住宅电气设计及电气防火

宅电气设计及电气防火摘要：在火灾统统计中，电气气火灾在各类类火灾原因中中仅次于用火火不慎引起的的火灾，住宅宅电气火灾在在所有电气火火灾中占了相相当大部分，因因此住宅电气气的防火越来来越引起人们们的注意。本本文系统阐述述了住宅电气气设计的要点点，具体分析析了住宅电气气中供配电系系统及线路系系统的安全设设计，以利于于住宅电气火火灾的防范。关键词：住宅供供配电系统住宅线路控控制设备家用电器住宅电气安安全1前言随着人民生活水水平不断提高高，家用电器器的普及和住住房制度改革革逐步深入，住住宅火灾在近近年来一直居居高不下，其其中主要由于于电气线路的的短路、老化化，加之家用用电器种类、数数量的增加，电电器的超负荷荷运行，电气气照明的不慎慎使用，开关关、插座等布布置的不合理理性，都致使使住宅电气火火灾数量逐年年上升，成为为了住宅火灾灾发生的一个个重要因素。2住宅电气气供配电系统统的设计要求求2．1电源的的质量应符合合标准电源质量是指电电压、频率的的质量。即是是将电源的电电压、频率值值与标准或预预期值作对比比，以表征电电源品质状况况的通称。电电源的质量指指标主要有：：电压偏移、电电压波动、电电压频率、谐谐波和三相不不平衡等。电电源质量还会会受到多种因因素的影响，如如负载的变化化；非大量线线性负载的使使用；高次谐谐波的影响、功功率因素补偿偿时电容的投投入和切断；；接地系统中中的过大泄漏漏电流，都会会影响电源的的品质，从而而降低供电电电源的质量，发发生诸如电压压波动、频率率波动、电源源波形的失真真等现象。电源的质量指标标的优劣往往往会直接影响响到住宅电气气供配电系统统及家用电器器是否能正常常运行，为此此我国就电源源质量的标准准作了具体的的规定，见下下表电能质量国家标标准摘要标准编号标准名称允许限值说明GB123255-90供电电压允许偏偏差220v单相供供电为+7%﹪,－10%﹪衡量点为供用电电产权分界处处或电能记量量点GB123266-90电压允许波动和和闪动电压波动:100千伏及以下2.5%﹪闪变△V（1）对照明要要求较高,0.4%﹪（2）一般照明明负荷0.6%﹪（1）衡量点为为电网公共连连接点（2）给出闪变变电压限值和和频度的关系系曲线,可以根据电电压波动曲线线查得允许值值,并给出算例例（3）对测量方方法和测量仪仪器作出规定定GB/T145549-933公用电网谐波各级电网谐波电电压限值（%%）电压（kv）THD奇次偶次0.385544.02.06、1043..211.635、663322.41.2⑴衡量点为PPCC，取实测95%﹪（2）对用户允允许产生的谐谐波电流,提供计算方方法（3）对同次谐谐波随机性合合成提供算法法GB/T155543-955三相供电电压允允许不平衡度度（1）正常允许许2%﹪,短时不超过4%﹪（2）每个用户户一般不超过过1.3%﹪（1）各级电压压要求一样（2）对测量方方法和测量仪仪器作出规定定GB/T159945-955电力系统频率允允许偏差（1）正常允许许±0.2HHz,根据系统容容量可以放宽宽到±0.5HHz（2）用户冲击击引起的频率率变动一般不不得超过±0.2HHz对测量仪器提出出了基本要求求2．2民用用建筑住宅配配电方式国内大型民用建建筑较大负荷荷的用电单位位配电方式都都是中压10千伏配电。对对小型民用建建筑较小负荷荷的用电单位位宜接入地区区低压380/2220电网，其配电半径径不宜超过250米。根据配配变电系统的的配电方式，用用电负荷的等等级和环境特特征等，正确确选择电气线线路的绝缘导导体及其电气气保护，对防防止和减轻电电气线路火灾灾起到积极作作用。我国普普通居民楼居居室的电源线线一般设计为为6A-100A，其中用电电负荷不宜超超过1000WW-15000W，当用电总总功率超过2000W时就存在电电路短路火灾灾及电表烧毁毁的可能。因因此居民住宅宅在设计时要要做到安全用用电，关键要要注意以下几几点：正确布置配电盘盘合理敷设电气线线路结合实际需要选选择导线正确使用家电2．3住宅宅户内终端配配电方式的选选择随着家用电器的的进入家庭，生生活用电急剧剧增加，合理理设计住宅户户内终端配电电系统，对完完善住宅功能能，创建安全全、舒适的生生活环境十分分重要。目前前住宅配电方方式大多是一一户一表分层层设置。根据据目前住宅用用户家电以及及使用情况和和特点，家用用电器用电时时间相对集中中，持续时间间短，季节性性强，而且各各用户用电负负荷的差距也也日趋缩小，建建议户内终端端配电系统的的照明应单独独使用一个回回路，户内插插座分三个回回路较合适，如如图三种设计计方案：方案一方案二方案三住宅楼总配电箱箱或单元总配配电箱内应装装设动作时间间大于0.15SS,剩余动作电电流大于300mA剩余电流流保护开关，用用于防止住宅宅电气火灾。另另外，每个住住宅单元宜采采用三相电源源进线，而每每层的电表箱箱内仅出现一一个单相电源源，这样做既既增加了供电电的可靠性，也也便于维修。3电气线路路控制设备的的选择开关和控制设备备是根据一定定的技术条件件制造的，设设计中采用何何种设备应根根据周围环境境特征、电流流种类、电压压大小、保护护要求等条件件进行选择。3．1根据周周围环境特征征选择开关控控制设备，按按照控制和保保护设备外壳壳结构形式分分类，它有开开启式、保护护式、封闭式式、密闭式和和防爆式等种种类。3．2住宅宅电气设备应应按照正常工工作条件选择择额定电压和和额定电流，防防止电气火灾灾的发生。电电气设备的额额定电压Ue应符合设备备装设点电网网的额定电压压，并应大于于或等于正常常时可能出现现的最大工作作电压Ug即：Ue≥Ug电气设备的额定定电流Ie应大于或等等于正常工作作时的最大负负载电流Ig，即：Ie≥Ig如果电气设备装装设点周围环环境温度高于于电气设备温温度，则额定定电流应乘以以温度修正系系数kk=当电器设备在低低于正常的环环境温度下工工作时，对于于高压电器每每降低一摄氏氏度，允许电电流可比额定定值增加0.5%，但不得增增加2%。3．3应根据据保护要求选选择保护装置置，电力变压压器低压侧一一般选用带过过电流保护的的低压断路器器，并尽量带带有短延时和和长延时脱扣扣器，且短延延时脱扣器的的时限一般比比低压出线时时时限大一级级。对于需要要自动切换的的还应带有低低电压保护，低低压配电线路路一般只做短短路保护，但但在有过负载载可能以及有有火灾和爆炸炸危险场所的的低压配电线线路，需要增增加负载保护护。3．4熔断断器的特性熔断器主要由熔熔断体(俗称保险丝)和熔断器支支持体,熔断器触头头和熔断器底底座组成.当电路发生生过载或短路路故障时,电流大于熔熔断体允许的的正常发热电电流,使熔断体温温度急剧上升升当达到其熔熔点温度时,熔断体自行行熔断分断电电路,从而保护电电气设备.熔断器的熔断时时间T与熔断电流I的大小有关,其规律是与与电流平方成成反比.由于一般的熔断断器具有一定定的火灾危险险性，因此将将逐步被带漏漏电保护断路路器所取代。4家用电器器的安全使用用随着家用电器产产品的不断推推陈出新，高高科技产品也也在住宅电气气中得到应用用，电能将成成为家庭使用用的主要能源源，由于用电电的不合理导导致电气火灾灾事故不断发发生。因此，必必须在电气设设计中给予足足够的重视。4．1．1家用电器对对电源和建筑筑物的电气装装量也有很高高的要求。额额定电压220v的家电的电电源电压允许许偏移范围为为15%-110%，额定电压42v及以下的家家电的电源电电压允许偏移移范围为-10%--+10%，若是超出出这一局限，要要么电器不能能正常工作，要要么损坏电器器甚至引起火火灾。因此，必必须度量符合合要求的保护护设备。4．1．2住宅中应设设置一定数量量的插座，避避免一个插座座串接多个电电器的情况。4．1．3由于家电多多为非固定安安装器具，随随时可以移动动，所以家用用电器的电源源引线，应采采用铜芯绝缘缘保护套软线线或电缆，其其长度不超过过5m。4．2家用用电器电源插插座的选型及及安全使用家用电器的接电电方法一般均均采用插座作作为接插件接接通电源，电电源插座也起起到了隔离电电器的作用，又又可兼作功能能性开关。按按规范规定，住住宅内两插座座之间的距离离不大于3.6m，住宅建筑筑每个插座一一般也按100w计，同时也也可按住宅的的面积大小而而决定插座数数量，对于特特殊场所、环环境也应相应应选择对应的的插座。如干干燥场所可选选普通型插座座，而潮湿场场所宜采用密密闭型或保护护型的带保护护线触头的插插座，其安装装高度不低于于1.5m，对于一定定的功率指标标下，适当的的增加插座的的数量，避免免临时接线板板的使用能有有效防止因插插座过载而引引起的短路火火灾。4．3住宅宅照明装置的的防火设计住宅照明设计要要有利于人的的活动安全和和有舒适感，并并且应与住宅宅的内部环境境和谐统一，浑浑然一体。国内现行的住宅宅各类房间的的照度标准值值应受当时经经济发展和电电力供应能力力的限制普遍遍较低，不适适应当今和未未来住宅照明明的要求。下下面将我国和和美国的住宅宅照度水平值值列于下表房间国名起居室卧室书写阅读精细作业餐厅厨房卫生间走道楼梯中国303020030030301510美国7575750750300150300150然而，照明灯具具在工作过程程中，往往要要产生大量的的热，致使玻玻璃灯泡、灯灯管、灯座等等表面温度较较高，若灯具具选用不当或或发生故障会会产生电火花花、电弧；接接触不良导致致局部生热，导导线和灯具的的过载和过压压，会引起导导线过热；另另外，电气照照明广泛用于于生活和各个个领域，人们们司空见惯，往往往会从思想想上忽视其防防火安全，所所以更增大了了火灾发生的的可能性。现以白炽灯举例例说明用电气气照明的火灾灾危险性白炽灯的表面温温度较高，在在散热良好的的条件下工作作时，灯泡的的表面温度往往往与其功率率大小直接相相关，见下表表，在散热不不良时，灯泡泡表面温度则则要高得多，并并且功率越大大，升温的速速度也越快。白炽灯在散热良良好时表面温温度灯泡功率（w）灯泡表面温度（℃）灯泡功率（w）灯泡表面温度4056-63100170-216660137-1800150148-228875136-1944200154-2966灯泡距可燃物愈愈近，则引起起燃烧的时间间越短。由实实验可知，白白炽灯泡烘燃燃可燃物的时时间和温度的的关系如下表表所示：灯泡功率（w）可燃物烤燃时间（miin）起火时温度℃放置形式100纸张8333-3600卧室埋入100棉絮13360-3677垂直紧贴200纸张12330垂直紧贴200棉絮5367垂直紧贴94年新疆克拉拉玛依友谊馆馆发生的便是是电气照明引引发火灾中的的典型案例。其其火灾原因主主要是由于舞舞台后1000瓦的光柱灯灯距纱幕过近近，且经常时时间的热辐射射烤燃了幕布布引起火灾。该该光柱灯表面面温度可达500-8800℃，内壁温度度更是高达1600℃，远远超过过了幕布的燃燃点。类似的的情况在一般般民用建筑中中存在较多，建建议在电气照照明设计布置置时注意以下下几点：（1）灯具与可可燃装饰要保保持一定距离离，按规定应应不少于50cm（2）灯座应采采用不燃材料料作为隔热，防防止温度过高高引燃可燃物物，另外还要要考虑到室内内的通风、散散热条件。（3）灯具不得得用纸、布等等包裹，建议议使用隔热玻玻璃。5住宅电气气安全的分析析5．1电气安安全通常是指指电气设备在在正常工作及及在预期的非非正常状态下下不会危害人人身和周围的的设备，当电电气设备发生生预期的故障障时，应能切切断电源，将将事故限制在在允许范围之之内，根据《中中国火灾统计计年鉴》表明明，2002年内发生的的各类火灾中中，电气所引引起的火灾为为14358起，在各类类火灾中仅次次于因用火不不慎而引起的火灾。因因此，住宅电电气的火灾防防范不能不引引起足够重视视。5．2电气设设备的设计必必须保证设备备及其组成部部分都是安全全的，并且应应保证在规定定安装和使用用时不得发生生任何危险。这这是安全设计计的最基本要要求，按《低低压配电设计计规范》的规规定，住宅低低压配电线路路应装设过负负载保护、短短路保护和接接地故障保护护三种基本保保护。5．2．1住宅配电线线路应设过负负荷保护如果过负荷时间间较长，会对对线路绝缘、接接头、端子造造成损害。导导体的绝缘由由于长期过负负载，将会长长时间超过允允许温升，导导体绝缘将会会加速老化。减减少绝缘导体体的使用寿命命。严重的过过负荷，如100%过负荷时会会使绝缘在短短时间内变形形，介质损耗耗增大。耐压压水平降低，容容易导致电气气线路引起火火灾，过负荷荷保护的目的的也在于防止止短路和接地地故障。我国«低压配电电设计规范»GB500054-995第4.3.4条规定过负负载保护电器器动作特性应应同时满足下下列条件：IB≤Inn≤Iz----------(1)I2≤1.455Iz-----------(2)式中IB----线路计算负负载电流（A）In---熔断断器熔体额定定电流或断路路器额定电流流或整定电流流（A）Iz----导导体允许持续续载流量（A）I2----保保证保护电器器可靠动作的的电流(A)当保护电器器为低压断路路器时,I2为约定时间间内的约定动动作电流;当为熔断器器时,I2为约定时间间内的熔断电电流.由于住宅住户较较多，住户所所使用的照明明及家用电器器是住宅配电电线路的最终终保护对象，所所以在确定配配电系统及断断路器时应尽尽可能使一户户发生线路短短路时，不影影响到其他用用户的安全用用电。5．2．2配配电线路应该该设短路保护护配电线路不仅要要考虑正常运运行情况，而而且也要考虑虑发生故障时时非正常运行行状况.最严重的是是发生短路故故障.配电线路短短路时,如不在短路路电流对导体体和连接件产产生的热作用用和机械作用用造成危害之之前切断短路路电流,那么短路电电流会迅速使使电气线路的的绝缘软化甚甚至燃烧.其导体,电流和点火火花的高温能能将其周围的的易燃物质引引燃起火.因此线路的的电流侧都装装有熔断器或或低压断路器器等保护电器器.配电线路采采用上、下级级保护器,其动作除应应具有选择性性外,还要使保护护电气与电器器线路的导线线与电缆相匹匹配.按《低压配电设设计规范》第第4.2.2条低压导体体的热稳定校校验应符合下下列规定:当短路持续续时间不超过过5S时,绝缘导体的的热稳定应按按下式进行校校验:S≥S-----绝绝缘导体的线线芯截面(mm)It------短路电流有有效值(A)t-----在在以达到允许许最高持续工工作温度的导导体内短路电电流持续作用用的时间(S)K-----不不同绝缘的计计算系数.93年，深圳致致丽玩具厂仓仓库电线短路路打火，喷溅溅的熔珠引起起火灾。这主主要是因为短短路保护设备备不符和要求求。建议在设设计短路保护护时的熔断器器要符合规范范要求，在短短路电流的热热作用产生危危害之前切断断电源，且保保险丝不能用用铜代替，有有条件的最好好使用空气断断路器，尽量量不使用金属属导体避免熔熔珠的产生。5．3电气气线路的防火火设计电气火灾的案例例最多的还是是线路引发的的火灾,占电气火灾灾的60%,所以住宅内内电气线路的的设计是住宅宅电气设计中中最重要的一一个环节.5．3．1导线材料的的选择导线按材料可分分为铜芯线和和铝芯线两类类.根据国家“以铝代铜”的政策,一般采用铝铝芯线.但在爆炸危危险场所、腐腐蚀性严重的的地方、移动动设备处和控控制回路应用用铜芯线；在在高层建筑中中,由于负荷比比较集中,为提高截面面的载流能力力,便于敷设,也都采用铜铜芯线.5．3．2线路敷设的的防火要求(1)住宅室室内线路应采采用绝缘线,在敷设时要要防止导线机机械受损,以避免绝缘缘性能降低.导线连接也也要避免造成成局部过热.在这其中,环境因素是是很重要的.不同的环境境要求的导线线、电缆类型型、安装敷设设的方法都不不尽相同,只有这样才才能保证导线线在各种环境境下的安全运运行,防止火灾.(2)对住宅宅线路敷设距距离的要求为防止导线绝缘缘损坏后引起起火灾,敷设线路时时要注意导线线固定点间的的距离,其随敷设方方式、敷设场场所和导线截截面的不同而而不同.如图所示:导线支持件固定定点间最大允允许距离(mm)敷设场所敷设方法导线截面(mmm)1-46-1016-2535-7095-120室内瓷夹板导线700800瓷柱配线150020003000瓷瓶配线20002500300060006000塑料护套线配线线200200槽板配线500(钉间))/300((盖钉间)室内敷设的一般般防火要求采用明敷时要防防止绝缘导线线受到机械损损伤,如导线穿过过墙壁或可燃燃建筑构件时时,应采用砌在在墙内的绝缘缘管子,且每只管子子只能穿一根根导线。线管导线凡明敷敷于潮湿场所所或埋在地下下的线管均应应采用水、煤煤气钢管。明明敷或暗敷于于干燥场所的的线管可采用用一般钢管.线管内导线线绝缘,强度不应低低于交流500V,用金属管保保护的交流电电路,当负荷电流流大于25A时,为避免涡流流产生,应将同一回回路所有导线线穿于同一根根金属管内。5．4关于于住宅的保护护接地保护接地是配电电系统负荷侧侧金属的电气气设备外壳和和敷设用的金金属套管.线槽等电气气装置外露导导线部分的接接地。其主要要作用是防止止电气火灾。《住住宅建筑规范范》GB500096-19999第6.5.2中规定:住宅供电系系统的设计中中应采用TN接地系统，并并进行总等电电位联结。5．4．1TN系统及其火火灾危险性TN系统的电源源端中性点直直接接地，用用设备金属外外壳、保护零零线与该中性性点连接，这这种方式简称称保护接零。按按中性线与保保护线的组合合情况TN系统可分为为以下三种形形式：TN-C系统、TN-S系统、TN-C--S系统。由于于住宅楼内不不采用TN-C系统，所以以以下只介绍绍后两种形式式：（1）TN--S系统此系统中PE线线与N线分开设置置，正常工作作时，PE线上没有不不平衡电流流流过，与PE线相连的设设备外壳不带带电位。只是是在接地故障障时才带电位位，因而上述述故障可大为为减少，此系系统应用较广广，但应确保保接地保护装装置动作的可可靠性，PE连接端子应应连接牢固。（2）TN--C-S系统TN-C-S是是TN-C和TN-S两种系统的的组合，该系系统一般用在在建筑物有区区域变电所供供电引来的场场所，进户线线之前采用TN-C系统，进户户处作重复接接地，进户后后变成TN-S系统、TN-C--S系统介于于以上两者之之上，具有较较高的火灾安安全性。5．4．2对对改善TN系统的一些些建议（1）重复接接地：可降低设备漏电电引起的对地地电压减轻或或防止PEN（PE）线断线引引起的危险性性，缩短故障障持续时间，从从而减少了低低压接地故障障引起的火灾灾的危险性。（2）总等电电位联结可显著降低建筑筑内发生的故故障的接触电电压，消除由由建筑物外沿沿PEN（PE）线窜入危危险故障电压压，降压保护护电器动作不不可靠带来的的危险性，有有利于防止电电气火灾的发发生。（3）提高PPEN（PE）线的连接接质量（4）正确选选择PEN（PE）线的线芯芯截面5．5漏电电安全保护住宅楼内应装设设两级漏电保保护器。第一一级装设在住住宅楼的电源源进线处。它它的作用是防防止接地故障障火灾，这是是最常见多发发的电气火灾灾。接地故障障因故障电流流较小，常以以电弧的形式式出现，而电电弧的大阻