蔡浩然

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，市政照明作為市政公共標(biāo)準(zhǔn)配套設(shè)施之一，其供電安全和故障保護(hù)措施受到日益高度的重視[1]。在道路建設(shè)項(xiàng)目中，照明系統(tǒng)具有供電線路很長(zhǎng)，負(fù)荷分散的特點(diǎn)[2]。路燈多為金屬燈桿，且與不特定人群有頻繁接觸，一旦燈桿漏電，將有可能發(fā)生觸電事故，因此，合理設(shè)置照明配電系統(tǒng)的故障保護(hù)極為重要。

1 道路照明接地形式的選擇

道路照明故障保護(hù)的設(shè)置方式與系統(tǒng)的接地形式密不可分[3]。低壓照明系統(tǒng)的接地形式包含TT、TN、IT 系統(tǒng)。已有大量研究表明，IT、TN-C、TN-C-S 接地方式不適用于市政照明系統(tǒng)[4，5]，且《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ 45—2015）》[6]第 6.1.8 條已規(guī)定，道路照明配電系統(tǒng)應(yīng)采用TT 系統(tǒng)或TN-S 系統(tǒng)。在TT 系統(tǒng)中，采用專門的PE 線，把控制箱和燈桿接地極連成接地網(wǎng)絡(luò)，但與變壓器中性點(diǎn)不連接。鑒于TT 系統(tǒng)擁有安全、可靠性比較高的特點(diǎn)[7]，本文針對(duì)某市政道路采用TT 系統(tǒng)的故障保護(hù)進(jìn)行工程實(shí)例分析。

2 工程實(shí)例分析

2.1 計(jì)算條件

根據(jù)某市政道路的建設(shè)條件，經(jīng)設(shè)計(jì)，該工程的照明系統(tǒng)如圖1 所示，采用TT 接地系統(tǒng)，以2#回路進(jìn)行分析，系統(tǒng)的路燈配電如圖2 所示。

圖1 某道路照明系統(tǒng)

圖2 照明采用的TT 接地系統(tǒng)

表1 短路計(jì)算

2.2 保護(hù)分析

不同的故障類型，應(yīng)選用不同的保護(hù)方式；針對(duì)相間短路、相零短路和過負(fù)荷等故障或不正常的運(yùn)行狀態(tài)，可在QF1～QF4 選用微型斷路器進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)選用B 型脫扣特性的斷路器時(shí)，瞬時(shí)脫扣范圍為3～5In，為滿足保護(hù)要求，根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50054—2011）》[7]的第 6.2.4 和 6.3.3 條，有：

式中：IB-回路的計(jì)算電流；Ik.min-線路末端的最小短路電流；In-B型脫扣特性斷路器額定電流。由式（1）、（2）知，對(duì)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行選型和整定時(shí)需同時(shí)考慮線路負(fù)荷和短路電流，因此，參考文獻(xiàn)[8]表9.4 的電纜參數(shù)，對(duì)圖1 中1～4#回路的負(fù)荷計(jì)算和短路計(jì)算結(jié)果如表1 所示。

根據(jù)表1 的計(jì)算結(jié)果，選用4 個(gè)供電回路均可選用In=25A的斷路器可滿足選型要求。

間接接觸保護(hù)：當(dāng)TT 系統(tǒng)發(fā)生碰殼故障時(shí)，如圖2 所示TT系統(tǒng)的接地故障回路阻抗如下：

式中：Rph為相線阻抗，其中 2# 照明回路 Rph=0.502Ω；RA、RB分別為電源工作接地電阻和路燈保護(hù)接地電阻。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，系統(tǒng)沿供電線路通長(zhǎng)敷設(shè)一條φ12 熱鍍鋅圓鋼作為水平接地體，RB一般不大于 4Ω，根據(jù)文獻(xiàn)[9]，RA通常不大于 4Ω，取 RA=RB=4Ω。

此時(shí)，接觸電壓Ua和故障電流Ik0為：

式中：U0為系統(tǒng)單相電壓，取220V。由于故障電流Ik0遠(yuǎn)小于斷路器的可靠動(dòng)作電流斷路器不跳閘，而接觸電壓Ua高達(dá)103.5V，此時(shí)人體一旦接觸燈桿，將遭受電擊。因此針對(duì)間接接觸保護(hù)，需增設(shè)瞬時(shí)動(dòng)作的剩余電流保護(hù)裝置（RCD），防止觸電事故發(fā)生。RCD 整定時(shí)，應(yīng)考慮躲開線路正常運(yùn)行時(shí)的最大泄露電流，避免誤動(dòng)作，同時(shí)保證足夠的靈敏度。

根據(jù)文獻(xiàn)[8]表11.7-16，35mm2聚乙烯絕緣電纜的泄漏電流為33mA/km，同時(shí)在所有路燈的導(dǎo)線分接頭處、燈具處均有泄露電流，分別按1mA 和0.1mA 考慮，因此，正常運(yùn)行時(shí)2#照明回路的固有泄露電流為：

由于 RCD 的動(dòng)作電流 IΔn應(yīng)大于正常泄露電流 IΔ0的 2 倍[8]，而 RCD 的剩余不動(dòng)作電流的優(yōu)選值為因此 0.5IΔn≥2IΔn?IΔn≥4IΔn=211.2mA，可選取 RCD 的額定電流為 0.5A。

3 結(jié)語

通過對(duì)某工程實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行分析，市政照明在采用TT 接地系統(tǒng)的情況下，使用微型斷路器配合剩余電流保護(hù)裝置（RCD），可有效實(shí)現(xiàn)供電線路的短路保護(hù)和防觸電保護(hù)，但保護(hù)性能仍受供電線路長(zhǎng)度的影響較大。針對(duì)不同的情況合理選擇設(shè)備參數(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在電氣設(shè)計(jì)工作中至關(guān)重要，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路照明系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，最大限度發(fā)揮其在城市發(fā)展建設(shè)中的重要作用。