2.2 住宅供电电路设计
2.2.1 配电方式
照明装置及家用电器都需要接入供电线路上使用,为了用电安全需要规范配电方式和安全技术要求。
住宅楼配电通常使用380/220V三相五线制交流电源,除3根相线(火线)、1根零线(N)外,还有1根保护接零线(PE)。一般家庭住宅都使用220V单相三线制供电,其电路如图2-1所示。
图2-1 220V单相三线制供电系统
由于图2-1的画法复杂,且不易看得清楚,因此,通常把单相制的2根线在图上仅用1根线表示,如图2-2所示(图中略去电能表)。图上的3根斜短线,表示3根导线,保护零线用“PE”表示。这样的电路图看起来简洁,也便于分析和计算。
图2-2 220V单相三线制的单线图
2.2.2 住宅供电的基本要求
为了确保安全、便于检修,也为了方便用电,在设计供电电路时,应符合以下要求。
(1)分支线路数量的设计
①照明支路应与插座支路分开。这样做的目的有两个:一个是各自支路出现故障时不会相互影响;另一个是有利于故障原因的分析和检修。比如,当照明支路发生故障时,可以用插座接上台灯进行检修,而不致整个房间内“黑灯瞎火”。
②对于空调器、电热器、电炊具、电热水器等耗电量较大的电器,应单独从配电箱引出支路供电。支路铜导线截面积根据空调器实际情况决定,一般为2.5~4mm2。分体式空调器一般为2.5mm2;柜式空调器一般为4mm2。电热水器一般为4mm2。
③照明支路最大负荷电流应不超过15A,各支路的出线口(1个灯头、1个插座都算1个出线口)应在16个以内。如每个出线口的最大负荷电流在10A以下,则每个支路出线口的数量可增加到25个。
(2)住宅电源插座的设置
①尽可能多设置一些插座,以方便使用。一般单人卧室电源插座数量不少于3个,双人卧室及起居室不少于4个。随着人们生活水平的提高,除了设置一般用电设备的插座外,还应考虑设置电脑电源插座以及电视、通信、保安等弱电系统的插座。
②空调器电源支路的插座不宜超过两个,柜式空调器应使用单独插座。厨房插座和卫生间插座宜设置单独回路。
③卧室宜采用单相两极或单相三极插座,有小孩的家庭宜采用防护式安全型插座。潮湿场所插座应采用带保护极的单相三极插座。浴室插座除采用隔离变压器供电可以不接零保护外,均应采用带保护极的单相三极插座(防溅式)。
④厨房插座的安装高度应不低于1.3m,切忌近地安装。因为液化石油气的密度比空气大,泄漏后会沉积在地面附近。使用近地面安装的插座,容易引起爆炸和火灾。
⑤空调器插座的安装高度一般为1.8~2m;卧室插座的安装高度一般为0.3m。
电源插座的设置数量如表2-8所列。
表2-8 电源插座的设置数量
2.2.3 两室一厅住宅供电电路(一)
供电电路如图2-3所示。住宅用电负荷一般小于3kW。采用TN-C-S系统。所谓TN-C-S系统,是指变压器中性点直接接地系统,住宅用电采用单相三线制,其中1根相线(火线)、1根零线(N)、1根保护零线(PE),或三相五线制,其中3根相线(火线)、1根中性线(零线)和1根保护零线(PE)。这种供电方式对用户十分安全,保护零线与单相三极插座的保护零线桩头(端子)相连,也就是说与家用电器的金属外壳相连,因此能有效地防止触电事故的发生。
图2-3 两室一厅住宅供电电路 (一)
该供电电路设有电源总开关(HK1-30/2型)、漏电保护器(DZL18-20型),并有保护零线PE,所以用电安全性较高。
由图2-3可见:进线采用3根聚氯乙烯(PVC)绝缘铜芯导线,导线截面积为4mm2(BV-3×4),穿直径为15mm的聚氯乙烯塑料管(阻燃管)沿墙内暗敷(PVC15);照明支路采用2根1.5mm2聚氯乙烯绝缘铜芯导线,穿直径为15mm的塑料管沿墙内暗敷;2条插座支路采用3根1.5mm2聚氯乙烯绝缘铜芯导线,穿直径为15mm的塑料管沿墙内暗敷;空调支路采用3根2.5mm2聚氯乙烯绝缘铜芯导线,穿直径为15mm的塑料管沿墙内暗敷。
该供电电路将照明支路、插座支路和空调支路分开,有利于安全用电。考虑到厨房电器数量的日益增多,为防止插座支路过负荷,将厨房、卫生间插座支路与一般插座支路分开。
该供电电路的不足之处是各支路没有设隔离开关或断路器,当住宅发生电气故障时,不知道哪一支路出了问题,查找起来比较困难。同时任一支路发生故障,都会影响到其他支路的正常用电。另外,该供电电路的导线截面积选择得不够大,这会给今后用电负荷的增大带来限制。
2.2.4 两室一厅住宅供电电路(二)
供电电路如图2-4所示。住宅用电荷为4~5kW。采用TN-C-S系统。由于供电电路导线截面积选择得较大,这为今后用电负荷的增大留足了余量。
图2-4 两室一厅住宅供电电路 (二)
该供电电路电源总开关采用双极32A断路器(DZ47-32A/2P型),装有漏电保护器(DZ47LE-2P型),同时在各支路上设有单极断路器(照明支路为10A的DZ47-10A/1P型,插座和空调支路均为16A的DZ47-16A/1P型),因此该供电电路克服了图2-3供电电路的缺点,从而大大提高了用电的可靠性和安全性。
2.2.5 三室两厅住宅供电电路
供电电路如图2-5所示。住宅用电负荷为6~7kW。采用TN-C-S系统。
图2-5 三室两厅住宅供电电路
该供电电路共有9个支路。其中有2路用于照明。这样设计的好处是,一旦有一路发生故障时,另一路能提供照明用电,从而保证供电和便于故障处理。总电源开关为一只HY122-63A/2P型、模数化双极63A隔离开关,总电源处不设漏电保护器,照明支路上均设有DZ30-10A/2P型、双极10A断路器,各插座支路均装设漏电保护器(带短路保护的)。这样做基于以下两点考虑。
①可以防止支路漏电引起总电源处漏电保护器跳闸,而导致整座住宅断电。
②住宅面积越大,供电支路越多,各支路漏电电流之和也就越大,容易超过30mA。如果将漏电保护器装设于总电源电路上,要将其安全动作电流调整到30mA有时是不可能的。虽然调大漏电保护器的动作电流可以避免其“误动作”,但这样做不安全。如果将漏电保护器装设于支路上,则就不存在此问题了。
由于空调器采用壁挂式,所以空调支路不设漏电保护器。如果客厅要采用柜式空调器,则该支路应装设漏电保护器。
总电源线采用3×16mm2塑料铜芯线,而各支路均采用2.5mm2塑料铜芯线。这样做为今后家庭用电负荷的增加留足余量。
2.2.6 四室两厅住宅供电电路
供电电路如图2-6所示。住宅用电负荷为7~8kW。采用TN-C-S系统。
图2-6 四室两厅住宅供电电路
该供电电路共有11个支路,其中有2路用于照明。插座有3路,可分送至客厅、卧室、厨房,这样做不致使插座线路超负荷,有利于安全用电。由于空调器全部采用壁挂式,因此6路空调支路均不设漏电保护器。
总电源开关采用HY122-63A/2P型、双极63A隔离开关,各支路的断路器可采用DZ30型、C45型等。断路器的额定电流选择:照明支路为6A或10A;空调支路视容量不同可选15A、20A、25A;插座支路为10A、15A、20A。各插座支路均装设漏电保护器,以确保用电安全。