住宅電氣設(shè)計(jì)不似工業(yè)電氣設(shè)計(jì)，技術(shù)上相對(duì)簡單。但它量大面廣，占國家建設(shè)投資中的大宗。

住宅電氣設(shè)計(jì)不當(dāng)將給國家建設(shè)投資造成巨大浪費(fèi)。

尤應(yīng)引起重視的是住宅沒有專業(yè)電氣人員維護(hù)管理，居民又大多是缺乏電氣安全常識(shí)的老百姓，電氣設(shè)計(jì)中稍有不慎很易在日后用電中留下電氣安全隱患，給社會(huì)安定帶來不良影響。

筆者上世紀(jì)80年代從事過國外萬套住宅衛(wèi)星城的投標(biāo)和設(shè)計(jì)工作。做過一些調(diào)查研究，也查閱過不少國外住宅電氣設(shè)計(jì)資料，了解一些信息。

愿就理解和記憶所及陳述一些信息和拙見，供同行參考和指正。

1 住宅配電變壓器應(yīng)取較大的負(fù)載率

有一種電氣節(jié)能的理論，認(rèn)為電力變壓器的銅損等于鐵損時(shí)變壓器的效率最高，最節(jié)能。此時(shí)變壓器的負(fù)載率只稍大于40 %，因此住宅變壓器的負(fù)載率應(yīng)按不大于50 % 來選取。這一理論似是而非。

按IEC的節(jié)能原則，所謂節(jié)能應(yīng)是包括用戶和地區(qū)電網(wǎng)在內(nèi)的全系統(tǒng)全面的節(jié)能，而非某一電氣設(shè)備局部的節(jié)能。

變壓器的低負(fù)載率運(yùn)行，在我國被稱作“大馬拉小車”，在相同有功功率輸出條件下，由于變壓器的欠載，功率因數(shù)低，它將大大增加地區(qū)電網(wǎng)的無功負(fù)載。而電網(wǎng)中無功電流的增大將增加電網(wǎng)的有功功率損耗和電壓損失。電網(wǎng)電能的損耗是體現(xiàn)在供電部門的電度表上而非用戶的電度表上的，但供電部門是不會(huì)為用戶支付不當(dāng)電網(wǎng)損耗的電費(fèi)的。

“羊毛出在羊身上”，為彌補(bǔ)這一損失，供電部門每月要征收用戶配電變壓器按變壓器千伏安安裝容量計(jì)算的巨額基本電費(fèi)，并對(duì)用戶“大馬拉小車”導(dǎo)致的過低功率因數(shù)處以罰款。

這樣一來用戶的配電變壓器局部是節(jié)能了，但付出的電費(fèi)卻顯著增加了，其結(jié)果是得不償失。

從上述可知，電氣節(jié)能應(yīng)是全系統(tǒng)全面的節(jié)能而非某一電氣設(shè)備局部的節(jié)能，這是IEC對(duì)節(jié)能的一個(gè)重要原則要求。就用戶配電變壓器而言其容量的選用不宜過寬，即其負(fù)載率應(yīng)取大一些的值，避免“大馬拉小車”。

我國JGJ 242 - 2011《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱《住電規(guī)》）對(duì)住宅配電變壓器的負(fù)載率規(guī)定為不宜大于85 % 是比較合適的。

2 應(yīng)充分利用變壓器的過載能力以節(jié)約變壓器投資和電費(fèi)支出

有的同行擔(dān)心住宅變壓器負(fù)載率取值過大，在住宅尖峰負(fù)載時(shí)可能因變壓器過載而縮短變壓器使用壽命。這一擔(dān)心是不必要的。

大家知道住宅負(fù)載不是一天24 h內(nèi)穩(wěn)定不變的平穩(wěn)負(fù)載，而是變化不已的周期性變化負(fù)載。它可能出現(xiàn)短時(shí)間的尖峰負(fù)載，變壓器短時(shí)間內(nèi)過載，但這并不影響變壓器的使用壽命。

從根本上講影響變壓器壽命的一個(gè)主要原因不是變壓器的電流超過額定值（過載），而是變壓器繞組絕緣溫度超過限值。繞組絕緣過早劣化才縮短變壓器正常壽命。

以常用的油浸式變壓器為例，變壓器繞組絕緣的溫度限值為98 ℃，與其相對(duì)應(yīng)變壓器的油面溫度限值為80 ℃。只要不超過這一溫度限值，僅是變壓器電流超過額定值是不會(huì)影響變壓器壽命的。還要說明，變壓器繞組絕緣溫度的上升是滯后于變壓器負(fù)載電流的增大的。

如圖1所示，一變壓器在一短時(shí)間t1~ t2內(nèi)出現(xiàn)了尖峰負(fù)載電流Ip，其值超過變壓器額定電流In。在此時(shí)間內(nèi)變壓器電流過載了，但變壓器繞組絕緣和絕緣油溫度的上升有一加熱而逐漸上升的過程，即它有一個(gè)時(shí)間的滯后。因t1 ~ t2時(shí)間不長，未等繞組絕緣溫度TB上升到超過溫度限值Tn時(shí)變壓器負(fù)載電流已從尖峰電流Ip回落到正常電流IB，繞組絕緣溫度不再上升而是隨之下降。它終未能超過絕緣溫度限值Tn而導(dǎo)致縮短變壓器壽命的不良后果。所以不必?fù)?dān)心變壓器的短時(shí)過載而是應(yīng)充分利用變壓器允許的短時(shí)過載能力來減小變壓器容量以節(jié)約變壓器投資和每月巨額基本電費(fèi)的支出。

按我國一些運(yùn)行規(guī)范的規(guī)定，我國油浸式和干式變壓器的允許過載時(shí)間如表1、表2所示。

比較表1和表2可知油浸式變壓器允許的過載時(shí)間比干式變壓器長許多。這是因?yàn)橛徒阶儔浩鲀?nèi)有大量的絕緣油，熱容量大許多，變壓器過載時(shí)繞組絕緣升溫的時(shí)間要長許多的緣故。這是油浸式變壓器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

3 住宅用桿上配電變壓器宜為Y，yn0結(jié)線

D，yn11繞組變壓器用于低壓配電具有許多優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，不用多論。但具體到住宅的配電則恐需視具體情況慎重斟酌。

我國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)住宅很多采用桿上變壓器降壓配電。在高壓側(cè)裝用三個(gè)單極跌落保險(xiǎn)（熔斷器）作過電流防護(hù)和隔離開關(guān)。這種桿上變壓器配電占地少，經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

但它有一個(gè)缺點(diǎn)，如果一個(gè)跌落保險(xiǎn)因故熔斷開路，變壓器高壓側(cè)將缺相運(yùn)行。這時(shí)三角繞組內(nèi)兩個(gè)繞組內(nèi)電流偏小。其結(jié)果是相應(yīng)低壓側(cè)這兩相電壓偏低，而另一相則電壓偏高，其偏差較大，從而導(dǎo)致住宅內(nèi)單相用電設(shè)備易因過欠電壓而燒損，這種三相電壓不平衡人們往往不易覺察而延誤修理時(shí)間。

如果采用Y，yn0繞組的變壓器，當(dāng)變壓器高壓側(cè)缺相運(yùn)行時(shí)，與斷開的一相相對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)一相的輸出電壓為零伏而停電，另兩相電壓稍低一些，偏差不大。停電的一相所供住宅無電可用，住戶會(huì)趕緊召喚電工來修理高壓側(cè)的跌落保險(xiǎn)以恢復(fù)供電。在此短時(shí)間過程中不會(huì)發(fā)生燒壞單相用電設(shè)備事故。

綜上所述，可知我國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)大量使用的桿上變壓器的繞組結(jié)線宜為Y，yn0而非D，yn11。換言之，Y，yn0繞組結(jié)線變壓器對(duì)住宅配電仍有其廣闊應(yīng)用空間，《住電規(guī)》第4. 3. 1條不加區(qū)分推薦住宅采用D，yn11結(jié)線變壓器恐不全面而有失嚴(yán)謹(jǐn)。

4 住宅配電線路截面積選用宜寬不宜緊

與住宅配電變壓器選用宜緊不宜寬相反，住宅配電回路截面積的選用宜寬不宜緊。理由很簡單，配電回路截面積適當(dāng)選大些，留些裕量，在長時(shí)間使用期間可以降低電能損耗，少付電費(fèi)，還可減少電壓損失，提高電能質(zhì)量，有利而無弊。

還有一個(gè)重要問題需要考慮。

住宅使用壽命一般可達(dá)40年，而線路絕緣壽命一般為30年，這樣在使用中途可能有換電線的麻煩問題。大家知道線路絕緣壽命決定于其工作溫度。通常認(rèn)為電線電纜絕緣工作溫度超過其額定溫度每80 K，壽命將減短一半。反之亦然。

所以線路截面積選寬些，可延長線路使用壽命，往往可避免中途換電線的麻煩。當(dāng)然其間須按規(guī)定用搖表（兆歐表）對(duì)線路進(jìn)行幾年一次的周期性檢驗(yàn)，俗稱“搖絕緣”，以確保線路的絕緣水平合格。在發(fā)達(dá)國家這種檢驗(yàn)是很平常的，有專業(yè)的公司為用戶進(jìn)行各項(xiàng)電氣安全（包括線路絕緣）的檢驗(yàn)。

對(duì)住宅配電線路的選用適當(dāng)放寬必須遵循技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則。線路截面積該大則大，該小則小。住宅配電線路截面積選用宜寬不宜緊的原則對(duì)于照明回路是個(gè)例外。在這方面現(xiàn)時(shí)我國住宅有令人遺憾的巨大浪費(fèi)。

上世紀(jì)90年代末《住電規(guī)》的前身《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》（1999年版，已作廢）電氣部分的審查會(huì)上討論到電氣線路選用的6. 5. 2條“分支回路截面不應(yīng)小于2. 5 mm²”時(shí)，有與會(huì)同行提出照明分支回路負(fù)載電流非常小，可予例外。建議照明分支回路截面積應(yīng)減小為1. 5 mm²。筆者認(rèn)為這一建議合理有利于節(jié)能，可是卻未被采納。

筆者會(huì)后查美國NEC標(biāo)準(zhǔn)。美國住宅照明電壓為110V，照度比我國高，住宅面積比我國大，其照明線路也不過1. 5 mm²。顯然我國住宅照明線路取為2. 5 mm²太浪費(fèi)了。但令人遺憾的是《住電規(guī)》第6. 4. 6條仍然規(guī)定建筑面積大于60 m²的住戶“照明和插座回路支線不應(yīng)小于2. 5 mm²?！?/p>

住宅照明線路量大面廣。這些年來由于這一不妥規(guī)定在全國住宅內(nèi)造成的照明線路的巨大浪費(fèi)令人痛心。有些同行常說IEC標(biāo)準(zhǔn)（國際電工標(biāo)準(zhǔn)）要求高，浪費(fèi)大，不符合我國國情，不能照搬。其實(shí)與發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)相比，IEC標(biāo)準(zhǔn)是滿足安全和功能要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。許多事例證明，造成浪費(fèi)的不是IEC標(biāo)準(zhǔn)，而恰恰是我國電氣設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)的一些不妥規(guī)定。

5 IEC電氣火災(zāi)剩余電流動(dòng)作報(bào)警值的錯(cuò)誤引用

《住電規(guī)》第6. 3. 1條有設(shè)置電氣火災(zāi)剩余電流動(dòng)作報(bào)警器（RCM）的規(guī)定。對(duì)于電氣火災(zāi)頻發(fā)的我國這一規(guī)定是十分必要的。但這一規(guī)定的條文說明內(nèi)要求這一RCM的動(dòng)作值為0. 3 A或0. 5 A卻給電氣設(shè)計(jì)同行造成很大困惑。試驗(yàn)證明大于0. 3 A的電弧的能量才能烤燃鄰近可燃物起火。

IEC標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)具體情況區(qū)別對(duì)待的。它只要求在諸如木材廠、紙廠、麥秸稻草堆積處等有起火危險(xiǎn)的BE2場所內(nèi)才安裝不大于0. 3A（早先為0. 5 A）動(dòng)作電流的RCM。我國住宅樓內(nèi)眾多住宅有大量家用電器。住宅樓電源總進(jìn)線處正常泄漏電流往往大大超過0. 3 A而使RCM誤報(bào)警，而住宅樓并非BE2火災(zāi)危險(xiǎn)場所，其防火RCM的報(bào)警動(dòng)作電流I△n可為1 A以上。《住電規(guī)》規(guī)定此I△n為0. 3 A豈非張冠李戴自找麻煩。

這一規(guī)定的始作俑者其實(shí)是1995年版《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》。該規(guī)范第4. 4. 21條按IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定防火RCM的動(dòng)作值不應(yīng)超過0. 5 A，但卻遺漏寫入IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的RCM的0. 5 A動(dòng)作電流只是對(duì)BE2有起火危險(xiǎn)場所而言的。這一張冠李戴不當(dāng)引用IEC標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤條文其他規(guī)范也依樣畫葫蘆，造成現(xiàn)時(shí)我國防火RCM應(yīng)用中的困惑和混亂，設(shè)計(jì)不知如何確定RCM動(dòng)作值，令人遺憾。

6 發(fā)達(dá)國家住宅的配電、接地和等電位聯(lián)結(jié)

筆者在國外做住宅電氣設(shè)計(jì)時(shí)做過一些調(diào)研。發(fā)現(xiàn)發(fā)達(dá)國家一些做法值得我們借鑒，例如下文將探討的“斷零”危害問題在發(fā)達(dá)國家住宅內(nèi)幾乎不存在。這是因?yàn)樵诎l(fā)達(dá)國家住宅配電的高壓線路、變壓器、低壓線路全為單相的，根本不可能出現(xiàn)低壓三相四線系統(tǒng)內(nèi)的“斷零”招致的種種危害。

他們對(duì)住宅的配電較少采用TN- C - S系統(tǒng)?，F(xiàn)以一般住宅為例（如圖2所示），作一簡介。圖中供電公司掌管的帶鎖的電度表箱裝設(shè)于住宅戶外。內(nèi)裝一電度表和一熔斷器。此熔斷器主要有兩個(gè)用途：一是限制用戶的用電電流和作進(jìn)線段的過電流防護(hù)；二是用以對(duì)用戶中止供電。

筆者所在的工作組曾一次早起發(fā)現(xiàn)所居住宅停電。透過電度表箱玻璃窗發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)熔斷器的熔體管被拔掉了，才弄清原來是房東逾期未付電費(fèi)被供電公司中止供電。房東趕緊交付電費(fèi)后才恢復(fù)供電。

從圖2可知TN - C - S系統(tǒng)的PE線在電度表前已分支自PEN線引出。它首先接向戶內(nèi)作總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排，再接至用戶配電箱內(nèi)PE母排。

配電箱內(nèi)進(jìn)線總開關(guān)應(yīng)為具有隔離作用的兩極斷路器，以保證住宅內(nèi)電氣檢修安全。關(guān)于隔離作用的要求詳見拙著《建筑物電氣裝置600問》內(nèi)問答17. 12，不贅述。

進(jìn)線上還裝有作剩余電流火災(zāi)報(bào)警RCM的電流互感器，以防范最常見多發(fā)的全住宅樓內(nèi)的接地故障火災(zāi)。配電箱分支出線斷路器可為單極的，也可為雙極的。插座回路出線斷路器須具有I△n ≤ 30 mA的RCD功能。

在住宅配電箱近旁設(shè)置一加鎖的作總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排盒，PE線及住宅內(nèi)各種金屬結(jié)構(gòu)管道等電氣裝置外導(dǎo)電部分都與它連接。需要說明總等電位聯(lián)結(jié)對(duì)住宅電氣裝置是非常重要的。它既可有效降低住宅內(nèi)接地故障引起的間接接觸電擊的接觸電壓，也可完全杜絕我國各地出現(xiàn)過的住宅外轉(zhuǎn)移故障電壓導(dǎo)致的危險(xiǎn)“電樓”現(xiàn)象的發(fā)生。詳見文獻(xiàn)《建筑物電氣裝置600問》內(nèi)第2. 20和7. 13 ～ 7. 15問答。

我國電氣設(shè)計(jì)規(guī)范大多只規(guī)定設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)的要求，卻不說明它作何用途。知其然不知其所以然，大大影響了等電位聯(lián)結(jié)這一重要電氣安全性和功能性措施在我國的有效應(yīng)用。

《住電規(guī)》第10. 3. 1條規(guī)定，住宅內(nèi)各電氣系統(tǒng)宜共用接地網(wǎng)。此條嚴(yán)格用語為“宜”而非“應(yīng)”。這一字之差關(guān)系人身安全和其他電氣安全，非同小可，需慎加斟酌。按IEC接地標(biāo)準(zhǔn) 《IEC 60364 - 5 - 54：2002 Electrical installations of buildings - Earthingarrangements，protective conductors andprotective booding conductors》（我國翻譯轉(zhuǎn)化的國標(biāo)為GB16895. 3 - 2004）第542. 1. 2條規(guī)定，如一建筑物內(nèi)的多個(gè)不同電氣系統(tǒng)（包括防雷系統(tǒng)和信息系統(tǒng)）各有自己專用的接地極，應(yīng)將該等接地極都各用接地線連接至作總等電位聯(lián)結(jié)的接地母排上。也即各電氣系統(tǒng)的接地極通過互相連通而形成一個(gè)共用的接地裝置。

簡而言之，各電氣系統(tǒng)應(yīng)共用一個(gè)接地。如果各電氣系統(tǒng)不共用接地，則不同電氣系統(tǒng)之間可能出現(xiàn)電位差而引發(fā)種種電氣事故，這是IEC標(biāo)準(zhǔn)不允許的。《住電規(guī)》第10.3. 1條嚴(yán)格用語用“宜”不用“應(yīng)”，易令人誤解為還保留有不共用接地的靈活性，事關(guān)電氣安全，顯然不妥。

10. 3. 1條還對(duì)接地網(wǎng)規(guī)定有最小接地電阻值的要求?？墒侨鐖D2所示，發(fā)達(dá)國家對(duì)住宅根本不設(shè)置人工接地極或接地網(wǎng)，更不提接地電阻值的要求。道理很簡單，做總等電位聯(lián)結(jié)后，已使住宅樓成為一等電位的準(zhǔn)法拉第籠，樓內(nèi)電位差比做接地大大減少，且住宅樓內(nèi)總等電位聯(lián)結(jié)的眾多地下金屬結(jié)構(gòu)管道已起到低接地阻抗、長壽命、免維護(hù)的自然接地極的作用。詳見文獻(xiàn)《建筑物電氣裝置600問》第21. 3問答，不贅述。正因?yàn)榇税l(fā)達(dá)國家的供電公司，也包括我國香港的供電公司，對(duì)用戶只規(guī)定作總等電位聯(lián)結(jié)的要求，不規(guī)定作接地的要求，更不過問接地電阻為多少。

我國有些同行似乎有一根深蒂固的陳舊觀念，即認(rèn)為電氣裝置必須要在土壤內(nèi)打接地極或做接地網(wǎng)才算接了地。豈不知這種人工接地不但浪費(fèi)人力物力，接地阻抗大，而且因土壤的腐蝕作用壽命也不長。我國一些住宅電氣設(shè)計(jì)中未按IEC標(biāo)準(zhǔn)充分利用總等電位聯(lián)結(jié)的自然接地體或其他自然接地體作接地極，造成的浪費(fèi)也是十分驚人的。

7 對(duì)住宅內(nèi)安裝過欠電壓防護(hù)電器的質(zhì)疑

《住電規(guī)》第6. 3. 2條規(guī)定住宅內(nèi)應(yīng)設(shè)置自恢復(fù)式過欠電壓保護(hù)電器，其原由是為防范住宅樓三相供電干線“斷零”導(dǎo)致的過欠電壓燒壞單相用電設(shè)備?！蹲‰娨?guī)》還認(rèn)定高達(dá)270 V電壓不會(huì)燒壞220 V用電設(shè)備將過電壓動(dòng)作值整定為280 V。

筆者曾在2013年第12期《建筑電氣》上獻(xiàn)丑一篇文章《“斷零”的危害和防范》探討過“斷零”問題，對(duì)過欠電壓防護(hù)提出了質(zhì)疑，但未得任何回應(yīng)。拙作還說明“斷零”除燒壞單相用電設(shè)備外，還可能引發(fā)人身電擊、爬電起火以及擊穿防雷用的電涌保護(hù)器（SPD）等事故。它還可能使我國廣泛裝用的不夠可靠的電子式RCD因欠壓而拒動(dòng)失效，不起防電擊作用?！皵嗔恪钡奈：θ绱藝?yán)重，但I(xiàn)EC標(biāo)準(zhǔn)從未規(guī)定為防“斷零”危害而裝設(shè)過欠電壓防護(hù)電器。一些能研發(fā)RCD、SPD以及智能型斷路器、電弧斷路器等復(fù)雜電器的諸技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家也無一為防“斷零”危害而開發(fā)和裝用過欠電壓防護(hù)電器。原因也很簡單，因?yàn)樗抢碚撋喜怀闪⒑蛯?shí)踐中無效的，只是白白浪費(fèi)投資使住戶用電復(fù)雜化而已。

IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為“斷零”危害是不能用過欠電壓之類的開關(guān)電器切斷電源來防范的。對(duì)“斷零”危害只能靠提高電氣設(shè)計(jì)和電氣安裝水平，盡量防止“斷零”的發(fā)生，從根本上最大限度地減少“斷零”的發(fā)生和危害。其中原由詳見拙作《“斷零”的危害和防范》和拙著《建筑物電氣裝置600問》第16章，不贅述。

《住電規(guī)》這一不當(dāng)規(guī)定也令一些在華外商叫苦不迭。為了競爭中國的市場，他們不得不入鄉(xiāng)隨俗違心地在我國生產(chǎn)的名牌斷路器上增加了過欠電壓防護(hù)功能，但在國際建筑電氣界我國這一過欠電壓防護(hù)卻被嗤之以鼻，引為笑談。與國外專家交談中每為這一中國獨(dú)創(chuàng)的“新技術(shù)”受到對(duì)方委婉的諷嘲，筆者無言以對(duì)。

8 結(jié)語

如本文開始所敘，住宅建設(shè)遍布全國，量大面廣，對(duì)我國建設(shè)投資和社會(huì)安定影響極大。我國一些有關(guān)住宅電氣設(shè)計(jì)規(guī)范的頒布執(zhí)行對(duì)住宅電氣設(shè)計(jì)水平的提高起到了一定的推動(dòng)作用。但毋庸諱言，如本文所陳，確也存在一些不安全和不應(yīng)有的浪費(fèi)等不足。給住宅建設(shè)帶來危險(xiǎn)的電氣隱患和令人痛心的資金浪費(fèi)。這無疑是應(yīng)予糾正的。

千里之行，始于足下。筆者衷心希望有關(guān)規(guī)范編制組，也包括規(guī)范審批單位，在已有成績基礎(chǔ)上戒驕戒躁，從善如流，勇于糾正錯(cuò)誤。以對(duì)社會(huì)高度認(rèn)真負(fù)責(zé)精神，正確領(lǐng)會(huì)和執(zhí)行IEC標(biāo)準(zhǔn)，以提高我國住宅電氣設(shè)計(jì)水平和增進(jìn)社會(huì)福祉為己任，也為我國的建筑電氣在國際建筑電氣界揚(yáng)眉吐氣，爭取榮譽(yù)作貢獻(xiàn)。

作者：

王厚余，中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，研究員。