對家居的供用電設計,首先是如何正確選擇供電方式。由于大用電量的特點,一般習慣地采用三相電源向住家供電,但它潛伏著嚴重的危害性,已有學者對此做了詳細地分析,下面引用其中的分析結(jié)果。
1、高電壓的潛在危險性
采用三相供電,也就是380v進戶用電電壓,對于普通用戶,380v的高電壓比起220v更有危險性,一旦觸電更沒有生命安全保證。世界上比較發(fā)達的國家,有的甚至已采用110v電壓等級作為家庭用電。
2、斷中性線的潛在危害性
根據(jù)《住宅設計規(guī)范》要求,住戶三相供電必須選用能同時切斷n線的4p進線總開關。由此造成總進線n線的開斷潛在危險增加,如接線頭的松動,或n極開關接觸不良都可能造成總進線n線的開斷。一旦總線n線斷開,同時又碰上住戶三相用電不平衡,或者是任一相與n線產(chǎn)生開路或短路故障時,就會產(chǎn)生以下嚴重后果。
①、斷n線時三相不平衡
當三相用電電流的平均值與最大或最小一相用電電流的最大差值與平均值的比值,即三相最大不平衡度達到57%時,經(jīng)計算,得出最高一相的相電壓值超出額定電壓的+31%,最低一相的相電壓值偏離額定值-9%,中性點偏離電壓68v(實際上就是負載側(cè)n線對地電壓值)。這時高電壓相勢必造成用電設備嚴重超載,絕緣損壞,燒毀用電設備。低電壓相的用電設備不能正常使用,甚至導致?lián)p壞用電設備。中性線對地帶有68v電壓,超出50v安全電壓,已構(gòu)成觸電危險。
②、斷n線時一相沒負載
一相沒負載時相當于該相開路,負載電阻無窮大,即rc=∞,這時a、b相負載串接在uab線電壓間,加在各相負載的電壓與負載正常的額定使用容量成反比進行分配,即額定容量大的負載因為電阻小分配到的電壓低,反而消耗的功率小,容量小的負載正好相反。假設當一相的負載正常額定使用容量是另一相的3倍時:
如 ra=12ω 、rb=4ω ;pa=4kw pb=12kw ;當c相斷相時產(chǎn)生的結(jié)果是pa=6.9kw 、pb=2.3kw ; uan =288v 、 ubn=96v;與額定電壓的偏離 δua= +31%、 δub= -56% ,中性點嚴重偏移,即這時n線對地電壓達147v。不難看出造成的后果與上面1.2.1相同。在實際使用中這種情況是完全可能的,如僅兩相有用電,且其中一相是部分照明,另一相是大功率的電熱器或空調(diào)器,功率相差甚至不止3倍。
③、斷n線時一相又與n線短接
發(fā)生這種現(xiàn)象是最危險的故障,如c相與n線短接,由于n線斷開沒有短路電流,不但c相沒法用電,也沒法產(chǎn)生短路電流促使c相開關過流迅速動作。a、b兩相用電都加上uac、ubc線電壓380v,電壓偏離達最大值+73%,勢必燒毀用電設備。這時c相雖然沒有短路電流,但通過回路n線和短路點流過a、b相負載電流的矢量和,流回電源。不管該負載電流值能否促使c相開關過流保護動作,故障都無法排除,假設分路的c相開關跳開,故障變成上述1.2.2節(jié)的情況,即一相斷開沒負載。此外,這時中性點達到最大偏移,n線對地電壓220v,所以說這種故障是最危險的。
④、結(jié)論
從上述的分析結(jié)果,除了380v進戶高電壓的危險外,斷中性線的潛在危害性,也是相當嚴重的。它可能使用電設備所承受的電壓,遠遠超過規(guī)范上所規(guī)定的最大值——最不利時供電電壓質(zhì)量應保證在+5%、—10%范圍。用電設備不能正常運行,或因過壓過流而燒毀,甚至禍及使用者。另外,n線斷開時,如果三相用電負荷不平衡度不是很大,則存在的故障隱患難以察覺,更增加用電的不安全性。因此,對家居用電,作者建議不采用三相供電,主張采用單相供電,可杜絕三相供電的潛在危害性。即使由于住家面積超大用電量非常大,也可以根據(jù)空間特點劃分多個小空間,采用同相的單相多回路方式,向各個小空間供電。