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淺析路燈電擊**問題與選型
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:介紹了路燈設(shè)計**防護(hù)的幾個要點,簡單分析了路燈低壓配電接地系統(tǒng)形式TN-S和TT的選擇及剩余電流保護(hù)裝置在路燈設(shè)計中設(shè)置的必要性,列舉了路燈燈具和燈桿的一些**技術(shù)質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞:路燈配電系統(tǒng)接地形式;剩余電流保護(hù)裝置;路燈室外防護(hù);路燈**用電
0引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,國內(nèi)城鎮(zhèn)化不斷加速,農(nóng)村公路也不斷修建,路燈幾乎已經(jīng)遍布城市農(nóng)村的每個角落,為我們夜間出行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,在我們生活中已經(jīng)不可或缺。但正是由于路燈分部之廣,深入到我們的日常生活當(dāng)中,每個人每天都有可能與路燈接觸,路燈燈桿一般也為導(dǎo)電金屬桿,路燈可能帶來的電擊**問題也變得尤為重要,路燈照明設(shè)計則要盡量減少電擊發(fā)生的可能性,當(dāng)發(fā)生電擊事故時能及時切斷電源,確保人身**。
1路燈設(shè)計**防護(hù)要點
路燈安裝在戶外條件,受日曬雨淋,發(fā)生短路接地故障在所難免,故在滿足照明功能的前提之下,故障防護(hù)則成為了重中之重。防范路燈電擊事故的措施:(1)盡可能的減少與故障路燈的接觸;(2)當(dāng)發(fā)生電擊事故時及時切斷電源保護(hù)人身**;(3)確保路燈質(zhì)量,滿足路燈防護(hù)等級要求。
2正確選擇路燈低壓接地系統(tǒng),減少路燈故障傳導(dǎo)
低壓接地系統(tǒng)分TN、TT、IT三種類型。TN系統(tǒng)按中性線和PE線的不同組合方式又分為TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)。IT系統(tǒng)主要用于對不間斷供電和防電擊有高要求的場所,如醫(yī)院室、電力煉鋼等,路燈供電系統(tǒng)一般不會采用。實際路燈工程設(shè)計中路燈低壓接地系統(tǒng)多采用了TN-S和TT系統(tǒng),那么兩種接地系統(tǒng)哪個更適用于路燈低壓供電我們做一下比較分析。TN-S系統(tǒng)接地形式見圖1:
圖1
當(dāng)TN-S系統(tǒng)某一回路發(fā)生接地故障時,其故障電流通過回路的PE線金屬通路返回電源,回路故障電流較大,在PE線上大電流產(chǎn)生的電壓降形成的接觸電壓Uf至少為110V,大大超過接觸電壓限值50V,如果防護(hù)電器失效不動作,故障持續(xù)時間過長,這時人體接觸路燈金屬燈桿,就有可能導(dǎo)致間接接觸電擊至死亡事故,而又因為低壓接地系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng),所有路燈燈桿均與PE先連接,故障電壓Uf會沿PE線傳導(dǎo)到其他未發(fā)生故障的路燈外露金屬燈桿上,路燈一般間隔30~40米設(shè)置一套,行人接觸故障電壓的幾率就會大大增減,電擊事故發(fā)生的可能性就很高。
TT系統(tǒng)接地形式見圖2:
圖2
當(dāng)TT系統(tǒng)某一回路發(fā)生接地故障時,其故障回路內(nèi)除部分是金屬導(dǎo)體外,還串聯(lián)有電源側(cè)系統(tǒng)接地電阻和路燈外露可導(dǎo)電部分保護(hù)接地電阻。其回路阻抗較TN系統(tǒng)的故障阻抗大,故障電流相對較小。由于每套路燈單獨設(shè)置接地,故障電壓不會亂串,只有發(fā)生接地故障的那套路燈會帶故障電壓Uf,其他路燈均**可靠,行人接觸故障電壓的幾率就會大大減小,電擊事故發(fā)生的可能性也就隨之降低。
3及時切斷故障電源保證人身**
當(dāng)路燈發(fā)生接地故障時,故障回路就會產(chǎn)生故障電流Id,當(dāng)故障電流流過保護(hù)電器時,保護(hù)電器跳閘,斷開故障回路。但是路燈供電距離一般都比較長,路燈配電回路阻抗較大,故障回路故障電流Id較小,故障電流能否保證斷路器可靠動作就需要校驗。我們計算一下路燈供電回路的故障電流作簡單的分析。
當(dāng)路燈低壓配電系統(tǒng)采用TN-S時,發(fā)生接地故障如下圖3所示:
圖3
假設(shè)路燈供電距離為800米,由于路燈供電電纜較長,電壓損失較大,并考慮到電纜機(jī)械強(qiáng)度的要求,路燈供電電纜一般選用截面為16平方毫米的電纜,斷路器長延時整定值Iset1設(shè)為32A。查《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》04DX101-1得線纜電阻為1.359Ω/km,忽略線纜電抗,則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω,ZPE=1.359x0.8=1.0872Ω,設(shè)RA=4Ω,RB=4Ω:
Id=UO/[ZL+ZPE//(RA+RB)]=220/[ZL+ZPE//(4+4)]=107.6A。
式中:ZL—相線阻抗ZPE—PE線阻抗RA—保護(hù)接地電阻RB—系統(tǒng)接地電阻。
UO—相對地電壓Id—接地故障電流。
斷路器瞬動整定值Iset3=10Iset1=320A,由于接地故障電流僅為107.6A,發(fā)生接地故障時斷路器不會動作。所以加設(shè)剩余電流動作保護(hù)器RCD才能確保斷路器可靠動作,切斷供電回路。
當(dāng)路燈低壓配電系統(tǒng)采用TT系統(tǒng)時,發(fā)生接地故障如下圖4所示:
圖4
同樣假設(shè)路燈供電距離為800米,路燈供電電纜選用截面為16平方毫米的電纜,斷路器長延時整定值Iset1設(shè)為32A。查《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》04DX101-1得線纜電阻為1.359Ω/km,忽略線纜電抗,則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω,設(shè)RA=4Ω,RB=4Ω:Id=UO/(ZL+RA+RB)=220/(1.0872+4+4)=24.2A。
根據(jù)《剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》GB13955-2005第4.2.2.2條TT系統(tǒng)的電氣線路或電氣設(shè)備裝設(shè)剩余電流保護(hù)裝置作為防電擊事故的保護(hù)措施。路燈回路設(shè)帶剩余電流動作保護(hù)的斷路器,動作電流30mA,動作時間<0.1S,當(dāng)發(fā)生接地故障時,剩余電流動作保護(hù)器能及時可靠的切斷供電回路,保證人身**。
由此可見,TT系統(tǒng)要比TN-S系統(tǒng)發(fā)生電擊事故的概率低很多?!冻鞘械缆氛彰髟O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45-2015第6.1.8道路照明配電系統(tǒng)的接地形式應(yīng)采用TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)。規(guī)范并未強(qiáng)制要求使用TT系統(tǒng),很多設(shè)計人員在設(shè)計中使用TN-S系統(tǒng),由于路燈安裝在室外條件,路燈供電回路斷路器容易誤動作,供電回路保護(hù)開關(guān)也未設(shè)剩余電流動作保護(hù)裝置RCD,這樣就大大增加了人身電擊事故發(fā)生的可能性。而使用TT系統(tǒng)則更加**可靠,即使發(fā)生接地故障時,保護(hù)開關(guān)未動作,故障也不會傳到,僅故障路燈帶故障電壓,人接觸故障電壓的可能性就降低,其余路燈不會導(dǎo)致人身電擊事故。
4確保路燈質(zhì)量,滿足路燈防護(hù)等級要求
路燈安裝在戶外,環(huán)境條件交差,故路燈燈桿及燈具質(zhì)量就為重要。路燈燈桿材質(zhì)及技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)不應(yīng)于Q235-A。燈桿表面均應(yīng)采用熱鍍鋅防腐、噴塑工藝。燈桿焊接連續(xù)焊通,不允許點焊、虛焊、漏焊。燈桿表面噴塑處理,處理后要求表面色澤一致,應(yīng)無脫落現(xiàn)象,表面噴塑保持期不應(yīng)小于10年。燈桿的所有連接部件為不銹鋼材料,有防止挑臂轉(zhuǎn)動的措施。
燈具的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP65,燈具效率應(yīng)大于75%。燈體金屬構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行防腐處理,燈具配備防墜落裝置及散熱措施。透明罩應(yīng)采用高強(qiáng)度聚碳脂復(fù)合材料或高強(qiáng)度鋼化玻璃。燈具的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能、電氣絕緣性能滿足《燈具部分:一般**要求與試驗》GB7000.1-2015和《燈具第2-3部分:特殊要求道路與街路照明燈具》GB7000.203-2013的相關(guān)要求。
5安科瑞路燈**用電平臺介紹
5.1平臺架構(gòu)
對路燈控制箱進(jìn)行監(jiān)測,通過監(jiān)測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況
直接接入ARCM310儀表,監(jiān)控每個路燈的電壓、電流等電參量進(jìn)行預(yù)警和報警,也可設(shè)置定時通斷時間并遠(yuǎn)程控制路燈通斷
5.2平臺介紹
安科瑞路燈**用電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域路燈的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測。**用電通過監(jiān)測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況,任何不正常的工作狀態(tài),平臺都能進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警,預(yù)警信息通過手機(jī)APP推送,短信,語音電話和郵件等,時間到達(dá)責(zé)任人的身邊,提醒運(yùn)行人員接觸器跳閘,電源失壓等等。平臺也可以設(shè)置開合閘時間,每天定時控制路燈控制器的啟動和關(guān)閉。
1.監(jiān)測路燈的開閉,使用時長,非工作時間開啟,或開啟時間過短,則進(jìn)行預(yù)警;
2.監(jiān)測路燈的電流電壓工作狀態(tài),可以分級設(shè)置預(yù)警值和報警值,當(dāng)超出閾值范圍時進(jìn)行預(yù)警和報警,
3.判斷路燈功率和線路損耗,當(dāng)電流超出閾值范圍時進(jìn)行預(yù)警;
4.可以設(shè)置路燈的異常個數(shù),超出異常個數(shù)進(jìn)行預(yù)警通知;
5.對路燈回路的漏電流和導(dǎo)線溫度進(jìn)行監(jiān)測,如果漏電過大,線纜溫度過高則進(jìn)行預(yù)警或報警;
6.可以設(shè)置開合閘時間,定時對路燈控制器進(jìn)行操作,觸發(fā)頻率可以設(shè)置成一次或者每天。
7.多種開關(guān)燈執(zhí)行方案設(shè)定,可設(shè)置普通(平時)方案、周末方案、節(jié)(假)日方案、臨時方案,并可設(shè)定方案執(zhí)行的方式和優(yōu)先級;
8.自動開關(guān)燈管理可選擇定時模式、按季節(jié)變化的日出日落自動跟隨模式、光照度輔助開關(guān)燈模式;
9.能夠自動進(jìn)行亮燈率計算,形成亮燈率報表首頁
消息提醒顯示需要處理的任務(wù)及報警消息
隱患統(tǒng)計以曲線圖的方式展示當(dāng)月隱患數(shù)量
地圖顯示相關(guān)點位
監(jiān)控模塊提供數(shù)據(jù)監(jiān)控監(jiān)控功能,包含大數(shù)據(jù)調(diào)度和統(tǒng)計。
地圖顯示
設(shè)備監(jiān)控可以按監(jiān)控設(shè)備識別號、項目篩選,顯示設(shè)備識別號、設(shè)備詳情、設(shè)備實時數(shù)據(jù)點擊“設(shè)備”后進(jìn)入設(shè)備實時數(shù)據(jù)頁面??刹榭礆v史曲線,巡檢記錄,報警信息,控制日志和、視頻監(jiān)控
隱患管理包括隱患巡查、隱患派發(fā)、隱患處理、隱患分析
運(yùn)維管理
能耗分析
5.3產(chǎn)品選型介紹
5.4功能介紹
智慧用電在線監(jiān)控裝置是針對0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設(shè)計的智能電力裝置,具有單、三相交流電測量、四象限電能計量、諧波分析、遙信輸入、遙信輸出功能,以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能,通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理。
應(yīng)用:用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等
ARCM310功能:ARCM310智慧用電在線監(jiān)控裝置(以下簡稱裝置)是針對0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設(shè)計的智能電力裝置,具有單相交流電測量、漏電監(jiān)測、溫度監(jiān)測、內(nèi)控開合閘以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能,通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理。
裝置采用先進(jìn)的微控制器技術(shù),集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化于一身,是建筑監(jiān)控裝置預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。作為一種先進(jìn)的智能化、數(shù)字化的采集元件,該裝置已廣泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、商場、銀行、古建筑等眾多場所。
ARCM310圖片
GSM400-4G功能:AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備,采用嵌入式設(shè)計,內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧,同時采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片,配合內(nèi)置看門狗,性能可靠穩(wěn)定。
本產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口,可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備,僅需一次性完成初始化配置,就可以完成對MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊,
GSM400-4G圖片
5.5用戶體驗
5.6現(xiàn)場安裝
6結(jié)語
經(jīng)上述分析,正確選擇路燈低壓供電系統(tǒng)接地形式與保障路燈燈桿、燈具質(zhì)量是保障路燈**可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。TT形態(tài)較TN-S系統(tǒng)更加**可靠,路燈設(shè)計是應(yīng)盡量使用TT系統(tǒng),減少電擊發(fā)生概率。只有保證了路燈**可靠的運(yùn)行才能更好的發(fā)揮路燈在我們生活中的舉足輕重的作用,保證我們夜間出行的需求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]尤冬.淺析路燈電擊**問題
[2]王厚余.《低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗》第三版中國電力出版社.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版
作者簡介:張娟,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事**用電研究發(fā)展,