浅析住宅电气设计中配电线路的过流保护

摘要：根据住宅电气设计的要求，其配电线路的过流保护属于强制性的要求，因此住宅线路必须做好过流保护的工作。文章以住宅电气设计中配电线路过流保护的规范要求为切入点，阐述了过流保护的选择要求，最后提出了过流保护的预警装置。

关键词：住宅电气设计；配电线路；过流保护；规范要求；选择要求；预警装置 文献标识码：A

中图分类号：TU85 文章编号：1009-2374（2015）06-0153-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0504

为了保护用电的安全，避免出现用电事故，导致不必要的人员伤亡和经济损失，国家对住宅电气有着相关的规范要求。住宅电气的线路属于低压配电线路，需要对其进行过流保护。

1 住宅电气设计中配电线路过流保护的规范要求

根据《民用建筑电气设计规范》中相关规定：“低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切供电电源或发出报警信号。”从这条规定中可以看出，针对住宅配电线路保护是有硬性要求的，因此有必要对住宅配电线路过流进行监控。配电线路设计的时候会使用许多不同的断路器对住房的配电线路进行过流保护。现阶段，电气设计中一般都用熔断器、塑壳断路器和微型断路器。其中微型断路器主要用在住房及其相似场所的过流保护，其额定电流要少于125A；工业类场所大多采用塑壳断路器，额定电流最大可以到1250A。

按照相关断路器操作要求，如果经过配电线路的电流高于了要求的倍数，那么断路器就会在既定的时间内进行动作，最终把负荷电路切断。然而，在配电线路有一些较为重要的回路是禁止切断的。而根据《民用建筑电气设计规范》中相关规定对一级和二级负荷情况的定义，如果将重要的回路切断会导致供电中断，进而对生产生活及经济产生影响，还有重要单位的正常运行，以及公共场所的正常秩序被影响，严重的情况下会出现人员伤亡的情况。因此在《规范》中就明确提出：“突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”针对上述要求，显然传统的开关在过流保护的能力和效果上还有所欠缺。故而，在住宅电气的设计中就需要设计一种装置可以根据各种类型的脱口情况，当配电线路过流的时候能发出报警信号，提醒用户采取相应的措施及时做好故障处理。

2 住宅电气设计中配电线路过流保护的选择要求

在配电线路中会因为过负荷电流导致导体升温，进而破坏导体的端子、绝缘和接头，出现电路断电或者跳闸的情况，这就是线路的过流。为了保证用电设备的正常使用，就必须在配电线路中设置过流保护，利用断路器在过流之前就将其切断。因此，断路器就是住宅电气线路的主要保护设备。断路器的过流保护是利用热继电器或者电子式脱扣器而进行的，住宅内一般多使用小型断路器。在《规范》明确提出了特定情况可以不进行切断线路，住宅用电中这种情况就是正常较短时间内出现尖峰负荷电流，此时断路器就可以不用切断线路，应合理选择断路器相关特性曲线。在小型断路器中，脱口特性曲线主要有A、B、C、D四种。在快速脱扣的应用场所下主要使用A特性曲线，这种曲线的出现故障的电流值比较低，一般是额定电流2～3倍的动作；在较快速脱口以及短路电流没有多大的应用场所下主要用B特性曲线，一般是额定电流3～4倍的动作，照明电器回路中多使用C特性曲线，这种曲线短时峰值电流可以负载较高但断路器不动作，可以到额定电流的5～6倍；峰值电流很高的电器设备使用D特性曲线，这种曲线的峰值电流不会超过额定电流值的10倍。总体而言，断路器过流的选择要求，需要结合上下级电流值与动作时限。故而，住宅电气设计中一定要选择合理的配电系统断路器，这样才能提高配电器线路的过流保护能力。

3 住宅电气设计中配电线路过流保护的预警装置

3.1 ACM概述

ACM配电线路过流监控装置，简称ACM，这种装置拥有的功能除了和一般数显仪表的测量之外，还可以根据不同线路的特点提供和线路动作特性相关的两段式报警以及开关量状态输入和通讯功能，不仅可以对外部开关的状态进行判断，还可以实现遥控和遥测。

ACM大多数情况下应用于配电线路的回路中，对末端保护不起作用，末端保护主要是通过微断实现，两者的功能应用性并不冲突。ACM的主要作用是过流报警，短路保护则通过单次塑壳断路器以及熔断器起作用，对ACM的作用并不影响。

3.2 电路设计原理

ACM中包括的主要硬件有CPU芯片、电源、开关量输入、信号采集电路、继电器输出接口、人机交互单元和RS485通信接口。

3.2.1 CPU芯片。ACM中所采用的CPU芯片是以ST公司的STM32F103R8T6，这种芯片是以ARM Cortex-M3为基础，处理器为32位，时钟频率最高能到72MHz，配备了3路USART通信接口、4个16位定时器、12位AD、20K的RAM、64K的Flash等系统硬件，性价比较高。

3.2.2 电源。ACM的电源属于通用的开关电源模板。这种电源模板的输入电压是AC90～270V，输入频率是40～50Hz，不仅可以实现各种线路的隔离电压输出，具有较多的功能，还可以满足各种供电电压的要求。其电源特点是：输出电压较稳、故障发生率低、输出波纹低于1%、具备过压和过流保护。

3.2.3 信号采集电路。ACM中信号采集电路如同信息收集器，属于该装置的信息传输设备，其作用原理是通过互感器隔离传输，把交流信号抬高之后，利用放大电路把信号放大，最终把采集信号传入到CPU实行A/D转化。

3.2.4 人机交互单元。人机交互单元是ACM装置的信息显示器，这个硬件利用了LCD液晶显示以及按键输入，通过这两个装置不仅可以直接将测量参数进行显示，还可以对参数进行设置，有利于用户根据实际情况将显示的测量参数设置。

3.2.5 RS485通信接口。这种模板的通信接口通过使用RS-485、Modbus、RTU通信规约，可以进行遥测、遥信、和遥控等功能。如图2所示。

3.2.6 继电器输出接口。ACM装置中一系列的动作或者命令都是通过继电器输出接口来执行，比如配电器发生过流的故障，继电器就会发出动作，产生报警信号。

3.3 软件流程

ACM是通过内部程序相互协调进行监控，其中包含众多的子程序，如A/D子程序、显示子程序、计算子程序、通讯子程序和按键处理子程序等，因为程序涉及的内容比较多，本文以主程序为例介绍ACM装置工作流程。

3.4 产品特点

ACM监控装置使用的计算方法是真有效值，通过对各种参数的计算来确定过流保护值，比如三相电流、三相电压、功率因素、漏电流、频率、2～15次谐波和四象限有功及无功等；结合各种类型断路器所具备的动作特性；既包括了低压电测仪表拥有的测量功能，还具备线路监控，对一些重要负荷的回路可以实行有效地

监控。

4 结语

根据住宅电气设计的要求，其配电线路的过流保护属于强制性的要求，因此住宅线路必须做好过流保护的工作。在居民用电中峰值电流会出现不同情况，因此在配电线路的过流保护需要做出合理选择，同时设计ACM装置，在断路器出现故障时，可以做到有效的预警。

参考文献

[1] 李宝庆.民用建筑电气设计规范实施指南[J].建筑电气，2009，（1）.

[2] 张振华.做好低压配电线路保护的主要措施[J].设备管理与维修，2011，（S1）.

[3] 朱保华.室内供配电线路用电设备及配电线路的保护[J].科技传播，2010，（19）.

作者简介：梁勇华（1979-），男，广东佛山人，佛山市南海华林电力电器安装有限公司电气工程师，研究方向：电力供配。