摘 要：為了保證景觀燈具能夠達(dá)到照明設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)要求和燈具的使用安全，提高燈具的壽命，需要電氣設(shè)計(jì)人員做好景觀照明配電設(shè)計(jì)。從以下四點(diǎn)，來闡述景觀照明配電設(shè)計(jì)方法：配電箱定位、配電纜線路由的選取、剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的選擇、景觀照明燈具接地保護(hù)。設(shè)計(jì)通過對(duì)包頭建設(shè)路體育館景觀照明配電設(shè)計(jì)在細(xì)節(jié)上的把控，不僅可以保證景觀照明的藝術(shù)效果，還可以減少燈具維修次數(shù)，在經(jīng)濟(jì)上為業(yè)主單位節(jié)省維修費(fèi)用。當(dāng)人體接觸到燈具時(shí)不會(huì)被電擊傷。燈具安裝在高層建筑外立面時(shí)合理的接地保護(hù)可以保證燈具的正常使用。

關(guān)鍵詞：景觀照明；配電設(shè)計(jì)；剩余電流動(dòng)作保護(hù)器；接地

0 引言

目前，隨著我國城市建設(shè)的加速發(fā)展，建筑立面景觀照明發(fā)展很快，景觀照明的配電根據(jù)燈具設(shè)備的更新也在不斷發(fā)展。景觀照明配電與室內(nèi)相比，更注重?zé)艟叩氖褂脡勖蜔艟弑┞对谑彝鈵毫拥沫h(huán)境下，會(huì)造成燈具和導(dǎo)線絕緣老化，易發(fā)生人體電擊的情況。因此合理地選擇供電路由和燈具上級(jí)保護(hù)開關(guān)相當(dāng)重要。現(xiàn)今在高層建筑外立面LED燈具做建筑勾邊照明非常普遍，燈具外殼在室外環(huán)境下會(huì)積聚電荷，因此合理地設(shè)計(jì)釋放這些電荷的方法對(duì)于燈具正常工作非常重要。

本文結(jié)合《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》上對(duì)景觀照明配電設(shè)計(jì)的要求，完成了包頭建設(shè)路體育館景觀照明配電設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)燈具數(shù)量和導(dǎo)線供電距離進(jìn)行限制，使燈具在正常工作時(shí)泄露電流不會(huì)對(duì)人體造成電擊傷害，對(duì)LED燈具進(jìn)行靜放電抗擾度檢測(cè)，LED燈具在空氣和接觸靜放電條件下可以正常工作，達(dá)到了效果和安全共贏的要求。

1 景觀配電系統(tǒng)可行性研究

1.1 建筑概述

包頭建設(shè)路體育館平面由圓形和長(zhǎng)方形疊加組合構(gòu)成，外部為半徑58米的圓形。內(nèi)部看臺(tái)與比賽大廳為長(zhǎng)方形。比賽場(chǎng)地設(shè)計(jì)尺寸為70米長(zhǎng)、40米寬，可滿足體操、手球、籃球、排球等單項(xiàng)比賽的要求，有7800個(gè)座位?？梢酝ㄟ^布置活動(dòng)座位來調(diào)節(jié)場(chǎng)地大小，從而取得較好的比賽觀看效果。體育館的看臺(tái)分上下兩層?？偨ㄖ娣e23460平方米，占地面積12920平方米。由山東冠魯集團(tuán)下屬冠魯建設(shè)股份有限公司承建。

1.2 景觀配電系統(tǒng)研究

包頭建設(shè)路體育館景觀照明歸由當(dāng)?shù)氐氖姓窡艄芾硖幑芾?，電源由體育館內(nèi)的配電室低壓柜提供。從建筑電氣設(shè)計(jì)了解：本館景觀照明屬于三級(jí)負(fù)荷，電源部分采用220V/380V，TN-S供電系統(tǒng)。場(chǎng)館是圓形建筑設(shè)計(jì)，地上四層，地下一層，地下一層?xùn)|西各有一個(gè)配電室。因此可以把場(chǎng)館分成東西兩區(qū)，在東西配電室各設(shè)一個(gè)照明總箱，西區(qū)稱為JG-AL1，東區(qū)稱為JG-AL2。在一層和三層為每個(gè)總箱配一個(gè)照明分箱，分別承擔(dān)兩層景觀照明負(fù)荷，確保末端設(shè)備至電源箱的距離不超過100m。用電計(jì)量設(shè)在兩個(gè)總箱中。用電計(jì)量主要是為了方便物業(yè)統(tǒng)計(jì)景觀照明的用電量。體育館高度超過24米，屬于一類建筑且在開運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí)人流密集，因此配電主電源和各個(gè)分支回路均采用WDZ-YJ（F）E電纜穿SC（鍍鋅鋼管）敷設(shè)。

2 景觀配電系統(tǒng)可行性設(shè)計(jì)

2.1 景觀照明燈具周邊環(huán)境簡(jiǎn)介

IEC（國際電工委員會(huì)）將室外照明設(shè)備列為電擊危險(xiǎn)大的特殊裝置。這是因?yàn)槭彝庹彰餮b置需承受種種惡劣環(huán)境條件的影響，例如雨淋、日曬、風(fēng)吹等氣候條件以及當(dāng)?shù)啬承└g性氣體和塵土的危害。它還暴露于不懂電氣安裝的公眾前，也易受鳥類或其他動(dòng)物的觸動(dòng)。這些不利因素使它易受機(jī)械損傷，其絕緣水平也易下降，從而導(dǎo)致電氣事故的發(fā)生。和其他室外電氣裝置一樣，它還存在另一些不利因素，即它通常處于無等電位聯(lián)結(jié)的場(chǎng)所，在相同故障情況下室外照明裝置較室內(nèi)照明裝置的接觸電壓高，從而增大了電擊致傷的危險(xiǎn)。

由于包頭地區(qū)多風(fēng)沙，所以景觀照明燈具燈具防護(hù)等級(jí)應(yīng)都在IP54以上。第一個(gè)數(shù)字是放固體異物進(jìn)入的要求：5即表示防塵。第二個(gè)數(shù)字是防水進(jìn)入的要求：4即表示防濺水。

2.2 景觀照明燈具上級(jí)開關(guān)保護(hù)

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ16-2008》10.9.3.4室外分支線路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。[1]在考慮動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間時(shí)，應(yīng)參照表1的曲線：

圖1 交流電流通過人體時(shí)的效應(yīng)

因?yàn)殡娏魍ㄟ^人體時(shí)引起的心室纖維性顫動(dòng)是電擊致死的主要原因，通過人體的電流越大，電流效應(yīng)作用的時(shí)間越長(zhǎng)，人體電擊致死的危險(xiǎn)越大。因此為避免人體電擊致死，應(yīng)盡量限制通過人體的電流，并盡量縮短電流通過人體的持續(xù)時(shí)間。

在圖1中有4個(gè)電流效應(yīng)的區(qū)域，在各區(qū)域內(nèi)人體對(duì)電流效應(yīng)的生理反應(yīng)是這樣的：

○1區(qū)直線a左側(cè)的區(qū)域，通常無感覺。此值與電流通過的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)。

○2區(qū)直線a與折線b之間的區(qū)域，有電的感覺，但無病理反應(yīng)。

○3區(qū)折線b至曲線c之間的區(qū)域，通常無器官損傷，可能出現(xiàn)肌肉收縮、呼吸困難、心房纖顫、無心室纖顫的短暫心臟停跳，此等病理反應(yīng)隨電流和時(shí)間的增大而加劇。

○4區(qū)曲線c右側(cè)的區(qū)域，除出現(xiàn)③區(qū)的病理反應(yīng)外，還出現(xiàn)導(dǎo)致死亡的心室纖顫以及心臟停跳、呼吸停止、嚴(yán)重?zé)齻确磻?yīng)，它隨電流和時(shí)間的增大而加劇。

通常以③區(qū)內(nèi)離曲線c一段距離的曲線L作為人體是否安全的界限，如圖1所示。從曲線L可知，通過人體電流小于30mA，人體就不致因發(fā)生心室纖顫而電擊致死。據(jù)此在建筑外立面上安裝的景觀照明燈具上級(jí)開關(guān)都選用額定動(dòng)作電流值取為30mA的高靈敏度剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。[2]

由于配電線路和用電設(shè)備本身會(huì)有一定的泄露電流，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》的要求“配電線路的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常運(yùn)行泄露電流的2.5倍，同時(shí)還應(yīng)不小于其中泄露電流最大的一臺(tái)用電設(shè)備正常運(yùn)行泄露電流的4倍?！?/p>

在體育館景觀照明項(xiàng)目中，筆者在布置室外分支回路時(shí)保證供電距離最遠(yuǎn)要求不超過100m。

表1 單相及三相線路埋地、沿墻敷設(shè)穿管電線每千米泄露電流 單位：mA/km

絕緣材料

截面（mm2）

4

6

10

16

聚乙烯

17

20

25

26

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定動(dòng)作電流應(yīng)大于被保護(hù)回路的正常泄漏電流，并留有一定的裕量，以適應(yīng)電纜線日久回路絕緣電阻降低、用電設(shè)備增加以及氣候變化等因素引起的泄漏電流增大?；谶@些考慮，在設(shè)計(jì)安裝中應(yīng)限制剩余電流動(dòng)作保護(hù)器所保護(hù)回路內(nèi)的設(shè)備數(shù)量，使通過剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的正常泄漏電流不超過額定動(dòng)作電流的0.4倍，即12 mA。[2]筆者在配電箱內(nèi)選用的是動(dòng)作電流為30mA，動(dòng)作時(shí)間為0.1s的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。[3]拿JG-AL1箱的WL2回路舉例：這個(gè)回路帶了10盞70W金鹵投光燈，單燈的泄露電流在0.2～0.3mA之間，10盞燈具泄露電流為0.3×10=3mA。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回路WDZ-YJ（F）E-3×4電纜約90米，電纜的泄露電流為17÷1000×90=1.53mA。此回路燈具和電纜總泄露電流為3+1.53=4.53 mA<12mA。在設(shè)計(jì)景觀照明燈具時(shí)還要注意供電距離不要太遠(yuǎn)，首先是壓降問題，其次如果離配電箱開關(guān)過遠(yuǎn)，工人在檢查燈具時(shí)可能造成配電箱被人誤合開關(guān)造成觸電事故。

3 景觀照明燈具接地保護(hù)可行性設(shè)計(jì)

根據(jù)體育館建筑電氣設(shè)計(jì)圖紙，室內(nèi)接地系統(tǒng)是TN-S系統(tǒng)。本景觀照明配電系統(tǒng)是在配電室低壓柜開關(guān)取電，總箱也設(shè)置在配電室旁邊的專用房間內(nèi)，然后通過分支管線為燈具供電，燈具安裝于建筑屋頂和建筑外立面幕墻上，因此其接地系統(tǒng)應(yīng)與建筑物室內(nèi)系統(tǒng)接地形式相一致。在接地設(shè)計(jì)時(shí)做了如下方案：

凡正常不帶電而當(dāng)絕緣破壞時(shí)有可能帶電的燈具外殼均應(yīng)可靠接地。突出屋面的燈具、金屬管線及電氣設(shè)備外殼等應(yīng)與建筑物避雷裝置可靠連接。建筑立面的管線就近與該建筑的防雷接地系統(tǒng)可靠聯(lián)接。當(dāng)管線集中的地方可采用金屬線槽明敷，線槽全長(zhǎng)應(yīng)不少于2處就近與該建筑的接地干線可靠連接。

體育館外立面采用大量LED線型燈。因?yàn)楝F(xiàn)在的LED燈具都是從交流220V取電，經(jīng)過隔離變壓器（集成在燈體或者單獨(dú)做一個(gè)電器盒）輸出直流24V或者12V為L(zhǎng)ED模組供電。如果模組在強(qiáng)磁場(chǎng)和大電壓化境下，會(huì)造成模組被燒毀，造成較大的損失。因此在燈具廠家供貨產(chǎn)品中，隨機(jī)選出燈具做了靜放電實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)LED燈具產(chǎn)品質(zhì)量。

對(duì)LED做靜放電實(shí)驗(yàn)需參照《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2；2001》。靜電放電抗擾度試驗(yàn)主要檢查人或物體在接觸設(shè)備時(shí)所引起的放電（直接放電），以及人或物體對(duì)設(shè)備鄰近物體的放電（間接放電）時(shí)對(duì)設(shè)備工作造成的影響。所以靜電放電不會(huì)對(duì)人產(chǎn)生很大的傷害，但對(duì)集成電路芯片等電子產(chǎn)品可能產(chǎn)生破壞性的危害。靜電放電試驗(yàn)對(duì)LED燈具的測(cè)試等級(jí)為：接觸放電4kV；空氣放電：8kV。[4]在檢測(cè)過程中燈具在接觸和空氣放電過程中，燈具光效不變或者只有瞬時(shí)閃爍，均算合格。如果試驗(yàn)中燈具熄滅，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也不能恢復(fù)工作狀態(tài)，即認(rèn)為此燈具不合格。在廠家燈具做檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些廠家的燈具雖然滿足空氣放電的測(cè)試要求，但是在做接觸放電實(shí)驗(yàn)燈具模組燒毀，其原因是燈具內(nèi)部絕緣層不符合要求，甚至樣品燈內(nèi)部就沒有絕緣材料。

LED燈具在室外工作環(huán)境下外殼會(huì)積累大量電荷，通過接地措施，將其釋放。做法是：外殼要與建筑的接地干線或者外甩點(diǎn)可靠連接。如：在建筑外立面的LED線型燈，最長(zhǎng)的一條燈帶達(dá)23.8米，由23盞1米和1盞0.8米（定制）LED燈組成。具體實(shí)施：沿?zé)艟叻笤O(shè)一條40*4的熱鍍鋅扁鋼。扁鋼首端與屋頂避雷帶、樓層均壓環(huán)外甩點(diǎn)可靠聯(lián)接，末端與建筑物底部接地外甩點(diǎn)可靠聯(lián)接，扁鋼首尾的連接點(diǎn)不應(yīng)少于2處。每盞燈具外殼均用不小于6mm2銅線與扁鋼聯(lián)接。方案提出的時(shí)候業(yè)主認(rèn)為，增加了大量的熱鍍鋅扁鋼，造價(jià)增高。但一個(gè)一米長(zhǎng)LED燈具售價(jià)就在千余元左右，增加的扁鋼造價(jià)肯定要比日后維護(hù)、更換燈具的費(fèi)用要低的多。業(yè)主采納了以上做法。

4 結(jié)語

（1）經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)燈具數(shù)量和供電距離的約束，在人體接觸外露燈具時(shí)即使有能使人產(chǎn)生電擊感覺的泄露電流，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的也能在額定動(dòng)作時(shí)間內(nèi)斷開故障電流，保護(hù)人身安全。

（2）靜放電實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)LED燈具在空氣和接觸放電時(shí)的工作狀態(tài)。

（3）安裝在建筑外立面的LED燈外殼需要與建筑的接地系統(tǒng)可靠連接，來保證外殼多余電荷的釋放。這種措施可以保障燈具的正常工作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)[S].GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2，2001.