游泳池的安全电气设计

游泳池的安全电气设计

作者：李楠印国君

来源：《科技与企业》2014年第18期

【摘要】本文通过对游泳池的区域划分和用电要求、电气线路设计、等电位安全技术三个方面对游泳池的电气设计进行技术剖析，保证游泳池的用电安全。

【关键词】游泳池的区域划分；特低电压；游泳池等电位技术

一、游泳池的区域划分和用电要求

1.《民用建筑电气设计规范》按电气危险程度，将游泳池划分为三个区域：

0区——水池的内部区域；1区——距离水池边缘2m的垂直平面，地面或预计有人占用的表面和地面或表面之上2.50m的水平面。对于设有跳台、跳板、起跳台或滑槽的地方，该区的范围包括跳台、跳板、起跳台周围1.5m的垂直平面和预计有人占用的最高表面之上2.50m 的水平面所限制的区域；2区——1区外界的垂直平面和距离该垂直平面1.5m的平行平面，地面或预计有人占用的表面和地面或表面之上2.50m的水平面；在0区内只允许用标称电压不超过12V的安全超低压供电，其安全电源应设在2区以外的地方，0区、1区内严禁装设开关设备及辅助设备，在2区内设插座应由隔离变压器供电或由安全超低电压供电或用额定动作电流IA11≤30mA的漏电保护器保护；在0区、1区内，不允许非本区的配电线路通过；也不允许在该区内装设接线盒。在0区、1区、2区内应作辅助等电位联结；

2.灯具等电器应具备以下保护等级：

0区内为IPX8级（能按制造厂规定的条件长期潜水）；1区内为IPX4级（任何方向溅水无有害影响）；2区内为IPX2级室内游泳池（当外壳从正常位置倾斜15。以内时，垂直滴水无有害影响）。

二、电气设置与线路敷设

额定工作电压，灯具的额定工作电压是灯具用电参数指标之一，它直接决定了灯的使用环境，即实际工作电压必须要与额定工作电压一致。否则，不是因电压过高而烧坏光源，就是因过低而不能达到光的照明效果。实际工作电压的波动也直接影响着灯具的寿命和发光效果。工作电压偏低5%时，发光效率损失15%。由于电源经安全隔离变压器降压后电压为12V，电压越低，线路损耗和压降越大，线路中的电压降显得尤为突出。解决压降的主要方式有以下几种：

1）合理设置变压器的位置：变压器的位置直接关系到水下灯的电缆长度及灯具的发光亮度，一般应尽量靠近水池边，缩短电缆长度，减小电压损耗。同时变压器应安装在2区外最靠近泳池的值班室内；2）照明电源的负荷应尽量保持三相平衡：一般选用的隔离变压器均为单相220V工作电压，所以在变压器接入电源时，应将数个变压器的功率均匀地分布在三相上，避免因三相不平衡而带来电气故障；3）工作电压要稳定：上级电压的波动值大于10%时，应考虑使用稳压设备；4）适当增大电缆截面；5）尽量选择小容量，高光效的灯具，采用LED 灯具是未来发展的趋势；6）合理设置安全隔离变压器的数量：灯具容量和间距都较大的时候，在满足安全的条件下，可以按区域多设置安全隔离变压器，尽量减少低电压的供电范围。

三、游泳池的接地与等电位

1.接地的作用正常情况下，用电设备的金属外壳是不会带电的。然而由于导线绝缘破损，带电导线线芯可能触及用电设备外壳，从而在设备外壳上产生危险电压。当人触及设备的外露可导电部分（或直接触及带电体），则人所接触的两点（如手和脚）之间所呈现的电位差，称为接触电压。当系统在进入建筑处进行了重复接地之后，由于重复接地电阻的分压作用，系统进行了重复接地之后接触电压值比未做重复接地时要小。

2.等电位联结的作用等电位联结的作用有两个，一是降低接触电压，系统实施了等电位联结后故障接触电压只取决于室内部分PE线的压降，从而保证了人身安全；二是限制由上级电源引入的高电压，高压侧发生单相接地故障（变压器高低压侧采用共同接地装置）使PE线带上危险高电压，该电压沿PE线从外部传入游泳馆内，若进行了等电位联结，则等电位联结的可导电体之间不存在电位差，因此不会对人产生伤害。

3.辅助（局部）等电位联结的作用，当建筑物内配电线路较长且截面较小时，由于回路阻抗大，接地故障电流Id小，不能满足保护装置切断时间要求，设置局部等电位联结可降低接地故障回路阻抗，加大接地故障电流Id，缩短保护电器的动作时间，有效防止电击发生。另外游泳池以外产生的危险电压（例如泵房电机、电器漏电）沿金属管道传输至池中时，尽管使用塑料管，故障电压仍可能通过水、大地、建筑金属构件或其他想不到的途径传输至池中，造成电击事故。做人工接地虽能降低人体的接触电压，减小电击危险的程度，但仍然不能安全、可靠地保护人身安全。只有实施辅助等电位联结后，故障发生时，等电位联结的范围内处于同一电位，人体的接触电压很小，可有效降低由于电位差而造成的电击事故。

4.游泳池局部等电位与PE线的关系

游泳池0、1、2区内电气设备一般有两种情况；一是该区域内仅有12V超低压供水下照明灯具，此时如果灯具直接与PE线联，上级电源PE线可能带有的故障电压就会直接引入灯具外壳。这种情况下，应做成不接PE的局部等电位联结。

《特殊灯具安装》（03D702.3）第22页注解中第四条：“（游泳池内）每只灯具均应与随电源线一同敷设的PE线可靠连接”。游泳池内水下灯具只能由安全隔离变压器以12V供电，变压器二次侧严禁接地，PE线只能从一次侧来，同样是引入了可能带来危险电压的PE线。《民用建筑电气设计规范》14.8.3.3规定：在0区内，只允许用标称电压不超过12V的安全超低压供电，其安全电源应设在2区以外的地方。《民用建筑电气设计规范》14.8.3.2（5）规定了应纳入辅助等电位联结的部分：水下照明灯的电源及灯盒、爬梯、扶手、给水口、排水口及变压器外壳等。

以上两条产生了矛盾的地方，《民规》14.8.3.3中规定水下灯的安全隔离变压器在2区以外，安全隔离变压器的一、二次侧绝缘，一次侧PE线与外壳连接，安全隔离变压器外壳纳入辅助等电位联结相当于引入PE线，当线路中的PE线因故断开同时下级相线碰壳，PE线的危险电压便直接引入泳池。

卫生间局部等电位联结也是如此。在卫生间的接地故障保护设计中，卫生间内局部等电位联结不得与卫生间外的PE线相连，因PE线有可能因别处的故障而带电位，反而引入别处的电位。如果卫生间装有电热水器插座等用电设备，就已经引入了PE线，局部等电位联结则必须与该PE线相连。另外，游泳池旁一般情况下都会设置淋浴间，两者都是相同危险级别的场所，如果淋浴问在泳池的1区或2区内，淋浴间和泳池共同纳入泳池的局部等电位联结中，如果淋浴间不在泳池的1、2区内，由于两区域距离较近，地面潮湿并可能少量积水，所以将泳池附近的淋浴间纳入泳池的局部等电位联结是很必要的。

5.等电位与防雷接地的关系

一个已做等电位的局部空间内最忌出现不同电位，因不大的电位差就可能引起电击事故。地板钢筋可以看作地板，防雷引下线路过游泳池时和钢筋离得很紧，再加上雷电瞬间电压高，容易产生放电，如果这时人在中间，那么雷电流直接穿过人体，所以要把钢筋和引下线直接连在一起，局部环境（含楼体）内形成均压，以保护在此特殊环境下的人身安全。

参考文献

[1]《建筑照明设计标准》GB50034-2004

[2]《建筑照明设计标准》GB50034-2004

[3]《灯具的一般要求与实验》GB7000.1-2002

[4]《泳池和类似场所用灯具安全要求》GB7000.8-1997

[5]《隔离变压器和安全隔离变压器的技术要求》 GB13028-91