漏电保护开关在道路照明设计中的应用

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　摘 要：本文主要浅析路灯低压配电线路的接地故障一般采用接地保护或接零保护，但其可靠性均较差。按照新规范的要求，用漏电断路器来保护路灯低压配电线路，应是路灯配电的趋势。

　　一、路灯配电接地

　　近几年的发展趋势我国在上世纪50年代到80年代，工厂、民用建筑及道路照明的配电系统，多采用TN-C接地方式，随着配电规范的不断充实与修订，民用建筑配电在上世纪90年代后开始推行TN-C-S、TN-S接地方式并得到了广泛的应用。由于民用建筑配电多在建筑物内部使等电位连接容易实施，因此用电安全得以保障。而道路照明因为在室外等电位连接很难实现，使道路照明与民用建筑的配电有所区别。

　　目前我国大多数地区道路照明的配电仍多采用TN系统，正逐步由TN-C接地系统改为TN-S系统。新的《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006中对道路照明配电系统推荐采用TN-S、TT系统，进一步明确了道路照明应采取的接地方式。

　　二、几种配电接地

　　在路灯中的分析路灯低压配电系统的特点，一是配电半径长（一般要几百米，甚至上千米）；二是用电负荷分散；三是行人触及的可能性大，这种系统发生三相或二相断路，一般用熔断器或断路器即可自动切断电源。但对接地故障，由于线路较长，故障电流较小，常规的保护装置就无法切断或无法很快的切断故障线路，行人一旦接触，发生电击的危险就很大。

　　在TT接地系统中（图一TT系统接地型式），过去都采用接地保护，即将金属灯柱及座箱等接地，此时若发生接地故障，其接地电流Id=V/（ro+rd），式中：V为电源电压ro为电源处接地电阻rd为灯柱处接地电阻。

　　若ro=Rd=4Ω则Id=220/（4+4）=22.5A.这个故障电流通常还不足以使熔断器或断熔器动作或迅速动作。这样灯柱座箱对电压Vd=Id×rd/（ro+rd），当rd=ro时，Vd=V/2=110V。这个电压足以使触及的行人发生电击。

　　在TN接地系统中（图二TN-S系统接地型式），过去都采用接零保护，即将金属灯柱及座箱等与系统的PE线或PEN线相接，此时若发生接地故障，其接地电流Id=V/Zo.式中Zo为“相一零回路”阻抗。根据灵敏度要求Id>1.3×N×Iz，式中：N为开关瞬动倍数，Iz为开关额定动作电流。

　　对于路灯常用的小截面电缆，其值一般为每千米1欧姆左右。故理论上Id可达到百安培，但仍满足不了设计灵敏动作要求。而且实际上接地故障处往往不是金属性连接，若考虑其接触电阻，实际的接地电流要远远小于上述计算值。当然线路的保护装置也就很难可靠动作。灯柱及座箱上就会长时间带有电压，并且这种电压还可能通过PE线或PEN线传到该系统的所有灯柱和座箱。从某种意义上讲，其危及的面会更广。

　　综上所述，由于道路照明供电线路过长，使配电设计中的线路故障接地很难满足>GB50054-95中第4.4.7条规定即“相线对地标称电压为220V的TN系统配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，其切断故障回路的时间不宜大于5s”这一条，如果设计中要满足这一条要求，可以采取增大电缆截面，会使工程造价增长很多，在现实工程中不太现实。因此无论是TT系统还是TN-S系统对线路的保护设计既要考虑人身用电安全、线路保护还要考虑经济性及可操作性。

　　三、漏电开关的应用优点

　　TN、TT接地系统所存在的缺点，如采用漏电开关作为配电保护，可使接地故障时人身安全得到保障。同时能够提高施工质量采用漏电开关可解决，使线路绝缘好，工程承包方施工队施工质量一点也不能马虎，以前很多偷工減料，不按规范施工的现象可减少，否则漏电保护开关跳闸则不能通过验收。

　　另一方面如采用了漏电开关，在满足电压降的前提下可减小电缆截面，减少投资节约有色金属。

　　四、漏电开关的选用注意事项

　　目前对漏电保护器在道路照明配电设计中的应用有几个要注意之处：

　　表11-27220/380V单相及三相线路埋地、沿墙敷设穿管电线每公里泄露电流单位：mA/km

　　绝缘材质 截 面 （mm²）
　　4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240
　　聚氯乙烯 52 52 56 62 70 70 79 89 99 109 112 116 127
　　橡　　皮 27 32 39 40 45 49 49 55 55 60 60 60 61
　　聚 乙 烯 17 20 25 26 29 33 33 33 33 38 38 38 39

　　1、不能生搬室内漏电开关做法。在室内漏电保护作用于保护人身安全因此需要漏电动作电流小于30mA，而此漏电电流并不适用于道路照明，因为道路照明配电线路过长。需考虑线路正常泄露电流，根据《工业与民用配电设计手册》以聚氯乙烯电缆（VV-25）供电半径0.8公里计算，单相带8盏灯计算正常线路泄露电流为：

　　0.8×70=56mA用电设备泄露电流估算为：3.5×8=28mA总计为84mA，根据“配电线路的漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的2.5倍，同时还应满足其中泄露电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流实测值的4倍”的原则，如按84mA的2.5倍计算，漏电动作电流的选取不应小于210mA，因此漏电电流应选取应为300～500mA。

　　表11-29荧光灯、家用电器及计算机泄露电流

　　设备名称 型 式 泄漏电流（mA）
　　荧光灯 安装在金属构件上 0.1
　　安装在木质或混凝土构件上 0.02
　　家用电器 手握式I级设备 ≤0.75
　　固定式I级设备 ≤3.5
　　Ⅱ级设备 ≤0.25
　　I级电热设备 ≤0.75～5
　　计算机 移动式 1.0
　　固定式 3.5
　　组合式 15.0
 

　　由于以前漏电开关多用于室内，所以漏电开关多采用30mA漏电动作电流的开关，如室外配电仍采用30mA漏电动作电流，就会存在开关多次误动作，造成了很多工作人员对漏电开关在使用上的误区。

　　目前路灯配电多采用单极开关作为回路控制，以减少在故障时停电范围，因此选用单极微断且300～500mA漏电电流的开关目前国内市场较少。但随着路灯配电对这种开关的需求，会有市场共给的。

　　结束语：近年来在网上搜索关于路灯因下雨漏电，导致触电事故发生比比皆是，随着人们对生命的重视，随着配电规范的严格要求，随着路灯事业的发展，漏电开关在路灯配电中的应用将是趋势。但路灯配电因处于室外，配电环境较复杂，路灯漏电如误动作会给安全照明带来隐患，所以路灯漏电开关的选择及应用要经过实际的验证，经验成熟后，推广使用。