国内传统民居建筑配电改造

散落在全国各个地区的传统民居建筑多为木制或砖石建筑，在解决了基本用电需求后，如何保证生命和财产的用电安全，杜绝电气火灾的发生无疑是有责任的电气工程人员所关注的。本文结合贵州铜仁地区印江县黔溪村传统木质建筑的电气改造示范项目，从接地系统完善、配电线路的设计和保护装置的选用等方面，简述配电系统改造的基本解决方案。

现状与基本改造方案

基本现状

不同时期建造的传统民居建筑，由于产权等问题，供电部门的历次各类电气改造多为满足建筑的用电容量，对外部供电系统进行铺设及改造，并未涉及建筑内部的供电系统。建筑物的配电系统多为历史遗留或居民自行铺设，普遍存在下述问题：

a. 没有完善的接地线路和设施；

b. 配电线路敷设不能满足用电需求；

c. 各类线路保护设备缺失或选择不当。

上述问题存在人身电击、电气火灾等灾害隐患，直接影响着居民的用电安全。

基本改造方案

针对目前传统建筑的基本现状，电气改造方案旨在通过接地系统改造、配电支路设计及线路敷设、保护装置的设置与配合、终端电气附件的选用等要素，为建筑物内配电系统建立基本电气安全防护：

a. 人身电击防护；

b. 包括过载及短路的过电流故障防护；

c. 由线路老化和过流故障造成的火灾危险的防护。

为减少对于公共配电系统的影响，建筑物内电气改造宜在供电部门供电计量箱出线处增加终端配电箱，并在其中进行改造，不涉及供电部门的供电计量箱内线路改造（如图1所示）。

配电线路中接地系统的完善

常用的低压公共配电系统的变压器低压绕组中性点和外壳均按相关规范要求做了系统接地，但所有这些实际是一个不完整的接地系统：配电系统的N线在用户端侧可能转化为TN系统的PEN线，也可能继续成T T系统的N线，一切取决于民居建筑配电系统中地线的设置。对于这样不完整的接地系统，如果用户端不做任何接地措施，仅将L - N电源引入用电设备，当设备内部绝缘故障引起金属外壳带电时，由于没有故障电流泄放路径， 增大了人身电击的事故发生概率（如图2所示）。

根据上述分析和IEC的相关标准要求，民居建筑的低压配电系统建立完善的接地系统是用电安全的关键要素。对于不完善的接地系统，在无法确认其现有民居建筑的接地状况下，将民居建筑配电系统完善为标准的T T接地系统是最好的选择，可以有效防止接地故障电压沿PE线传播的危险。因此针对民居建筑配电改造工程中，在确认建筑物内没有可靠的接地保护系统且供电部门没有提供PE线的情况下，在不改变供电部门电力变压器低压侧现有接地方式的基础上，在配电线路入户前增加接地系统，接地保护线（PE）接入新增终端配电箱内PE端子中，并与建筑物内PE线可靠连接，实现低压接地系统由不完全的TN系统转化为T T系统。图3是完善后的T T接地系统。

配电支路设置与线路敷设

配电支路设定

建筑物内应保证照明供电与插座供电相分离的独立供电方式，对于电加热器等大功率电气设备供电应考虑专用供电线路。建筑物内宜设置：1条照明支路，2 ~ 3条插座支路，且每个插座支路安装插座数量不多于10个（组）。对于乡村农机用配电应考虑就近安装独立的配电保护。图4所示是常用的民居配电支路设计方案。

线路的敷设

为了更好地保留传统民居建筑的原始风貌，建筑物内配电线路宜采用明装敷设方案，推荐采用阻燃塑料电线管或阻燃塑料电线槽盒的敷设方案。依据JGJ 242 - 2011《住宅建筑电气设计规范》的相关规定，用户配电箱的进线应选用6 ~ 10 mm²铜线，照明支路选用不低于1. 5 mm²铜线，插座支路选用不低于2. 5 mm²铜线。

保护装置及户内配电箱的选择

传统民居建筑的保护装置和配电设施属于典型的非专业人员使用的电气设备（如图5所示），产品自身应满足IEC相关标准中关于非专业人员使用的基本安全要求，并根据国家的有关要求通过CCC认证检测。

入户主开关的选用

鉴于传统民居建筑推荐采用T T接地系统，根据IEC 60364 - 5 - 53：2019《Low-voltage electrical installations — Part 5 - 53：Selection and erection of electrical equipment — Devices for protection for safety，isolation，switching，control and monitoring》，对于以自动分断电源作为接地故障保护的措施，入户主开关应选用剩余电流保护断路器（RCD）用于户内配电系统的接地故障保护和电气隔离。同时根据各配电支路的接地故障的保护配置情况，决定剩余电流保护断路器的额定剩余动作电流值。对于建筑规模不大的传统民居建筑，选择用于人身电击防护的剩余电流保护装置是较为经济可靠的决定。出于户内配电系统检修的电气隔离需要，户内配电系统的主开关必须保证分断包括中性线在内的所有带电线路。

电击防护装置的选用

对于传统民居建筑电气改造中的人身电击防护应满足下列要求：①建筑物内除照明以外的配电线路均应采用具有PE线的单相三线供电回路；②选用额定剩余动作电流为30 mA的剩余电流保护装置（RCD）。

配电支路剩余电流保护装置的选用应兼顾系统中过电流故障防护，优先选择带过电流保护的剩余电流断路器（RCBO），其过电流保护应满足系统的过载和短路保护要求。

过电流保护断路器的选用

为最大程度地保证传统民居建筑用电安全，根据入户配线规格配电，户内配电箱主进线断路器的额定电流宜为40 A。各支路导线的最大载流量选用可同时分断所有带电线路的微型断路器，照明支路宜选用不大于16 A，插座支路选用不大于25 A。

考虑到传统民居建筑供电系统容量和传输距离等因素，不低于4. 5 kA额定分断能力均可满足民居建筑内短路保护要求。

户内配电箱的选用

配电箱箱体本身是承载各类保护电器的关键，根据GB 17466. 1 - 2008《家用和类似用途固定式电气装置电器附件 安装盒和外壳 第1部分：通用要求》标准，配电箱箱体应定义为：装有家用保护装置和类似电源功耗装置的外壳，起到为箱内电器元件和配线提供外部影响（如机械冲击、固体及液体侵入等）防护的作用。所以配电箱箱体自身应满足下列安全性要求：①配电箱体的机械强度及耐腐蚀能力；②配电箱耐热及耐燃能力；③配电箱箱体的防护等级。

综合以上要素，户内配电箱应选用防护等级不低于IP30，同时配电箱保持载流部件的绝缘材料和非保持载流部件的绝缘材料应能满足850 ℃ 和650 ℃ 灼热耐燃试验测试的基本要求。同时配电箱中应可提供足够的接地端子数，并满足相应的紧固要求。

施工与验收

电气施工的开展，必须由具有相应资质的施工企业及电气施工人员实施。凡我国现行国标、行标中涵盖农村建筑电气工程的，应严格按相关规定施工。有些标准的要求仅针对城镇工程建设项目，是否适用于农村建筑应结合当地的具体情况而定。供参考的一些主要施工依据包括但不限于以下标准：

a. GB 50303 - 2015《建筑电气工程施工质量验收规范》；

b. GB 50016 - 2014（2018年版）《建筑设计防火规范》；

c. GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》；

d. JGJ 16 - 2008《民用建筑电气设计规范》。

接地系统的验收

在入户配电箱处，测试相线与PE排之间的接地故障回路阻抗，测试值应符合以下要求：

_s≤ 50 /（5I_{Δ n}） （1）_{Δ n}—— 剩余电流保护电器额定剩余动作电流，A。当采用I_{Δ n}= 30 mA的剩余电流保护电器时，Z_s应不大于333 Ω；考虑到未来系统改造配电箱，主开关选择用于接地故障引起的电气火灾防护I_{Δ n}= 300 mA的剩余电流保护电器时，Z_s宜不大于33Ω。

户内接地保护（PE）线的验收

为保证户内接地保护（PE）线的连续性，保护接地导体（PE）在插座之间不得串联连接，以防止由于连接故障造成的接地保护不连续的风险发生（如图6所示）。开关插座安装盒内优先采用插接式接线端子引出接地线与插座的PE接线端子可靠连接。

户内接地保护（PE）线的连续性可以通过末端任意插座L - PE的电压测量确定。

剩余电流保护电器的验收

剩余电流保护电器测试仪表应可保证带电测试系统中RCD的工作状态。

在插座回路末端插座处接入测试仪表，在仪表上设置额定剩余动作电流（30 mA），测试剩余电流保护电器的动作时间应不大于标准要求的0. 3 s。对于人身保护AC型瞬动剩余电流保护电器通常测试实际时间不大于0. 1 s。

本文有删减，全文载于《建筑电气》2019年第8期，详文请见杂志。

版权归《建筑电气》所有。

作者：

胡宏宇，男，西门子(中国) 有限公司，高级工程师，标准化经理。

钱朝刚，男，西门子(中国) 有限公司上海分公司。