我国农村家庭基本是一房一户居住,一般采用TT系统方式供电。随着生活水平的提高,原有的供电线路现在一般已经满足不了日益增长的供电需求,存在安全隐患。建房时220V用电线路一般存在以下问题。
居室内不区分照明回路、空调回路及插座回路等,都安排在同一个回路里。
带电线路不穿套管就直接埋入到墙里。
主干线截面一般为1.5mm2的BVV导线或截面积为2.5mm2的BLVV导线。随着人们生活水平的提高,空调、微波炉、电磁炉、电饭煲、电开水壶、电热水器、取暖器等大功率电器也都进入普通农村家庭,且导线使用时间,一般也有10年左右的时间,原有导线已经不能满足安全可靠运行的需求。
线路保护一般用的是熔断器,随着时间的推移,熔断器熔丝两端的接线螺丝已经锈蚀导致接触不良。有些家庭由于过负荷导致熔丝频频烧断,把熔丝换成了铜丝,更有甚者,甚至换上了铁丝。
农村居民家庭一般没有保护接地线。而且没有按要求安装剩余电流保护器,或者是剩余电流保护器选型不合适。
以上这些都对安全用电构成了极大的隐患,笔者提出了一套解决方案。
1 总体指导思想
总体的指导思想,就是要把大功率负荷从原来的回路中剥离出来,减轻原有回路的负担。大功率负荷主要有三类:空调、厨房用电器以及卫生间电器。因此,考虑的思路就是将上述三类大功率负荷从原有回路中独立出来,让原有的回路承担照明、电风扇及电视机等功率不大的负荷。改造后的电路图见图1。

图1 改造后电路原理图
注:总断路器、过压保护开关、剩余电流保护器可以用封装在一起的整台产品,也可分别购买后再拼装。
2 导线选择
一般现在的断路器、插座接线柱制造材料使用的都是铜,如果使用铝线会存在电化腐蚀,导致接头处接触电阻增加,发热量也增加,为长期安全稳定运行留下隐患。在相同截面积下铜芯线的载流量要大于铝芯线,且铜的抗腐蚀能力要大于铝。因此,建议选用铜芯导线。由《工业与民用建筑配电设计手册》查得导线的载流量,两芯为6.0mm2的BV线,穿塑料管敷设的载流量是43A,两芯2.5mm2的BV线,穿塑料管敷设的载流量是25A。由图1可以看出,改造后厨房用电、卫浴用电、空调用电都是独立的,一般情况下每条线路上的用电电流,不会超出两芯2.5mm2的BV 线,穿塑料管敷设的载流量。因此本着安全、经济的原则,电能表至配电箱的进线可以选择6.0mm2的BV线,厨房用电、卫浴用电、空调用电线路可以选择2.5mm2的BV线。
这里应注意两个问题:
选择塑料管时应该选择阻燃型的PVC管。
图1中其他用电相线、N线就是改造前的原有线路的相线和N线。原有线路上的断路器一般都是接在相线上的,注意改造后,其他用电断路器相线接线端子要和原来的相线对接上。
3 微型断路器选择
由于操作人员为非电气专业人员,故选型时按照IEC 60898《家用装置及类似装置用断路器》(GB 10963)选型。文献中指出:一般来说,对于民用住宅、小型商场及公共建筑,由于由当地供电部门的低压电网供电,供电线路的电缆或架空导线截面较细,用电设备与供电电源距离较远,选用4.5kA及以上分断能力即可。现在市场上出售的微型断路器一般都能满足该要求。
由于现在的农村家庭中电扇、空调、节能灯等已经开始普及,一般家用则宜采用IEC 60898(GB 10963)规定的,能对感性负荷及高感照明系统的线路,提供保护的C脱扣特性断路器。下面以S2系列的C脱扣特性曲线微型断路器为例选择微型断路器。

图2 C特性曲线
由图2可以看出,当线路电流在1.13In时,一个小时内热脱扣都不会动作;当电路电流在5In时,电磁脱扣不能瞬动(In为断路器额定电流)。考虑到夏天环境温度高,导线的载流量也相应减小,因此建议所选导线的载流量宜大于等于1.45倍的微型断路器的额定电流。尤其是原有老线路,由于使用时间长,且一般没有穿管就埋入到墙里,一旦过载,熔断器熔丝熔断,维护特别麻烦,更要求满足上述1.45倍关系。
因此由线路的载流量可以得出图1中厨房用电、卫浴用电、空调用电断路器宜选用额定电流为16A的断路器;而其他用电断路器宜选用额定电流为10A的断路器。
总断路器额定电流不宜选择过小和过大。额定电流选择过小,则负荷重时容易误动;额定电流选择过大,则总断路器起不到后备保护的作用。由图2可以看出,C特性脱扣曲线的断路器,能使其电磁脱扣瞬动的动作电流大概为(5~10)In。如果总断路器的额定电流选择过大,一旦短路时分支断路器拒动,而短路电流又没有达到总断路器的额定电流以上,则总断路器也无法瞬动切除故障,起不到后备保护的作用。因此总断路器宜选用额定电流为40A的断路器。这不仅是因为经过农网改造后,现在一般农村家庭所配备的电能表的额定电流是40A;还考虑到上下级断路器之间的部分选择性,当短路电流很大时,是很难保证选择性的,只能部分获得有选择性。
一般来说,微型断路器的额定分断能力是在上端子进线、下端子出线状态下测得的。若遇到特殊情况下要求下端子进线、上端子出线,由于开断故障电流时灭弧的原因,微型断路器必须降低容量使用,即额定分断能力必须按制造厂商提供的有关降容系数来换算。现在有些厂商制造的微型断路器,上下端子均可进线及自由安装,分断能力不受影响。
为节省成本,可考虑使用1P+N(单极加中性线)的微型断路器。
一般家庭室内使用的断路器可以不考虑环境温度的影响。
4 剩余电流保护器选择
我国农村一般采用TT系统方式供电,这种供电方式为剩余电流保护器的应用提供了方便。剩余电流保护器主要有两个功能:保护人身安全和防止电气火灾。表1指出家居用电设备正常使用时产生的泄漏电流。
表1 荧光灯、家用电器及计算机泄漏电流表

由于是原有线路改造,不能做到插座回路独立出来,还是有一些插座是挂在改造前的原有线路上的,且考虑到防止电气火灾的需要和节约成本,可以只在总断路器处安装剩余电流保护器。通过实验证明,引发火灾的最小能量为60~l00J,也就是说60~l00W的功率持续1s产生的能量就可能引发火灾。在相电压为220V时,此功率下的电流约为272~450mA。根据IEC和有关国家规范规定,剩余电流保护器的不动作电流为额定动作电流的0.5倍。根据表1,作为居民家用保护的剩余电流保护器宜采用动作电流为30mA的产品。
本文关键字:暂无联系方式电工文摘,电工技术 - 电工文摘