電工進階

Echouse置業易 於 16/01/2020 發表 收藏文章
電工進階

1. 釋義

特低壓 (extra low voltage): 指於正常情況下,在導體與導體之間或導體與地之間,不超逾 50伏特均方根交流電或 120伏特直流電的電壓。低於一般家用電壓。

斷路器 (circuit breaker): 正常電路情況下能夠接流、載流及斷流的機械性開關器件,並可在指明的非正常電路情況下,例如短路時接流、在某一段指明的時間內載流、及截斷電流。

熔斷元件 (fuse element): —熔斷器的一部分,其設計是當熔斷器起作用時這個部分便會熔斷。

帶電 (live): 帶有電荷。

低壓: (low voltage): 指於正常情況下在導體與導體之間超逾特低壓但不超逾 1000伏特均方根交流電或 1500伏特直流電的電壓;或在導體與地之間超逾特低壓但不超逾 600伏特均方根交流電或 900伏特直流電的電壓。一般家用電壓。

餘差啟動電流 (residual operating current): 在指明情況下能使電流式漏電斷路器啟動的電流。

上升總線 (rising mains): 電力裝置的一部分,用作分配電力給通常設有多戶單位的建築物的各戶單位。

2. 認可的國家/國際標準

國際電工技術委員會標準(IEC)

中國國家標準(國標GB)

英國標準(BS)

國際審核電力器具規則委員會所核准的標準(CEE)

歐洲標準(EN)協調文件(HD)

美國國家標準(ANS)

日本工業標準(JIS)

澳洲標準(AS)

3. 電路類別

第1類電路 (category 1 circuit): 指在低壓操作的電路,但不包括第3類電路;

第2類電路 (category 2 circuit): 指電訊、無線電、電話、聲音播送、警鐘、鈴、傳呼系統或數據輸送所使用並由安全電源供電的電路,但不包括第3類電路;

第3類電路 (category 3 circuit): 指緊急照明設備、出口指示牌、空氣加壓系統及消防裝置(包括火警探測裝置、火警鐘、消防泵、消防員升降機及排煙設備)所使用的電路;

第4類電路 (category 4 circuit):指高壓電路。

4. 電路的安排裝置須分為若干電路

(a) 電力裝置應按需要或實際情況分為若干電路,而每一電路應分別作保護及控制。
(b) 額定值在100安培或以上的總開關掣,應在附近展示主配電系統的電路圖。

電路的基本要求

(1) 保護

每一電路應設有防止過流的保護器件,其啟動的電流值須密切配合所連接或預定連接的用電器具的電流需求量以及所連接導體的載流量。這個安排將確保一旦發生故障時,保護器件可即時按適當的電流值恊動,從而避免引起危險,如非這樣,電纜或用電器具便會受到損壞。

在合理及實際可行的情況下,應避免因其中一條電路發生故障,而引致裝置的任何不相關部分也被切斷電力供應。建議採用的措施如下:

(i) 裝置的固定照明設備應安排由兩條或以上的最終電路供電。
(ii) 照明最終電路應與電源電路作電氣性分隔,但可接駁至電鈴變壓器或電鐘。
(iii) 廚房用的電源電路應與其他電源電路作電氣性分隔。

若有關設計是從多於一個變壓器取得電力,則應因應供電商的要求提供總輸入斷路器彼此之間的互連設施。所有輸入及互連線路斷路器皆應為四極式,以切斷所有帶電導體(即相及中性導體),並有電氣性及機械性連鎖,以免與供電商的變壓器出現並聯運行的情況。

(2) 控制

每一電路應裝設能在負載下截斷電源以及能夠隔離

(3) 識別

每一電路的保護器件,應加以清楚標示或識別,使人容易辨認有關器件的額定值以及各器件所保護的電路。

三相裝置內的每一插座應永久標誌着適當的相位識別(例如:L1、L2及L3等)。

(4) 主要電路的電氣性分隔

緊急照明、滅火器具及消防員升降機的最終電路,應彼此及與其他電路作電氣性分隔。

(5) 負荷分配

三相供電裝置的單相負荷,應在各相位間均勻及合理地分配。

(6) 中性導體的安排

單相電路的中性導體,不可與其他電路共用。

三相電路的中性導體,只可在三相四線系統中與有關相位共用。

如為多相電路,中性導體至少應有相導體的載流量,以配合正常操作情況下可能出現的不平衡或諧波電流。就平衡的三相供電系統而言,如第三諧波電流或三倍數的諧波電流所產生的總諧波失真率超逾基波電流的15%,應考慮BS 7671附錄11所載的校正因數。


5. 環形最終電路的安排

每一環形電路的電路導體,應照環形方式安裝,即由配電箱內的電路起源點開始,接駁至與環形電路連接的插座終端,再返回電路的同一起源點。

每一環形電路的電路保護導體(由內藏環形電路的所有導線的金屬護層或外殼構成者除外),應照環形方式安裝,把兩端皆連接至電路起源點的接地終端。

如裝設兩條或以上的環形最終電路,由該等電路供電的插座和器具,應均勻及合理地分配至各別環形最終電路上。


6. 各類型插座的最終電路(a) 家用圓腳插座


圓腳插頭


圓腳插座

使用符合附錄1所載規定的5安培或15安培插座的最終電路

應使用放射式最終電路。

每一 5安培(小圓腳)及15安培(大圓腳)插座,由額定值分別為5安培及15安培的高斷流容量熔斷器或微型斷路器分別連接及保護。

5A x 220V = 1100w
細圓腳插蘇能承受的最大電功率為 1100w,大圓腳插蘇能承受的最大電功率為 3300w。 圓腳插蘇已逐漸被淘汰。

(b) 家用13A方腳插座

根據供電則例,每一個圓腳15A保險絲只能供電給一個15A蘇底(插座),現代家庭電器多,即使需要超過20個插座也不為奇,若用15A插座,便需要一個巨大的配電箱。 而13A插座的規格是每個插蘇都有獨立的保險絲,再配合環形電路,設計成配電箱內一條保險絲(MCB)可供電給多個(無限)插座。

使用符合附錄2所載規定的13安培插座的最終電路

1. 概要

應使用環形或放射式最終電路。

該電路,可包括其支脈電路,可供電予永久連接的器具和數目不限的插座,但供電樓宇面積則以表6(1)所示為限。圖6(2)為一條典型的電路。

2. 支脈電路

符合表6(1)規定的最終電路,可連接數目不限的有熔斷器支脈電路,但無熔斷器支脈電路的數目,則不可超逾永久連接該電路的插座與固定器具的合計數目。

每一無熔斷器支脈電路,只應供電予一個單頭或雙頭插座、或一件永久連接的器具。這一條支脈電路,應在插座終端或接線箱或配電箱的電路起源點,與電路接連。

有熔斷器支脈電路,應經由一個內有熔斷器的連接盒與電路連接,該熔斷器的額定值,不得超逾構成該支脈電路的電纜載流量,而且在任何情況下都不得超逾13安培。
典形

3. 獨立電路

下列各項須由獨立電路供電

廚房內的插座及固定用具

電熱水器

永久連接的戶內空間加熱器

空氣調節機

4. 永久連接的器具

除符合BS EN 61558-2-5或等效規定的鬚刨供電裝置外,器具如永久地連接(即並非使用插頭與插座)至依照表6(1)安排的某一條最終電路上,應設一個額定值不超逾13安培的熔斷器加以個別保護,並應在易於接觸的位置設一開關掣加以控制,或設一個額定值不超逾16安培的微型斷路器加以個別保護。見圖6(3)所示。

(c) 工業用圓腳插座

插頭

工業用插頭

插座

工業用插座

5安培



使用符合附錄3所載規定的5安培、15安培或30安培工業用插座的最終電路

1. 插座

這屬於保護型不能倒置的插座。沒有插座鍵和鍵槽的插座,供無熔斷器的插頭使用,而該插座必須專用一條放射式最終電路。有插座鍵和鍵槽的插座,則供有熔斷器的插頭之用。

2. 已為人接受的慣例

可使用放射式或環形最終電路。

由該電路供電的器具的電流需求量,視乎器具種類及操作需求而定,但不應超逾過流器件的額定值。在評估電流需求量上,永久連接的器具並不計算參差額。

過流保護器件的額定值不應超逾32安培。

插座的數目可以不受限制。

由一有熔斷器支脈電路供電的插座,其總電流需求量不應超逾16安培。

有熔斷器的支脈電路,應通過一個內有熔斷器的連接盒與電路接上,盒內熔斷器的額定值,不得超逾構成該支脈電路的電纜的載流量,而且在任何情況下都不得超逾16安培。

不應使用無熔斷器的支脈電路。

永久與電路連接的器具,應設一個額定值不超逾16安培並有開關掣的熔斷器,或設一個額定值不超逾16安培的微型斷路器,加以個別保護及控制。

這一類的電路安排,見圖6(4)所示。

(d) 工業用圓腳插座

使用符合附錄4所載規定的16安培工業用插座的最終電路
1. 插座

這些設有鎖扣器件的工業用插座,可供戶內或戶外使用,並可配合單相或三相供電。

2. 已為人接受的慣例

只應使用放射式最終電路。

有熔斷器或無熔斷器的支脈電路皆不可使用。

由該電路供電的器具的電流需求量,視乎器具的種類及操作需求而定,但不應超逾過流保護器件的額定值。

過流保護器件的額定值不應超逾20安培。

插座的數目可以不受限制。

這一類的電路安排,見圖6(5)所示。
16安

插座外殼保護級別

組成



解釋

7. 電流需求量的決定

應採用下列方法來決定每一最終電路的電流需求量:
(a) 依照守則6設計的標準最終電路,電流需求量應與其過流保護器件的額定值相同。
(b) 上文(a)節以外的最終電路的電流需求量,應按所連接或預定連接的用電器具的下列假定電流需求量總和計算:

放射式最終電路的每一插座,應假定以其額定電流值為需求量;

照明供電點應假定以所連接的負荷為需求量,而每一燈座最少為100瓦特;

電鐘、鬚刨插座、電鈴變壓器、以及額定值不超逾5伏安的用電器具,可以不計;

放電照明(光管)以伏安計算的需求量,應假定為該電燈的額定瓦特乘以不少於1.8的數字;而此乘數(1.8)是假定電路的功率因數已提高至不少於0.85滯後,並已顧及控制設備損耗及諧波電流等因素;及

所有其他固定器具,應假定以額定或正常電流為需求量。

8. 電纜導體的選擇和大小

1. 概要

導體的載流量不應小於其通常載送的最大電流需求量,並能抵受預期故障電流,而且適合在有關裝置所在環境及其設計電壓值操作。

2. 決定電纜導體大小時須考慮的因素

決定電纜導體大小時,一般應考慮下列因素:

(a) 導體材料;
(b) 絕緣材料;
(c) 電纜安裝地點的環境溫度;
(d) 安裝方法;
(e) 電纜是否受隔熱材料影響;
(f ) 保護器件的使用及類別;
(g) 由電路起源點至負荷的電壓降值;及
(h) 就第一類電路而言,帶電導體的截面積應如下:

使用聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅電纜的明敷線路,不小於1.5平方毫米;

裝於導管、管道、管通或線槽內的單芯聚氯乙烯絕緣銅電纜,不小於1.0平方毫米;

鋁導體不小於16平方毫米;

軟電纜及軟電線,不小於0.5平方毫米。

3. 決定電纜導體大小的方法

在決定電纜導體大小上,一般應依照下列的步驟而行:

確定有關電路的設計電流量。

選擇適當的過流保護器件(參閱守則9)。

確定所需導體的載流量,方法是以過流保護器件的標稱設定值或電流額定值作為被除數,使除以各項適當的校正因數。有關環境溫度、電纜組合、隔熱及保護器件類別的典型校正因數,見載於附錄5。

根據所需的載流量而選擇大小適當的導體。附錄6按聚氯乙烯/交聯聚乙烯絕緣電纜不同的安裝方式列出其各種大小銅導體的載流量。至於其他種類的電纜,應參考BS 7671或IEC 60364。

應檢查電路所產生的電壓降值,使正常使用情況下任何固定用電器具在終端處的電壓值,應高於該類器具按照有關認可標準而定的最低界限。
電纜

如果有關的固定用電器具並非按照認可標準而設,則其終端處的電壓值應定於不會損害該器具安全運作的數值。如果在裝置的電源點與固定用電器具之間的電壓降值不超過供電標稱電壓的4%,則作符合上述規定論。

在電動機的起動時間內以及對其他高啟動電流的器具而言,較大的電壓降值亦可接受,但電壓值的差異,必須是在該類器具按有關認可標準所定的界限範圍內,或者如無認可標準作為根據,則以製造商的建議為依歸。

附錄6的表中亦列出每1米長聚氯乙烯/交聯聚乙烯絕緣電纜(銅導體)每1安培的電壓降值。如果以上述方式決定的電壓降值並不合乎要求,應採用較大的導體。

電線粗幼

表13(1)

4. 一般裝置所使用電纜導體的典型截面積

就下列情況的一般裝置而言,符合表13(1)的銅導體截面積,一般可以接受:
(a) 環境溫度不超過35°C;
(b )只有一條電路,該電路可由數條單芯電纜或一條多芯電纜組成;
(c) 對於在表面直接用線夾固定的電纜,各組單芯電纜或多芯電纜的間距,不小於隔鄰的一組電纜中最大一條電纜的直徑兩倍;
(d) 並非以半封閉式熔斷器為保護器件;及
(e) 電纜並不接觸任何隔熱物。

5. 電纜線芯的識別

在固定線路裝置中非軟電纜的每一線芯或裸導體,應在其終端位(最佳為導體的全段)加上適當的標誌、顏色或編號,以作識別。作識別用途的標誌和編號,必須清晰、耐用及與絕緣體的顏色有明顯分別。在終端位使用適當顏色的軟帶、套管或圓片皆可以接受。所使用的顏色和/或編號,應符合表13(2)的規定。

軟電纜或軟電線的每一線芯:
(i) 如果在單相電路使用,整條線芯的相導體應為棕色,而中性導體則為藍色;
(ii) 如果在多相電路使用,各相導體可用L1、L2及L3的編號代表;若有中性導體,則以N代表。

每一電纜保護導體應專用黃和綠二色代表。

直接埋藏地下的電纜識別
電纜如直接埋藏於地底,應沿着整條電纜的路線以覆蓋瓦或標示帶加以識別。在覆蓋瓦或標示帶上應標明“危險—電纜”字樣。

顏色

9. 決定電纜導體大小的校正因數

溫度1



溫度2



組合



隔熱物



保護器件



線坑



10. 電纜的典型安裝方法

安裝1



安裝2



安裝3



11. 說明計算電纜導體大小步驟的實例

題目1:

假定資料安裝一個額定值為 220伏特, 2千瓦的浸沒式電熱水器,使用一條雙芯連接地線聚氯乙烯絕緣有護套無裝甲電纜。電源來自用戶總掣連配電箱中的現有15安培備用路線,內有符合BS 3036半封閉式(可重新裝線)的熔斷器。供電電纜長 14米,其中大部分敷設於以玻璃纖維隔熱的天台上。該天台的環境溫度在夏天預期為 35 °C;在用戶總掣連配電箱的範圍外,該條電纜將與另外七條雙芯連接地線的電纜捆紮一起。 求電纜導體的大小(用幾粗的電纜)。

解答:

決定電纜導體大小的步驟:

(a) 電路的設計電流

計算

(b) 選用一個符合 BS 3036、 15安培半封閉式 (可重新裝線)熔斷器作為過流保護器件。

(c) 在決定導體的載流量上,可用過流保護器件的電流額定值 (即15安培)除以下列的校正因數:

(i) 環境溫度因數 = 0.97(取自附錄 5的表A5(2),所據情況:
環境溫度 = 35° C
絕緣類別 =一般用途聚氯乙烯

(ii)組合因數 = 0.52 (取自附錄5的表A5(3),所據情況:多芯電纜數目 = 8 安裝參考方法 =捆紮後直接夾放在非金屬表面 (附錄7的方法1)

(iii)隔熱因數 = 0.55(取自附錄5(3),該電纜被隔熱材料全部包圍

(iv)保護器件類別的因數 = 0.725 (取自附錄 5的表A5(5),而保護器件的類別為符合 BS 3036的半封閉式熔斷器)

所需導體的載流量 = 15 / 0.97 × 0.52 × 0.5 × 0.725 安培 = 82安培

(d)取自附錄 6的表 A6(2),所選的導體大小為 16平方毫米 (使用參考方法1)。

安裝方法

(e)電壓降值的計算:

最高容許電壓降值 = 4.0% ×220伏特
(依據守則第 13A(3)( a)(v)條) = 8.8伏特

電纜 14米長,負荷為 9.1安培。從附錄 6的表 A6(2)所見, 16平方毫米電纜的電壓降數字為 2.8毫伏/安培/米,

多芯

所以電壓降值為:2.8 × 9.1 × 14 / 1000 = 0.36伏特
如果由電力裝置供電點至15安培熔斷器之間的電壓降值不超逾8.44伏特(即8.8伏特–0.36伏特),計算所得的數字,便會在8伏特的可接受數值之內。
(f) 結論
此例子所選用的電纜,應為 16平方毫米兩芯連接地線聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套、無裝甲的電纜。

題目2:

電壓 : 220V
負載 : 3KW
電線 : 2/C PVC/ PVC W/CPC
安裝方法 : 明線與其它五組平排釘在墻上
保護器件 : 半封閉式熔斷器
溫度 : 35° C
電線長度 : 20公尺 [上遊已有5.5V 電壓降]

求電線的大小。

解答:

電纜組合因數 : Cg = 1+ 5 = 0.72 表A5(3)
環境溫度因數 : Ca = 0.97 表A5(2)
隔熱物因數 : Ci = 1 表A5(4)
保護器件因數 : Cp = 0.725 表A5(5)
設計電流 : Ib = 3000/220 = 13.6 A
In > 15A
載流量 : In / Cg x Ca x Ci x Cp = 15 / 0.72 x 0.97 x 1 x 0.725 = 29.63A
參考表 A6(2) 選 4mm平方導線,導線電壓降 = 11mV / A / m
電路電壓降 = 11mV / A / m x 13.6A x 20m /1000
= 2.992 = 3V
如果上游電壓降不大於 8.8 – 3V = 5.8V 便合例



題目3:

電壓 : 220V
負載 : 3組 4KW 熱水爐
電線 : 2/C PVC/ PVC W/CPC
安裝方法 : 明線平排釘在墻上
保護器件 : 半封閉式熔斷器
溫度 : 35° C
長度 : 每組各長50公尺 [上遊已有5.5V 電壓降]

求每組電線的大小。

解答:

電纜組合因數 : Cg =3= 0.79 表A5(3)
環境溫度因數 : Ca = 0.97 表A5(2)
隔熱物因數 : Ci = 1 表A5(4)
保護器件因數 : Cp = 0.725 表A5(5)
設計電流 : Ib = 4000/220 = 18.2 A
In > Ib > 20A
載流量 : In / Cg x Ca x Ci x Cp = 20 / 0.79 x 0.97 x 1 x 0.725 = 36A
參考表 A6(2) 選 4mm平方導線,導線電壓降(VD) = 11mV / A / m
可容許之電壓降: 8.8 –5.5V = 3.3V [220V x 4% = 8.8V]

若採用4mm平方導線之預計電路電壓降 = 11mV / A / m x 18.2A x50m /1000
= 10.01V = 10V
10V超越了可容許之電壓降3.3V,故不可採用4mm平方導線,要再計算可容許小於3.3V電壓降之導線電壓降因數(VD)
電路電壓降 = 設計電流 x 電線長度 x VD
電路電壓降 = 18.2A x 50m x VD ; 電路電壓降<3.3V
18.2A x 50m x VD < 3.3V
VD<3.3/(50 x 18.2)
VD<0.0036V/A/m < 3.6mV/A/m

參考表 A6(2) 16mm平方導線之VD值(電壓降因數) = 2.8 mV/A/m,是小於3.6mV/A/m的,可以採用,故每組之線路應採用16mm平方導線 2/C PVC/PVC 加 16mm平方獨立水線

11. 佈線系統

佈線系統主要分為兩類: (1)暗線系統 (2)明線系統

1. 暗線系統

(a) 明喉 (Surface Conduit): 將絶緣導線包裹在(燈喉)導管後裝於牆表面。
(b) 暗喉 (Concealed Conduit): 將絶緣電纜以金屬喉或B.S PVC 膠喉包裹後埋於牆裡或地台內。
(c) 明線槽 (Surface Trunking): 將絶緣導線包裏在線槽後裝於牆表面。
(d) 暗藏電纜 (Concealed Wiring): 暗藏電纜通常以有保護層的護甲電纜埋藏在地底而地線體積較大故不能藏入牆內,但這種裝置方法亦為電力公司所接納,原因是PVC外皮電纜,保護性較弱,會引起危險)。
(e) 暗槽 (Concealed trunking): 將絕緣電纜以金屬線槽包裹後埋於牆內或地台。



2. 明線系統
(a) 明線 (Surface Wiring)
將有絕緣及外皮的導線用線碼或線夾釘在牆身表面。
(b) 依照附錄7(P.249)之指定方法編號12至14。
喉管 (燈喉是計算外徑、水喉計算內徑)
喉管必須符合 BS6099的一般性要求,此外,鋼公制喉管還要符合BS4586,英制喉管要符合BSBI而PVC喉管要符合 BS4607
喉管的容線量
穿入喉管內電線的數目,應不超過其空間系數40%
空間系數定義: 電線有效截面積總和/導管截面面積 x 100%

明線與暗線系統的優點和缺點:

(1) 暗線系統

優點: 美觀有較大的機械性保護
缺點: 安裝時間比較長,喉路舖設,須跟隨建築物的結構進度,人工方面花費亦較大,成本自然昴貴。

(2) 明線系統

優點: 安裝或改裝容易,施工方便,時間短,可節省人力。
缺點: 影響外觀,在某些特別情況下須加設額外的機械性保護裝置,如明線或膠喉管等。

12. 外殼(導管、線槽)的電纜容量1. 一般要求

拉入或放入線路裝置外殼之內的電纜數目要適當,以免對電纜或外殼造成任何損壞。

2. 電纜容量的決定

內藏單芯聚氯乙烯絕緣電纜的導管及線槽,其電纜容量可採下述的“單元系統”方法來決定:
(a) 直線延伸不超過3米長的導管

每條使用的電纜,應按表14(2)(a)所載求取適當的電纜因數。

把所得的電纜因數全部加起,然後與表14(2)(b)所載的導管因數互相比較。

如果導管因數相等於或大於電纜因數總和,則該導管的大小可視為適合。

(b) 直線延伸超過3米長的導管,或任何長度有彎位或曲位的導管:

每條使用的電纜,應按表14(3)(a)所載求取適當的電纜因數。

把所得的電纜因數全部加起,然後與表14(3)(b)所載的導管因數互相比較,並顧及導管延伸長度和其中彎位數目。

如果導管因數相等於或大於電纜因數總和,則該導管的大小可視為適合。

“彎位”一詞是指90°C的彎位,而一對曲位則相等於一個彎位。

(c) 任何長度的線槽

每條使用的電纜,應按表14(4)(a)所載求取適當的電纜因數。

把所得的電纜因數全部加起,然後與表14(4)(b)所載的線槽因數互相比較。

如果線槽因數相等於或大於電纜因數總和,則該線槽的大小可視為適合。

(d) 電纜的種類和截面積以及線槽的大小,如果並沒有在表14(4)(a)及表14(4)(b)內列出,則放入線槽內的電線數目不應令空間因數超出45%。(註:空間因數是指整組電纜截面積之和(包括絕緣物和護套)與安放這些電纜的線槽的內截面積的比例(以百分率表示)。非圓形電纜的實際截面積是以電纜主軸的長度作為圓直徑

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