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没有多少电气知识，也可以搞懂家居配电设计

家居配电怎样设计才合理？

Patrick Zhang，电气工程师

居家配电，波及到原理性东西不是诸多，但要能一一解析出来，还是有一定难度。
题主实际上代表了绝大多数业主实际需求。大家没有多少电气知识，但期望装修完毕后家里一切都十分完美，布局合理，使用以便，物尽其用。
对于题主这个范例，我来阐明一下吧。
1.居家配电负荷分类
家里用电设备诸多，大略分类包括厨房类电器、空调类电器、照明类电器、洗手间洁具和沐浴类电器，尚有许多其他小家电，例如笔记本、充电宝之类。因此，我们可以把居家配电负荷分为五类：厨电、空调、照明、洗手间和插座。
2.确定某电器电流措施
由于家用电器一般都是用功率 P 来表明它容量，因此我们要明确怎样根据电器铭牌上功率 P 来计算它工作电流。
对于 1000W 功率来说，它电流 Iu 为：

因此，我们只需要把电器瓦数乘以 4.55，即可得出它电流。
以题主范例来举例：

净水机电流：

消毒柜电流：

…………
小厨宝加热器电流：

注意：在计算电流时，要把家电额定功率换算为千瓦。例如净水机功率 96W 换算为 0.096kW。
3.确定分开关额定电流措施
确定分开关电流几种原则。
第一种原则：同步系数
一般来说，家用电器不会同步使用。例如上图中，我们不会同步使用这些电器，因此在配电设计中，用某配电分区总电流乘以同步系数来确定分区计算电流。
同步系数一般取值为：Kc=0.8。
设分区总电流是 Iz，则分区计算电流：

第二个原则：常用功率不小于 1500W 用电设备应当单独供电。
注意这里所指是常用功率不小于 1500W 用电设备。对于临时性用电设备，它不在此列。
例如上图中，多头电陶炉功率达 6500W，小厨宝加热器功率为 W，它们都不属于常用用电设备。
常用用电设备一般指是空调、电热水器等等。
第三个原则：对于电动机负载，需要乘以电动机起动系数
家用电动机类负荷，它电动机起动系数 Km=3。
空调是经典电动机负荷。空调功率一般是用多少匹来定义，1 匹=735W=0.735kW。
例如一台 1.5 匹空调，它电流为：

空调计算电流为：

有了这三个原则，我们就可以来计算题主范例了。
4.厨房配电计算
厨房配电计算：
厨房总功率：25602W，取为 25.6kW。
总计算电流：

我们看到，这个值已经远远不小于容许居家配电总电流值了。可见，题主厨房用电需要精简，某些并不常用电器无需计算在内。
假如去掉所谓灵活使用电器，那么总功率为 18.822kW。我们再来计算：
厨房总功率：18.822kW。
总计算电流：

这个值还是很大。
疑问是：
题主在使用洗碗机时，是不是一定会使用电烤箱和电蒸锅？
可以想见，这个疑问是没有成果。那么在工程上怎样来处理此类问题？处理措施是，配套一种新系数，叫做需要系数 Kx。
需要系数意义在于，某种设备在实际配套使用时，并不一定会立即投运，也许会由于某种原因和其他设备错开使用；需要系数此外一种意义是：把某设备在某工作制下功率换算为在长期工作制下功率。
需要系数值为：Kx=0.8~0.85。
我们把题主家厨房设备需要系数均设定为 0.8，再来重新计算如下：

这就是题主家厨房分开关电流值。我们看到，这个值很大，需要精简。我们且等题主更新吧。
5.确定总进线断路器计算电流措施
设，总进线计算电流是 Izjs，则有：

注意到这里再次出现了同步系数。也就是说，在计算分开关时我们已经把总电流乘以 0.8，在计算总开关时，我们再次乘以 0.8。假如再加上需要系数，则总电流近似等于全系记录算电流 0.8X0.8X0.8=0.512 倍。
注意：这里 0.512 又叫做使用系数。
目前，我们要推出一种重要计算公式，就是家装配电总功率和总进线开关电流之间关系：
我们已经懂得：

由此可知，当已知家里电器总功率 P 后，乘以 2.33，就是总进线开关计算电流值；反过来，假如已知总进线开关额定电流值，再除以，就是总功率，也即 P=0.43I。
例如，我们家里总开关额定电流是 40A，则家里电器总功率为 17.2kW。
6.其他分派电计算

1）我们来看分开关 2 参数：
总功率：11.5kW；
总电流：

。
2）分开关 3 参数：
总功率：0.55kW；
总电流：

分开关 3 属于客厅回路，考虑到其中也许会有其他某些装置，因此按 10A 来考虑。
3）分开关 4 和分开关 5 参数：
总电流：

房间空调可以和房间内插座合并考虑，按 16A 来设计。
7.总体设计
先计算总电流：

我们看到，总电流很大。
目前我们来看看怎样设计系统，如下：

图中，总进线配套了 RCD（漏电开关）。当然也可以把漏电开关配到 QF1、QF2、QF4 和 QF5 支路。其中，QF4 和 QF5 支路可以合并。
不过，从题主描述看，QF2 似乎是卫浴加上洗衣机。假如两者不在同一种位置，最佳分开成为两个独立支路。
8.配套漏电开关措施
原则是，但凡人也许接触到电器都必须配套漏电断路器。
但我们有两个方案：第一种方案是在总进线开关设漏电断路器，第二个方案是在厨房、卫浴和插座等分开关设置漏电断路器。相比之下，第一种方案更简洁，第二个方案保护更周到。
不过，要注意到卫浴电热水器其实商家已经配套了漏电保护器。
漏电断路器由两个部分构成，其一是测量漏电装置，其二就是一般开关。
漏电测量根据是：当系统正常时，相线电流和 N 线电流大小相等方向相反，因此两者之和为零。假如发生了漏电，则两者之和不为零，漏电电流就等于两者之差。
由于漏电电流也许会流过人体，因此漏电断路器 RCD 必须在不不小于人体可以承受极限电流状况下就会开断，这个电流就是 30mA。
上图中将漏电开关设定在总开关。
9.居家配电线制和接地
线制和接地，对于绝大多数非电气专业人士来说，很难理解。在这里，我只想让大家记住如下几点：
第一点：电源线从户外引入户内，应当有三条线。其中之一是相线，它颜色在黄、绿和红之间选择；其中之二是中性线 N，它颜色是蓝色；其中之三是保护线 PE，它颜色是黄绿相间。
这三种线缺一不可。
第二点：保护线用于保护人身安全，入户后与所有用电设备外壳相连，例如电冰箱外壳、笔记本外壳，也包括浴房热水器外壳。
第三点：相线也叫做火线，但 N 线却不是零线，户内不存在任何零线，只有中性线。
考虑到零线这个叫法已经深入人心，虽然不是零线，我们似乎也很乐意把 N 线叫做零线。就像熊猫明明就是熊，却被硬叫做猫同样。
10.开关选择和导线选择
1）开关选择
由前面计算可知，总开关计算电流为 128A，厨电分开关 QF1 计算电流是 74.55A，卫浴分开关 QF2 计算电流是 33.5A，照明分开关 QF3 计算电流是 10A，房间 1 和房间 2 分开关 QF5 和 QF6 都是 16A。
我们懂得，低压断路器有三种，分别是框架断路器 ACB，塑壳断路器 MCCB 和微型断路器 MCB。我们平常使用微型断路器 MCB 有时又被称为空气开关，它额定电流最大值为 63A。塑壳断路器 MCCB 电流范围为 10A 到 1250A。
由此可见，题主这个配电箱已经超越了寻常规格，其中主开关和厨电开关不得不使用塑壳断路器 MCCB。
于是，按给定参数，我替题主选择如下开关：
主开关：MCCB，额定电流 125A；
厨电开关：MCCB，额定电流 80A；
卫浴开关：MCB，额定电流 40A；
照明开关：MCB，额定电流 10A；
房间 1 开关：MCB，额定电流 16A；
房间 2 开关：MCB，额定电流 16A。
说实在，开关规格之因此选用如此之大，和题主选用厨电有关。例如电陶炉，它特点是什么锅都能用，不像电磁炉只能用于铁质锅。但电陶炉热效率很低，消耗功率大，但真正用于加热炊具热量却不大。要是我，肯定不会选用这种产品。
开关生产厂家最佳是施耐德，可优选。其他厂家次之。
下图是 ABB 微型断路器 MCB（空气开关）参数：

注意看右边额定电流规格，最大值为 63A。
下图是 ABB 塑壳断路器 MCCB 参数：

其中 T1 开关符合题主总开关和厨电开关规定。T1 开关额定电流范围如下：

可见其中 125A 规格。
此外，选主开关时可选用 IP+N 规格，也即仅仅对相线保护，N 线可合分，但不保护。
而厨电开关则选用 1P 规格即可。
2）导线选择
查阅《电气工程师实务手册》表 17-23，绝缘电缆在空气中敷设时容许载流量表，数据如下：
聚氯乙烯两芯铜导线，截面 4 平方，额定载流量 24A；
聚氯乙烯两芯铜导线，截面 6 平方，额定载流量 31A；
聚氯乙烯两芯铜导线，截面 10 平方，额定载流量 44A；
聚氯乙烯两芯铜导线，截面 16 平方，额定载流量 60A；
聚氯乙烯单芯铜导线，截面 25 平方，额定载流量 95A；
聚氯乙烯单芯铜导线，截面 35 平方，额定载流量 115A；
聚氯乙烯单芯铜导线，截面 50 平方，额定载流量 147A。
以上导线规格和载流量供题主参照。

本想多写某些，但实在太占用时间了，就这样吧。
这个帖子我深信会给许多人带来一定冲击，原先认为很复杂计算，却本来如此简朴。
确实如此。
若某些知友但愿对这种措施有更多理解，请阅读任何一本《配电与电气工程》类教科书，在有关负荷计算章节中能看到同步系数和需要系数，以及它们应用。
记住：同步系数决定了电器设备同步使用问题，需要系数决定了某详细电器折算到长期工作制下功率值；前者面对是系统，后者面对是某详细设备。这两个系数在配电设计中具有十分重要意义和地位。
这种措施，也是当下建筑设计院工程师们设计配电系统时常用措施之一。