎn)設定更靈敏的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品會(huì )增加成本且容易誤動(dòng)，所以防觸電保護限定值一般是統一的，無(wú)法通過(guò)改變整定值來(lái)實(shí)現防觸電保護配合。防火剩余電流電流來(lái)源于易產(chǎn)生火災的漏電電流限定，500mA的動(dòng)作值不能突破，但存在小于500mA動(dòng)作值的開(kāi)關(guān)。根據《民用建筑設計規范GB51348-2019》對“電氣火災監控系統的剩余電流動(dòng)作報警值宜為300mA"的條文解釋?zhuān)笆Ｓ嚯娏魇诫姎饣馂谋O控探測器動(dòng)作報警值300mA是引自《低壓電氣裝置第4-42部分：安全防護、熱效應第422節火災特別危險場(chǎng)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(huì )引起火災，因此建議報警值為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。防火漏電與防觸電剩余電流間配合不存在問(wèn)題，防火剩余電流間配合可以采用電流配合和時(shí)間配合，保證繼電保護不誤動(dòng)要求即可。

由于良好線(xiàn)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(shí)，線(xiàn)路和電器設備啟動(dòng)時(shí)也存在涌流。當整幢建筑擁有正常泄漏電流、涌流的設備、線(xiàn)路過(guò)多時(shí)，正常泄漏電流和涌流積累可能超過(guò)300mA，可能需要500mA保護定值來(lái)實(shí)現。對于涌流，因為送電時(shí)才出現，如果能用時(shí)限配合解決盡量采用時(shí)限定值配合躲過(guò)誤動(dòng)，時(shí)限無(wú)法配合時(shí)才考慮電流定值配合。整幢建筑采用500mA保護定值時(shí)，建議分區塊設立保護，使各區塊處于300mA及以下剩余電流保護定值的保護下，以保證大部分線(xiàn)路的泄漏電流不高于300mA。區塊的設定可以在各單元、運維分界點(diǎn)，根據實(shí)際現狀決定，但分級不宜太多。

對既有建筑的整定配合，要經(jīng)過(guò)精確估算，防止老舊線(xiàn)路的非泄漏電流納入正常泄漏電流中予以保護排除。

3 安科瑞安全用電云平臺及選型

3.1安科瑞安全用電云平臺介紹

Acrelcloud-6000安全用電云管理系統能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、報警、記錄，并且通過(guò)云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數據、透傳指令，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)對上傳至云端的數據進(jìn)行分析，為用戶(hù)提供火災隱患的相關(guān)數據，能夠及早的發(fā)現問(wèn)題并實(shí)施排查，避免火災的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶(hù)的長(cháng)遠發(fā)展具有戰略意義。此外，該系統通過(guò)集中監控，使得數據通過(guò)每個(gè)節點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò )傳輸至云端集中式管理和監控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠對采集的信息進(jìn)行統一的監控和管理。

具體功能如下：

（1）安全用電監管服務(wù)系統包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統、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(wù)系統平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數的實(shí)時(shí)監測數據及變化曲線(xiàn)、歷史數據與變化曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報警數據等，能實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)服務(wù)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(chǎn)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(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過(guò)手機APP對每條報警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
    （4）能對各個(gè)單位及設備的電氣安全運行情況進(jìn)行自動(dòng)統計和分析評估，并隨時(shí)展示電氣安全運行分析報告。
    （5）監控探測終端產(chǎn)品滿(mǎn)足國家法律法規和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余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，并通過(guò)國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監測檢驗中心提供的消防3C認證。
    （6）漏電探測器能同時(shí)探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數值，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )接入安全用電監管系統平臺。

3.2產(chǎn)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(chǎn)品型號代碼為AAFD，共有兩種電流等級，可監測回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預警，提醒用戶(hù)處理，防止電弧導致的火災的發(fā)生。

AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，該產(chǎn)品不可在同一臺AF-GSM400下與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ASCP200-1，有三種電流等級，可監測回路短路過(guò)載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)預警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導致的火災的發(fā)生。

ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，也能夠通過(guò)插入SIM卡直接上傳到平臺。

以下是ASCP200-1的主要功能：

短路保護功能。保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過(guò)載保護功能。當被保護線(xiàn)路的電流過(guò)載且過(guò)載持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器啟動(dòng)超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過(guò)、欠壓保護功能。當保護器檢測到線(xiàn)路電壓過(guò)壓或欠壓時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

配電線(xiàn)纜溫度監測功能。當被監測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

漏電流監測功能。當被監測的線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。

保護器具有1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。

3.2.4剩余電流互感器

3.2.5 AF-GSM400-2G/4G無(wú)線(xiàn)上傳模塊 

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊，該無(wú)線(xiàn)模塊為安全用電云平臺專(zhuān)用模塊。

AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個(gè)模塊可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會(huì )實(shí)時(shí)上傳數據。

3.2.6溫度傳感器

溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監控基準，可以用來(lái)監測線(xiàn)纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。

4 未來(lái)展望

4.1建議廠(chǎng)家增加防火剩余電流開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間級數

從保護原理上講，防火剩余電流保護是為了防止電纜老化泄漏電流引發(fā)電氣火災，而電纜老化是長(cháng)期的過(guò)程，不需要防火漏電實(shí)現非?？焖俚姆磻?。而在實(shí)際應用過(guò)程中，保護定值必須躲過(guò)合閘涌流，否則，容易出現保護誤動(dòng)。如果整定時(shí)間不能躲過(guò)涌流，就必須加大整定電流，可能造成保護定值超過(guò)300mA或500mA。當定值超過(guò)500mA時(shí)，就不能作用于跳閘了，只能采用監視的做法，而監視的反應速度會(huì )明顯比跳閘慢很多，所以，建議廠(chǎng)家考慮防火剩余電流開(kāi)關(guān)的保護定值時(shí)間增長(cháng)、級數增多給應用更多的選擇。

4.2基于網(wǎng)絡(luò )化、智能化防火剩余電流保護未來(lái)可期

社會(huì )發(fā)展、信息化進(jìn)步，造成信息化產(chǎn)品可靠性增高、成本降低，家用智能插座、智能電器產(chǎn)品不斷推新、完善，但工業(yè)化產(chǎn)品推進(jìn)遲緩。網(wǎng)絡(luò )化可解決孤立元件間的保護配合難題，準確判斷故障來(lái)源，通過(guò)記錄分析泄漏電流發(fā)展過(guò)程，智能區分線(xiàn)路老化和正常泄漏電流未來(lái)可期。

【參考文獻】

[1]張德圳.住宅建筑剩余電流保護配合研究.中國設備工程.2021-08-10.

[2]陳志林.剩余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(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6版.

作者簡(jiǎn)介：王蒙蒙，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為安全用電裝置的研發(fā)與應用