室外照明漏电保护
2007-02-06
作者：admin
来源：照明工程师社区
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摘要： 室外照明漏电保护不容忽视
1、室外照明漏电保护不容忽视
人触电时，所受伤害的严重程度与通过人身工频电流的大小有关，如表1所示。
大量试验证明：人触电时引起心室颤动的现象，不仅与通过人体的电流（Ｉ）有关，还与电流的持续时间（ｓ）有关。当电量为５０ｍＡｓ时，一般不会引起心室颤动，但人体通过短时间大电流时（如５００ｍＡ×０．１ｓ），仍有引起心室颤动的危险，虽不会致死，也可能使触电者失去知觉，发生二次伤害事故。柯宾提出了安全电量Ｑ＝３０ｍＡｓ的定则：即“通过人体的电流时间低于３０ｍＡｓ，人就不会受到伤害”。
一般情况下，开关、断路器、熔断器等能够在线路或负载过载、短路等故障时切断电源，保护电气设施不致损坏或发生火灾。但当电气设施如灯杆等发生漏电故障时，尚达不到开关、断路器、熔断器等保护设施的动作电流数值，这时人如果触摸到因漏电或接地造成的灯杆等带电物体时，仍足以对人体造成伤害或引起火灾。
室外照明用金属灯柱、灯具、变压器、配电箱等大都设在公共场所，人们极易接触到它，一旦发生漏电故障，后果极其严重。因此，室外照明系统有必要设置漏电保护装置。安装漏电保护器后，仍应以预防为主，并应同时采取其它各项防止电击和电气设备损坏的技术措施。
目前，我国道路照明和公路照明配电一般按照ＴＴ系统进行设计和安装；立面照明、体育场馆照明等按照ＴＮ－Ｓ系统设计和安装，已经有了一定的安全保障。但在某些不利条件下（如发生漏电和照明设施金属外壳接地损坏），因照明漏电伤人的可能性仍然存在。因此，有必要认真对待室外照明的漏电保护问题。
2、室外照明线路和灯具的漏泄电流
室外照明的特点是照明线路较长，一个照明回路接有多套灯具。
只有知道了照明线路和照明灯具的漏泄电流，才能比较有把握地调整漏电保护器的动作电流数值。了解线路和照明灯具漏泄电流的方法有3种：
（1）对既有照明线路带灯具实际测量漏泄电流数值，这样较为准确，但也相当繁琐；
（2）估算的线路和灯具漏泄电流：三相和单相电缆线路漏泄电流约２２ｍＡ/ｋｍ；灯具漏泄电流约１毫安/套；
（3）查表计算三相和单相电缆线路的漏泄电流数值如表2所示。
3、漏电保护器的动作电流
触电后可能导致严重二次事故的场所，选用动作电流为６ｍＡ的快速型漏电保护装置；
喷泉、游泳池、浴池等水池内有照明或电气设备，选用动作电流为６～１０ｍＡ的快速型漏电保护器；
对于I类手持电动工具，应视其工作场所危险性的大小，安装动作电流为１０～３０ｍＡ的快速型漏电保护装置；
电气设备如安装在潮湿场所，漏电保护器动作电流应为６～１０ｍＡ；
家用电器回路：漏电保护器动作电流为３０ｍＡ；
额定电压２２０Ｖ或３８０Ｖ的固定电气设备，如水泵、电机等，当外壳接地电阻小于或等于５００Ω时，单机配置的漏电保护器动作电流应为５０ｍＡ；
为防止电气设备烧坏，并使电网有一定的可靠性，漏电保护器动作电流应为１００ｍＡ～数安培（A）。
大型电气设备或有多台电气设备的供电线路，当外壳接地电阻小于或等于５００Ω时，漏电保护器动作电流应为１００ｍＡ；
当外壳接地电阻小于或等于１００Ω时，漏电保护器动作电流应为３００～５００ｍＡ。
4 室外照明漏电保护
4.1 漏电保护要求
漏电动作电流为３０ｍＡ及以下的漏电保护装置可作为人体直接或间接的保护；漏电动作电流为３００ｍＡ及以上的漏电装置可作为防止电缆破损和老化造成接地漏电发热引起的火灾的保护。
漏电保护器的整定值，即额定漏电动作电流，需躲过线路和设施正常泄漏电流值。
漏电保护器用于线路的漏电保护时，动作电流应不小于正常运行实测漏电电流的２．５倍。
配电系统分级漏电保护的脱扣时间和动作电流值应具有选择性，即近负荷侧漏电保护器先动作，以尽量缩小故障影响范围。注意：分级漏电保护的选择性，应该主要通过时间的选择性来保证，然后通过动作电流的选择性加以辅助实现。
4.2 室外照明网络分级漏电保护
一般情况下，室外照明应该设置二级（或三级）漏电保护（如图1所示）。
一级漏电保护（总保护）：装在箱式变电站（或变压器）低压侧电源出口，以切除照明主干线路漏电故障。防止因干线断线、接地等故障造成线路烧毁、电气火灾、人身间接触电。
二级漏电保护（分支保护）：装在照明干线与分支线路的连接处，以切除照明分支线路漏电故障。主要防止因分支线路断线、接地等故障造成线路烧毁、电气火灾、人身间接触电等伤害。漏电保护器动作电流较小时，也能够保护人身安全。
三级漏电保护（末端设施保护）：装在重要照明设施或动力设备前端，保护人身安全，一般室外照明灯具可以免设。以防止人身直接触电为主要目的。
4.2.1 末端设备漏电保护
选择高灵敏度快速型漏电保护器。额定工作电流应大于或等于电网最大负荷电流。
按规定，漏电保护器额定漏电动作电流小于或等于３０ｍＡ，额定分断时间应小于０．２ｓ。当漏电电流达２５０ｍＡ或超过额定漏电电流５倍时，分断时间应小于０．０４ｓ。
建议末端设备漏电保护器额定漏电动作电流为３０ｍＡ，额定分断时间为０．０４ｓ以下。额定工作电流应大于或等于电网最大负荷电流。室外照明重要设施及一般室内照明用户漏电保护都可以采用这种设置方式。
喷泉水景的漏电保护：建议末端设备漏电动作电流应小于或等于１０ｍＡ，额定分断时间小于０．０４ｓ。
景观照明、水景照明等短距离照明漏电保护参考方案如图2所示。
4.2.2 分支线路漏电保护
分支线路漏电保护应同时满足两个条件：
（1）漏电保护器的额定漏电动作电流应大于或等于电网正常漏电电流的２倍；
（2）漏电保护器的额定漏电动作电流应大于或等于下级漏电器额定动作电流的２倍；
建议分支线路漏电保护器有０．０４ｓ延时，动作电流１００ｍＡ（或２００ｍＡ）。建议城市道路照明或公路照明的照明支路漏电保护可以采用这种设置方式。分支线路中的重要照明设施按末端设备漏电保护设置：漏电动作电流为３０ｍＡ，额定分断时间为０．０４ｓ。
漏电保护器工作电流要大于或等于线路最大负荷电流。
（3）总漏电保护
总漏电保护应满足以下要求：
①总漏电保护器的额定漏电动作电流应大于或等于下级漏电器额定动作电流的２倍；
②总保护动作时间应大于下级保护动作时间，建议动作时间取０．４ｓ（或０．３ｓ），动作电流为５００ｍＡ（或３００ｍＡ）。建议照明箱变低压侧总开关漏电保护采用这种设置形式。
③保护器的额定电流大于网络最大负荷电流。
4.3 城市道路照明及公路照明漏电保护
城市道路照明及公路照明等宜用ＴＴ接地系统。
城市道路照明及公路照明等的低压电缆线路较长，分布电容较大，照明负荷分散布置，电缆截面相对较小。照明电缆线路使用绝缘套管防护，敷设时漏泄电流较小，较穿钢管防护时的漏泄电流大。
道路照明、公路照明等较长的室外照明线路（包括灯具）的漏泄电流加上灯具漏泄电流往往超过３０ｍＡ，难以安装动作电流３０ｍＡ的漏电保护器，宜根据漏泄电流的大小和分布，采用二级（或三级）保护的方式。
（1）低压侧漏电总保护：
建议动作电流为３００～５００ｍＡ，动作时间为０．４s（或０．３ｓ）；
（2）照明分支回路漏电保护：
建议动作电流为１００～２００ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ（或０．１ｓ）；
（3）重要照明设施漏电保护：
建议动作电流为３０ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ（或０．１ｓ）。线路较短的景观照明，建议漏电保护器动作电流为３０ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ。水景照明建议漏电保护器动作电流为１０ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ。
漏电保护器应该使用二极或四极开关，动作时同时断开相线和Ｎ线。
在电源点设置漏电保护时，漏电保护器的不动作电流优先值为额定电流的０．５倍。考虑到保护对象为照明电缆线路和所有灯具、灯杆，保护器的额定动作电流应大于正常运行时漏泄电流总和的２倍。三相照明负荷平衡线路的漏泄电流很小。受照明电缆线路分布电容和三相不均衡负荷等因素的影响，应按最长线路、最大负荷的一相设置漏电保护器动作电流。
道路、立交照明等远距离照明漏电保护参考方案如图3所示。
4.4 插座回路安装两级漏电保护器
临时喷泉、体育场馆、广场临时演出、景观照明等都需要安装插座。接于插座的照明、音响、动力设施处在人员密集的公共场所。因此，防止漏电伤人尤为重要。
电动器具、家用电器、手持电动工具等的漏电保护建议整定为动作电流１０～３０ｍＡ，动作时间０．０４ｓ。
只在插座回路上安装漏电保护器的做法不能防范插座回路以外电气线路和设备电弧性接地故障引起的电气火灾，为此应按有关规范要求，在电源进线上再安装一级漏电保护器，其额定动作电流一般为３００ｍＡ，并带有约０．１ｓ的延时，以与插座回路上的漏电保护器有选择性地配合。增加这一级漏电保护器的电气投资虽略有增长，但对防范多发的危险接地、电弧火灾却是至关重要的。
5、建筑物轮廓照明及近建筑物照明漏电保护
建筑物轮廓照明及近建筑物照明宜用ＴＮ－Ｓ系统。
安装在建筑物外的轮廓照明、广告照明、霓虹灯照明等及距建筑物较近的投光灯照明，推荐使用ＴＮ－Ｓ接地系统，其照明系统漏电保护的设置如图4所示。这种供电接地系统和漏电保护方式在室内、室外相一致。当照明设施发生接地故障或发生漏电时，漏电电流通过ＰＥ线回到电源接地处，同时漏电保护器动作。这种ＴＮ－Ｓ照明接地和漏电保护的另一个好处是：安装于建筑物外墙面的灯具或放在地面的投光灯等不用另做接地体，只需要用一根ＰＥ线与灯具外壳可靠连接即可，更加简便易行。各照明回路的漏电保护器额定动作电流为３０ｍＡ，快速动作（０．０４ｓ）。建议敷设在建筑物墙面的照明缆线距设置漏电保护的电源点（或分支点）的距离不超过２００ｍ，以减少漏泄电流。
建筑物轮廓照明或近建筑物照明的漏电保护参考方案如图4所示。
6、道路照明灯柱漏电保护举例
例：某城市道路照明线路为3ｋｍ，地埋照明电缆芯线截面为３５ｍｍ２，穿绝缘套管防护，路灯杆距为４０ｍ。试分别计算在线路末端金属灯柱可靠接地和接地失效两种情况下，某灯柱内发生漏电故障时，人触摸金属灯柱的安全性。已知灯柱接地电阻小于或等于１０Ω。人体内部电阻一般为５００Ω，皮肤电阻在１～２ｋΩ之间变化。路灯漏电示意图如图5所示。
解：
（1）低压照明网络以ＴＴ系统配电，每组灯柱外壳可靠接地，线路末端某灯柱内发生漏电故障。
①照明线路漏泄电流估算：
查“表２”得：
I＝１４（ｍＡ）
②路灯漏泄电流估算：
安装路灯数（盏）：
3000÷40＝７５（盏）
路灯漏泄电流（mA）：
７５×1＝７５（ｍＡ）
③线路和灯具总漏泄电流（A）：
１４＋７５＝８９（ｍＡ）＝０．０８９（Ａ）
④漏电保护器的设置：
在照明线路始端安装漏电保护器，动作电流I△n为２００ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ（如图3所示）。
⑤计算线路末端灯柱发生漏电故障时，人触摸到灯柱的安全性：
道路照明采用ＴＴ供电系统，灯杆接地电阻小于或等于１０Ω，在线路末端某灯柱内发生漏电故障时，若人触摸灯杆：
I人＝■=■=0.0916（A）=９１．６（ｍＡ）
I杆＝■=■=23（Ａ）
⑥漏电保护器动作电流（A）：
I△n＝０．０９１６＋２３＋０．０８９＝２３．１８（Ａ）
⑦判断漏电保护器是否动作：
I总＝２３．１８（Ａ）＞I△n＝０．２（Ａ）
漏电保护器动作。
⑧计算漏电保护器不动作电流（A）：
照明线路正常泄露电流８９（ｍＡ）小于漏电保护器动作电流２００ｍＡ，即线路正常泄漏电流时漏电保护器不会动作。
⑨切断电流的时间：
I总＝２３．１８（Ａ）＞5I△n=5×0.2=1（A）
切断电流时间为０．０４ｓ。
⑩通过人体的电流×时间（ｍＡｓ）：
I人×0.04=0.0916×0．０４＝０．００３６６（Ａｓ）
＝３．６６（ｍＡ．ｓ）＜３０（ｍＡｓ）
{11}结论：在路灯线路始端安装动作电流２００ｍＡ、动作时间０．０４ｓ的漏电保护器。当线路末端灯柱发生漏电故障时，通过人体的漏电电流约９１．６ｍＡ＞３０ｍＡ。若时间稍长，触电者可能出现昏迷、心室颤动等症状，但漏电保护器可在０．０４ｓ内切断电源。根据柯宾定则：９１．６ｍＡ×０．０４＝３．６７ｍＡｓ＜３０ｍＡｓ，所以，人不会受到伤害，漏电保护能起到一定作用。
（2）低压照明网络以ＴＴ配电，每组灯柱外壳可靠接地，但某灯柱接地失效，且该灯柱内发生漏电故障，其它条件同上。计算发生故障时人触摸灯柱的安全性。
①、②、③、④与“２”项相同：
总漏泄电流（mA）：
１４＋７５＝８９（ｍＡ）
在照明线路始端安装漏电保护器，动作电流I△n为２００ｍＡ，动作时间为０．０４ｓ。
⑤计算线路末端灯柱发生漏电故障时，人触摸灯柱的安全性：
道路照明采用ＴＴ接地系统，灯杆接地损坏，接地电阻∞。在灯杆处发生接地故障时，若人触摸灯柱，则：
I人=■=■=０．０９１６（Ａ）＝９１．６（ｍＡ）
I总＝I人＋０．０８９＝０．０９１６＋０．０８９＝０．１８０６＝１８１（ｍＡ）
⑥漏电保护器动作电流（A）：
I△n＝０．２（Ａ）
⑦判断漏电保护器是否可靠动作：
若要保证漏电保护器可靠动作，必须使总漏电电流I总＞I△n，因为：
I总＝０．１８６（Ａ）≯I△n＝０．2（Ａ）
所以，漏电保护器不动作；
灯柱外壳接地损坏发生漏电时，漏电保护器不动作，漏电保护器起不到漏电保护作用。
⑧结论：若接地损坏的灯柱内发生漏电故障，人触摸灯柱时漏电保护器不动作。人体长时间通过约９１．６ｍＡ的漏电电流，可能出现昏迷、心室颤动等症状，后果严重。
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