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文档简介
T/CABEE030-2022《民用建筑直流配电设计标准》(以下简称《标准》),对民用建筑直流配电系统的电压等级和适用范围做出了规定,推荐在供电距离和功率较小的场合使用直流48V。下面将从安全性、标准兼容性和供电能力三个方面,对直流48V在民用建筑场景的适用性进行一些分析。(1)特低电压的安全性对于民用建筑配电系统,用电安全始终是人们最关心的问题。虽然配电系统可以采取很多电击防护措施保障人身安全,但对人频繁活动的场所,采用特低电压是最有效和最可靠的方法。
决定电击危险程度的关键因素是流过人体的电流。GB/T13870.1-2008《电流对人和家畜的效应第1部分:通用部分》中规定,直流电流的反应阈值为2mA;在接触直流电压时,流过人体的电流取决于电压和人体电阻的大小,后者与接触面积、电压大小、皮肤状态、电流路径等因素有关。
民用建筑环境中,无意中接触带电导体大多是小接触面积(1c㎡,相当于手指面积)、皮肤干燥或湿润、两手分别接触的情况(48V供电系统采用安全特低电压防护,不允许接地,因此一般不会出现手到脚或手到臀的情况)。根据GB/T13870.1-2008《电流对人和家畜的效应第1部分:通用部分》中的数据推算,在这种情况下,95%以上人群手到手的人体直流电阻都大于30kΩ,接触直流48V时产生的接触电流只有1.6mA,低于GB/T17405-2020/IEC61140:2016《电击防护装置和设备的通用部分》中基本防护规定对稳态接触电流限制(最大2mA)的要求,不会对人体造成生理损伤。
利用人体电阻计算接触电流,易受皮肤状态和个体生理差异等条件影响,容易出现误差。为此,《标准》参考了GB/T13870.5-2016《电流对人和家畜的效应第5部分:生理效应的接触电压阈值》。该标准给出了不同电击生理效应对应的最低电压阈值,在水湿润、小接触面积、手到手路径条件下,引起惊吓反应的直流电压阈值为56V;在水湿润、中等接触面积(12.5c㎡,相当于手掌面积)、手到手路径条件下,引起肌肉反应的直流电压阈值为81V。即使考虑湿润和中等接触面积这样比较少见但更危险的条件,大多数人群直流48V“触电”的后果主要是惊吓或肌肉反应,一般情况下不会对身体造成伤害。与直流48V对人体产生的生理效应相比,接触交流220V会产生高达几百mA的电流,短时接触就可能引起室颤而致人死亡。直流48V的安全性相比交流220V有了本质的提升,采用直流48V供电,可以显著提高人频繁活动场所的本质安全用电水平。(2)既有规范要求由于用电环境、使用条件和人的个体都存在很大的差异,对于与电击危险和安全用电有关的问题,包括电压等级和防护措施等,必须全面分析并考虑既有规范的要求。
GB/T3805-2008《特低电压(ELV)限值》给出了特低电压限值,低于限值的电压在规定条件下可认为对人体不构成危险,湿润环境状况和单故障条件下,直流特低电压的限值为70V;GB/T17405-2020/IEC61140:2016《电击防护装置和设备的通用部分》中规定,不超过直流120V的特低压(ELV),可采用安全特低电压防护措施(SELV),并设置基本防护(绝缘或外壳),而如果仅在干燥场所正常使用,并且身体不可能大面积接触带电部分,那么不超过60V的直流电压可不设置基本防护;GB16895.21-2020《低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护》规定,在正常干燥环境内,不必为直流电压低于60V的SELV回路设置基本保护;GB/T18384.3《电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护》规定,单点失效情况下的断电保护措施,要求将直流电压下降到60V以下。根据既有规范要求,在建筑内部一般正常使用条件下,直流48V回路无需设置基本防护,而为了提高安全裕量,《标准》进一步要求直流48V必须采取SELV防护。虽然强化了直流48V回路的防护要求,但与等电位联结、自动切断电源,以及加强绝缘或双重绝缘等防护措施相比,直流48V回路的电击防护技术简单,成本也更低,因此特别适合小功率用电设备使用。关于SELV的详细要求,可参考GB16895.21-2020《低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护》第414节相关内容。(3)供电能力电压等级的选择除了要考虑安全因素,同时还要兼顾供电能力的要求。T/CABEE030-2022《民用建筑直流配电设计标准》规定直流48V主要用于安全要求较高且功率较小的电器,包括电脑、电视机、加湿器、投影仪、打印机和LED照明等,根据格力电器公司调研结果,这类电器功率大多不超过500W。GB51348-2018《民用建筑电气设计标准》规定,电力线路导体截面积不应小于1.5。据此推算,直流48V可以满足30m范围内500W以下电器供电要求。
综上所述,与交流220V相比,在正常使用条件下,直流48V的安全水平显著提升,且由于民用建筑末段的供电距离和功率都比较小,直流48V的供电能力也能够满足要求。在供电距离和功率较大的场合,可以考虑采取高低压混合分区供电的方式。
需要说明的是,用电安全不仅仅与电压等级有关,还要考虑使用环境的影响,对于民用建筑内一些特殊用电环境,比如浴室和泳池,由于触电伤害较大,规定应采用直流30V及以下的SELV,而在电井和登高作业等场合,或对特殊敏感人群
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