浴室、游泳池电击防护措施比较

陈　谦,　谢培培



浴室、游泳池电击防护措施比较

陈谦1,谢培培2

陈　谦(1969—),男,工程技术应用研究员,从事建筑电气设计。

(1.山东意匠建筑设计有限公司, 山东 济南250022;

2.上海都市建筑设计有限公司 山东分公司,山东 济南250000)

摘要：从基本防护、故障防护、附加保护、辅助等电位联结的保护等方面比较了浴室、游泳池的电击防护措施。指出浴室、游泳池电击防护的原理和措施有一定的差别,应针对相应的防护分区选用符合相应区域要求的电气设备,并采取适当的保护措施。

谢培培(1981—),男,工程师,从事建筑电气设计。

关键词：基本防护; 故障防护; 附加保护; 辅助等电位联结; 剩余电流动作保护器

0引言

浴室、游泳池这类区域在正常使用时,人体阻抗降低,且与地电位接触,接触路径的阻抗达到较小值,具有较大的电击危险性。因此,需要采取严格的安全措施。

1电流通过人体的效应

生物医学研究成果揭示,电流对人体的效应主要取决于电流的数值和通电时间的长短。电流通过心脏造成的心室纤维性颤动是致命的最主要因素。

IEC/TR 60479-5:2007[1]《电流对人和家畜的效应 第5部分:生理效应的接触电压阈值》提出,在水湿润条件下,大的接触表面积、交流电流(50/60 Hz)对人效应的约定时间/电压区域如图1所示。基于图1中双手到双脚的c1曲线,国际标准取25 V作为潮湿环境下的特低电压值。

图1中,曲线a时可能发生惊吓反应;曲线b时会发生较严重的生理学效应;曲线c1时可能发生心室纤维性颤动。

需要注意的是,IEC 60479系列标准不考虑人体浸在水中的情况(如浴室、游泳池等场所的0区)[1]。因为人体浸入水中,皮肤阻抗很小,人和水的接触面积增大,通电路径更复杂,这超出了IEC 60479标准的研究范畴。国际标准要求,浴室的0区,游泳池的0区和1区仅可采用额定电压不超过交流12 V或直流30 V的安全特低电压(Safe Extra Low Voltage,SELV)保护措施[2-3]。

图1　水湿润条件下,大的接触表面积、交流电流

2浴室、游泳池的基本防护

浴室、游泳池区域均由一般人员(BA1)使用,其直接接触防护措施不包括“阻挡物”和“伸臂范围以外”这两类由受过培训的人员(BA4)或熟练的人员(BA5)操作或管理场所采用的措施。

浴室、游泳池直接接触防护(基本防护)如表1所示。游泳池虽然特指SELV供电的设备基本防护,对于2区非SELV供电的“自动切断电源”和“电气隔离”措施的设备,也应具有相应的基本防护能力。

表1浴室、游泳池的基本防护

分类允许的措施不允许的措施浴室 在0区、1区和2区中,对所有的电气设备都应采用以下措施之一:至少为IPXXB或IP2X防护等级的遮拦或外护物;能耐受交流方均根值500V电压达1min的电压的绝缘 阻挡物;伸臂范围以外游泳池 采用SELV时,应采取以下的基本防护措施之一:防护等级至少为GB4208(等同IEC60529最新版)规定的IP2X或IPXXB的遮拦或外护物(外壳);绝缘能耐受持续1min的交流500V试验电压 阻挡物、伸臂范围以外

3浴室、游泳池的故障防护措施

3.1　故障防护

浴室、游泳池的故障防护不应采用由熟练的或受过培训的人员操作或管理场所所采用的相关措施,如“非导电场所”、“不接地的等电位联结”、为一个以上用电设备供电的“电气分隔”等。

由于Ⅱ类设备的外形尺寸和用电功率不应设计得过大,浴室内除洗衣机以外的设备应选用双重绝缘或加强绝缘的设备[4],其外壳和说明书上应有“回”形标识。然而,双重绝缘或加强绝缘不应作为唯一的保护措施,其电源回路均应设置保护导体,并按照自动切断电源的保护措施设置30 mA的剩余电流动作保护器(Residual Current Protective Device,RCD),因为带有插座的回路以及设备的更换不能确保整个装置具有双重绝缘或加强绝缘的特性[5]。

相对而言,游泳池的环境更恶劣,不允许采用保护特低电压(Protective Extra Low Voltage,PELV)的保护措施;浴室的1区和2区则可采用PELV保护措施。当然,有些国家,如比利时和意大利等浴室内不允许采用PELV措施。

浴室、游泳池的故障保护措施如表2所示。

表2浴室、游泳池的故障防护措施

分类保护区允许的措施不允许的措施浴室 0区 应采用不大于交流12V或直流30VSELV1区 采取以下措施之一:30mARCD自动切断电源(适合1区的设备);采用不大于交流25V或直流60VPELV/SELV2区 采取以下措施之一:30mARCD自动切断电源(适合2区的设备);PELV或SELV;“电气分隔”:一个回路只供给一个用电设备或一个插座 非导电场所;不接地的等电位联结;为一个以上用电设备供电的“电气分隔”游泳池0区、1区 应采用不大于交流12V/直流30VSELV*2区 SELV;30mARCD自动切断电源;“电气分隔”:一个回路只供给一个用电设备或一个插座 非导电场所;不接地的等电位联结;为一个以上用电设备供电的“电气分隔”;不允许采用PELV

注:*1区内特殊设备要求;浴室、游泳池均应设置等电位联结。

3.2　设备选择

3.2.1浴室的设备选择和布置

浴室的设备产品选择应适用于对应的区域,0区、1区和2区均应选用固定的永久性安装的设备。

0区采用额定电压不超过交流12 V或直流30 V 的SELV保护措施;1区采用额定电压不超过交流25 V或直流60 V 的SELV保护措施。

防护区内仅允许固定的、永久性安装的用电设备;仅防护区外可选用移动式设备。防护区内的设备至少应具有IPX4防护等级;为了防喷水,1区和2区的设备至少应具有IPX5防护等级。建议防护区外的灯具也尽可能选用IPX5防护等级的产品[6]。

结合参考文献[7]的相关内容,浴室内区域划分和设备布置如图2所示。从安全和维护的角度,允许1区安装的灯具、通风器尽可能安装于1区以外的2区或防护区外。如户内进水和排水管、暖气管均为非金属管材,则不用纳入辅助等电位联结范畴(SEBT为辅助等电位联结板)。

图2　浴室内区域划分和设备布置(mm)

3.2.2浴室的设备选择比较

游泳池的0区,由于人浸入水中大于5 mA的接触电流就可能引起人体肌肉痉挛导致失去控制和站立不稳[8],进而引起更大的电击伤害,此时应采用不超过交流12 V/直流30 V的SELV电源供电。游泳池的1区可能同时触及池壁周界和池水的不同电位,采用不超过交流12 V/直流30 V SELV电源供电。浴室、游泳池的开关、控制设备和附件选择如表3所示,其设备比较如表4所示。

表3浴室、游泳池的开关、控制设备和附件选择

保护区浴室游泳池0区 不允许 不允许1区 允许在0区和1区使用的用电设备的电源回路所用的接线盒及附件;不超过交流25V/直流60VSELV或PELV回路的附件,包括电源插座,其供电电源在0区和1区以外;推荐拉线开关 只允许为SELV回路安装开关设备或控制设备以及电源插座2区 SELV或PELV保护回路的附件,包括电源插座,供电电源在0区和1区以外;布线系统及附件埋设深度(墙上)不小于5cm。(符合IEC61558-2-5中的剃须刀电源器件);推荐拉线开关 采用下列之一的保护措施:SELV(GB16895.21—2011第414.3条),其供电电源装在0区和1区之外;采用额定剩余动作电流不大于30mA的RCD,作为自动切断电源保护的附加保护;电气分隔,由装在0区和1区之外单独的分隔电源供电防护区外 无要求,可以安装开关、插座,建议防潮、防凝露 无要求,可以安装开关、插座,建议防潮、防凝露

3.3　IEC标准与国内标准关于浴室设备安装的比较

国内标准对浴室的安全要求主要体现在JGJ 242—2011《住宅建筑电气设计规范》、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》的相关条文中,与IEC标准的要求有较大差别。IEC标准与国内标准关于浴室设备安装的比较如表5所示。

表4浴室、游泳池的设备比较

保护区浴室游泳池0区 产品标准适用于0区的设备,且固定的、永久性的连接,采用额定电压不超过交流12V/直流30V的SELV保护措施1区 固定的、永久性安装的用电设备满足以下任一条件:不超过交流25V/直流60V的SELV或PELV保护的照明设备;不超过交流25V/直流60V的SELV或PELV保护的除照明设备以外的其他设备;照明设备以外的其他设备,符合产品标准,符合厂家安装说明中1区使用,如涡流设备、淋浴泵、通风设备、电动毛巾架、电热水器等1) 0区、1区应采用不大于交流12V/直流30VSELV游泳池专用的固定式用电设备,除非1区内专用于游泳池的固定式设备满足以下所有要求:采用电气分隔措施,电气设备应具有至少IPX5防护等级或剩余动作电流不大于30mA的RCD自动切断电源措施;具有相当于附加绝缘的外壳,能耐受AG2级的机械撞击;维护时打开入孔盖板,应机械联锁切断主电源;供电电缆和主切断电源电器的设置应按II类设备防电击要求或与之等效绝缘2区2) 固定的、永久性安装的用电设备,额定剩余动作电流不大于30mA的RCD自动切断电源 采用下列一种或多种保护方式:SELV,其供电电源应装在0区和1区之外;采用额定剩余动作电流不大于30mA的RCD自动切断电源;电气分隔,分隔电源仅向一台设备供电,其供电电源应装在0区和1区之外防护区外 可安装移动式设备,如洗衣机、烘干机、电吹风等 无要求

注:1)该部分取自文献[7];2)无盆淋浴没有2区。

表5IEC标准与国内标准关于浴室设备安装的比较

分类JGJ242—2011、JGJ16—2008GB16895.13—2012/IEC60364-7-701:2006“电气分隔”保护措施 由隔离变压器供电 “电气分隔”:一个回路只供给一个用电设备或一个插座灯具 宜采用防潮易清洁的灯具,不应安装在0区、1区内及上方1) 1区可以安装的灯具:额定电压不超过交流25V/直流60V的灯具;适合1区的灯具;1区上方的2.25m以外区域对灯具无要求照明回路 宜装设RCD2) 应采用不超过30mA的RCD对所有回路提供保护开关、插座 灯具、浴霸开关宜设在卫生间门外,电源插座宜安装在3区2)。当在2区内装设插座时,其供电应符合下列要求:可由隔离变压器供电;可由SELV;由RCD保护的线路供电,其额定动作电流值不应大于30mA1) 开关、插座可安装于防护区外布线 与卫生间无关的线缆不得进入和穿过卫生间。卫生间的线缆导管不应敷设在0、1区内,并不宜敷设在2区2) 向0区、1区和2区的电气设备供电的布线系统,以及所有其他暗敷在0区、l区和2区的墙或隔墙的布线系统,可采用额定剩余动作电流不超过30mA的RCD附加保护电热水器 电热水器电源插座底边距地不宜低于2.3m2) 插座不应安装于防护区内其他设备 无要求 防护区内只能安装固定的、永久性安装的设备;移动式设备仅能安装于防护区外无盆淋浴防护区 术语不明确是否有2区2) 术语明确无盆淋浴无2区,以出水口为中心的120cm垂直面均为1区3区 有3区1) 无3区,0区、1区和2区以外区域属于防护区外

注:1)JGJ 242—2011条文要求;2)JGJ 16—2008条文要求。

4浴室、游泳池的附加保护

4.1　RCD的保护

GB 16895.13—2012/IEC 60364-7-701:2006《低压电气装置 第7-701 部分:特殊装置或场所的要求 装有浴盆和淋浴的场所》 第701.415.1条规定:在装有浴盆或淋浴器的房间,应采用一个或多个具有额定剩余动作电流不超过30 mA的RCD,对所有的回路提供保护[2]。

其中,要求 “对所有的回路”、“应采用”不超过30 mA的剩余电流保护,也包括照明回路。另外,如果是不带外窗的浴室,考虑到维修安全,排气扇应与照明灯分回路,或具有适当的隔离措施。浴室区域回路的RCD因无特殊要求一般选用AC型,但对剩余电流中有脉动直流分量的变频设备(如变频洗衣机),AC型RCD可能拒动。

从安全角度考虑,浴室内设备回路的RCD应根据设备的负荷特性推荐使用F型和B型RCD。

游泳池2区的设备采用自动切断电源的措施时,均应选用不大于30 mA的RCD保护。防护区外的泳池循环泵采用自动切断电源措施时,如果循环泵连接到泳池的水管采用金属管材,则循环泵也应选用不大于30 mA的RCD保护。

4.2　辅助等电位联结的保护

4.2.1浴室

GB 16895.13—2012/IEC 60364-7-701:2006第701.415.2条对等电位联结的附加防护要求是:应设置按GB 16895 .21—2011中第415.2条规定的局部辅助保护等电位联结,在装有浴盆和/或淋浴器的房间内部,将保护导体与外露可导电部分和可接近的外界可导电部分相连接[2]。

目前,浴室内的进、排水管和暖气管均为非金属管材,需要做辅助等电位联结的仅有保护导体和建筑物自然钢筋。浴室场所内与故障接触电压有关的PE线长度太短,一般无需辅助等电位联结校验,就能满足约定接触电压25 V的要求。

另外,IEC标准正酝酿修改辅助等电位联结的相关条文,当满足一定前提条件时,可以忽略辅助等电位联结[9]。

4.2.2游泳池

交流380 V/220 V电源在水中存在电场,沿电场的路径会产生电压梯度。电压梯度的大小取决于电场的路径和水的电阻值;当水的阻值较大时,电压梯度相对较大,对泳池内处于电压梯度内的人威胁也较大。

(1) 在游泳池内设置一个公共的等电位联结网格,减小电压梯度,可以降低池内任何两个区域之间的电位差。

(2) 等电位联结应延伸到水池周边,以消除水池周边与池水之间的故障电位差。

浴室、游泳池的附加保护措施如表6所示。

表6浴室、游泳池的附加保护措施比较

分 类允许的措施浴室RCD 在装有浴盆或淋浴器的房问,应采用一个或多个具有额定的剩余动作电流不超过30mA的RCD,对所有的回路提供保护。对下列回路,不要求使用RCD:采用“电气分隔”的保护措施,且一个回路只供给一个用电设备;采用SELV或PELV保护措施的回路辅助等电位联结 应设置辅助保护等电位联结,在装有浴盆和/或淋浴器的房间内部,将保护导体与外露可导电部分和可接近的外界可导电部分相连接游泳池RCD 仅2区采用额定的剩余动作电流不超过30mA的RCD保护辅助等电位联结 在0区、1区和2区内的所有装置外可导电部分,应以等电位联结导体和这些区域内的设备外露可导电部分的保护导体相连接

5结语

浴室、游泳池同属让人进入的场所,电击防护措施有相同点,也有一定的差别。针对相应的防护分区,选用符合相应区域要求的电气设备,并采取适当的保护措施,是保障人身安全的前提。

参考文献

[1]IEC/TR 60479-5—2007Effects of current on human beings and livestock-Part 5:Touch voltage threshold vales for physiological effects[S].

[2]GB 16895.13—2012低压电气装置 第7-701部分:特殊装置或场所的要求装有浴盆和淋浴的场所[S].

[3]IEC 60364-7-702:2010 Low voltage electric installations-Part 7-702 Requirements for special installation or locations-Swimming pools and fountain[S].

[4]比格迈埃尔.低压电气设备的保护措施[M].上海:上海科学技术文献出版社,1989.

[5]GB 16895.21—2011/IEC 60364-4-41:2005低压电气装置第4-41部分:安全防护 电击防护[S].

[6]王厚余.浴室内的电气安全 [J].电世界,1995(4):30-31.

[7]Gunter G. Seip.电气安装技术手册[M].胡明忠,胡沫非,译.北京:中国建筑工业出版社,2002.

[8]王厚余.建筑物电气装置600问[M].北京:中国电力出版社,2013.

[9]IEC 60364-7-701:Low-voltage electrical installations-Part 7-701:Requirements for special installations or locations-Locations containing a bath or shower[S].

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《现代建筑电气》编辑部

Comparison of Protection Against Electric Shock for Shower Bath and Swimming PoolCHENQian1,XIEPeipei2

(1.Shandong Yijiang Architecture Design Co., Ltd., Jinan 250022, China;

2.Shandong Branch of Shanghai Doushi Architecture Design Co., Ltd., Jinan 250000, China)

Abstract：This paper compared the protection against electric shock for shower bath and swimming at aspects of basic protection,fault protection,additional protection,and supplementary equipotential bonding protection.It is pointed out that the protection principle and measures against electric shock for shower bath and swimming pool have some difference.Aiming at the corresponding protection partition,the electrical equipment corresponding area requirements are selected and the suitable protection measures were adopted.

Key words:basic protection; fault protection; additional protection; supplementary protective equipotential bonding; residual current protective device(RCD)

收稿日期：2015-10-14

中图分类号：TU 247.5

文献标志码：A

文章编号：1674-8417(2016)01-0001-06