配電與接地
老屋要改電,先改哪一個?
先把四種故障攤開
一戶住宅會遇到的電氣事故,說到底是四種。每一種由不同的裝置擋, 而老屋缺的往往是其中兩三種。
| 事故 | 擋它的東西 | 缺席時的後果 |
|---|---|---|
| 過載:電流長時間超過導線容量 | 斷路器的熱動部分 | 導線持續過熱,絕緣劣化,最後起火 |
| 短路:火線碰到中性線 | 斷路器的瞬時脫扣 | 數百安培的電流與電弧,瞬間起火 |
| 外殼漏電:火線碰到金屬外殼 | 設備接地導線加過電流保護 | 外殼帶電 109 V,沒有任何裝置動作 |
| 人體漏電:電流經由人流走 | 漏電斷路器 | 通過人體的電流沒有上限,直到有人把電源關掉 |
老屋的典型狀況是:前兩種有裝置在管(就算配對不當),後兩種完全沒有。 而後兩種正是會電死人的那兩種。
第一順位:漏電保護
理由只有一個——它是唯一不需要接地線就能工作的保護。
漏電斷路器量的是火線與中性線的電流差額。兩線式的老屋沒有第三條線, 但差額仍然存在,它照樣量得到。同一個外殼漏電:
| 這一路的狀況 | 故障電流 | 外殼電位 | 會不會被切斷 | 帶電持續 |
|---|---|---|---|---|
| 沒有接地線,沒有漏電斷路器 | 2.19 A | 109 V | 不會 | 直到有人關掉電源 |
| 沒有接地線,加了 30.0 mA 漏電斷路器 | 2.19 A | 109 V | 會 | 0.1 秒內 |
| 有接地線,沒有漏電斷路器 | 317 A | 31 V | 會 | 0.1 秒內 |
| 兩者都有 | 317 A | 31 V | 會 | 0.1 秒內 |
第二列與第三列的結果一樣快,但代價差很多:加一顆漏電斷路器只動配電箱, 拉一條接地線要動牆。在還沒有能力做第三列之前,第二列先擋住了最致命的那一項。
台灣的漏電斷路器以裝設於分路為原則 用戶用電設備裝置規則 第 87 條第一項 , 所以這件事是一路一路做的,可以分批。優先順序照規定應裝的清單走: 浴室插座分路、電熱水器分路、陽台插座分路、廚房水槽外緣一點八米內的插座分路 用戶用電設備裝置規則 第 87 條第二項 。這些場所排在前面的理由是水—— 手濕的時候人體阻抗會低很多,同樣的電壓對應更大的電流。
插座本體也有更嚴的一級:住宅的浴室、廚房流理台上、水槽附近、陽台與室外插座, 規定要有 6.00 mA 以下、0.1 秒以下的漏電啟斷裝置 用戶用電設備裝置規則 第 89 條第一款 。分路已裝漏電斷路器者可以免裝,兩者擇一。
第二順位:線徑與斷路器配對
這一項不救人,但它擋掉的是燒房子。而且成本最低——多數情況只是把某一顆換回正確的額定。
規定明列上限 用戶用電設備裝置規則 第 79 條第二項 :2.0 毫米單線 配到 15.0 A、3.5 平方毫米絞線 配到 20.0 A、 5.5 平方毫米絞線 配到 30.0 A。分路額定由過電流保護裝置決定, 換上更粗的導線也不會改變分路額定 用戶用電設備裝置規則 第 40 條第一款 。
老屋最常見的問題是反過來:某一路老是跳,於是把斷路器換大一顆。 症狀消失了,導線卻從此沒有被保護——它會在斷路器動作之前先到達溫度極限。
同時要看的是連續負載:冷氣、電熱水器、除濕機在夏天都符合 「持續三小時以上」的定義,而分路供電給連續負載時不得大於分路額定的八成 用戶用電設備裝置規則 第 38 條第四款、第 39 條第一款 。20.0 A 的分路只能持續帶 16.0 A。 老屋常見的一條分路串起整層樓插座,加上一台冷氣,很容易長期停在這條線附近—— 電流沒有超過額定,熱動部分永遠不會動作,導線就這樣一直溫著。
第三順位:設備接地導線
這是最徹底的一項。它把故障電流帶回電源,讓迴路阻抗低到足以推動過電流保護 用戶用電設備裝置規則 第 90 條第四款 ,在 0.1 秒內切斷,而且整段期間外殼只有 31 V——比漏電斷路器的路徑更早、更根本。
它排在第三,因為它要拉線。兩線式的配線改成三線, 多數情況要重新穿管,等於局部重新配線。裝修時一起做最合理, 單獨為它動工的成本很高。
拉了之後有兩件事要跟著做。
一是識別。 設備接地導線應採用銅導體,外觀為綠色或綠色加一條以上黃色條紋 用戶用電設備裝置規則 第 94 條第七款 。顏色是後面每一個人判讀這條線的依據。
二是分開。 系統接地只做在進屋點那一處 用戶用電設備裝置規則 第 94 條第一款 , 之後每一個箱子的中性線與接地線都必須分開。新拉的接地線在配電箱裡 接回中性匯流排,會製造出第一篇談的那個問題——平常看不出來, 中性線斷掉那天整戶金屬一起帶電。
不在清單上的兩件事
接地電阻。 值得量、值得記錄,但它不決定斷路器跳不跳。 把接地電阻從 100 Ω 改善到 10 Ω,故障電流與外殼電位都不會變—— 故障電流走的是接地線。沒有接地線的房子,再低的接地電阻也沒有回路可走。
避雷或突波保護。 有它的用處,但它處理的是另一類事件。 在前三項還沒做完之前,它不會改變日常最可能發生的事故的結果。
一份可以帶去現場的清單
| 順位 | 做什麼 | 擋掉什麼 | 要動到哪裡 |
|---|---|---|---|
| 1 | 浴室、電熱水器、陽台、廚房分路加裝漏電斷路器 | 感電致死 | 配電箱,可分批 |
| 2 | 清點每一路的線徑與斷路器額定,把配錯的換回來 | 導線過熱起火 | 配電箱 |
| 3 | 把持續運轉的大電器改成專用分路 | 長期過載 | 配電箱與局部配線 |
| 4 | 配線更新時一併拉設備接地導線 | 外殼帶電 | 穿管,成本最高 |
| 5 | 確認系統接地只有一處,下游箱子兩線分開 | 中性線斷線時整戶帶電 | 檢查為主 |
第五項是檢查,不是施工,但它排在最後有個理由: 前面四項做完之後,接地線才真的存在,那個問題才有機會被製造出來。
這篇的範圍
表格裡的電流與電壓由具名的示範假設值算出來:電源側阻抗 0.15 Ω、 人體 1000 Ω、分路 3.5 平方毫米、長度 20 米、對地電壓 110 V, 導線電阻由電阻率、長度與截面積計算。 實際住宅的狀況差異很大,順序也可能因為既有線路而改變—— 例如配線本身已經劣化時,換線會排到最前面。 每一項的做法都要由合格的電氣技術人員現場評估。