道路照明电击防护

道路照明电击防护探讨 任元会(中国航空工业规划研究院，北京市 100011) StudyontheElectricShockProtectionfortheRoadLighting RenYuanhui(ChinaAeronauticalProjectandDesignInstitute，Beijing100011，China) AbstractThepaperexpatiatesthequestionsabout electricshockprotectionagainstindirectcontactforroad lighting，andanalyzestheinfluenceofadoptingTror TNgroundingtypeinroadlightingdistributionsystemon theelectricshockprotectionagainstindirectcontact． Moreover，thequestionsareansweredonthegrounding typeandelectricshockprotectionfortheroadlighting， whichwereputforwardbytheelectricaldesignersafter thepaper,DiscussiononGroundingTypeandLine ProtectionofPowerDistributionSystemforUrbanRoad LightingwaspublishedonBuildingElectricity，issue7， 2007． KeywordsRoadlightingElectricshock protectionProtectionagainstindirectcontactTY groundingtypeTNgroundingtype 摘要 阐述了道路照明配电系统间接接触电击 防护的有关问。分析了道路照明配电系统采用’I-I’ 或’刑接地型式对间接接触电击防护的影响．回答了 2007年第7期《建筑电气》刊登《道路照明配电系 统接地方式和线路保护的探讨》后，电气设计人员提 出的关于道路照明接地型式和电击防护的问题。 关键词 道路照明 电击防护 间接接触防护 ’I’I'接地型式TN接地型式 1 关于道路照明接地型式和电击防护提出 的问题 2007年笔者写的《道路照明配电系统接地方式 和线路保护的探讨》‘1】一文发表后，得到了不少电 气设计师的支持和响应。但是也提出了具体实施中 的一些问题。为了回答同行朋友们的询问，并进一 步就这个涉及人身安全的重要问题进行探讨。特再 撰写本文。 去年文章讨论的是道路照明接地型式和线路保 护，其根本目的是探讨道路照明电气安全。即电击防 护问题。电击防护包括直接接触和间接接触防护。对 道路照明而言，更主要的是注重问接接触防护，研究 接地型式和配电线路保护。都是立足于此。 去年文章对道路照明采用TN接地型式存在的两 个问题进行了分析：一是在户外难以作等电位联结的 条件下，仍可能出现电击危险，不如TT方式更安 全；二是道路照明配电线路太长时，用断路器或熔断 器作接地故障防护。难以满足切断故障回路动作灵敏 度要求。重点对第二个问题作了论证，而对第一问题 没有展开分析。 几个月来。同行朋友们提出的主要问题有： a．为什么户外环境下TN接地型式不能完全保 证安全? b．在工厂区内。受场地条件限制，道路距建筑物 近，金属管线多，道路照明难以实施rItI'接地型式，怎 么办?是否还可以采用TN接地型式?有什么条件? 下面拟结合这些问题对道路照明间接接触防护作 进一步分析。 2 间接接触防护的方法和 国际电工委员会(IEC)十分重视电气装置的安 全防护，为此制订了一系列。IEC60364—4—41 《建筑物电气装置第4部分：安全防护第4l章： 电击防护》(第4版)，我国国家标准GB16895．21— 2004等同采用了该标准第3版，该标准规定了人、 畜和财产的直接接触和间接接触防护的主要要求。其 中间接接触防护规定了以下五种方法： 3 里堕墨塑璺童堕塑堡进!竺苎!!■●■l 2i1 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 建箍电乞。 —_—___·-——··_—_—1BUlt．DING 21：3r'tB年第5期lELECTRIClTY a．自动切断电源： b．采用防电击分类为Ⅱ类的设备或相当的绝 缘： C．将电气设备安装在非导电场所内： d．设备不接地的等电位联结： e．采取电气分隔措施。 此外，还规定了兼有直接接触和间接接触两者的 防护方法，主要是采用SELV(安全特低电压)和 PELV(保护特低电压)，即用特低电压。 从上述规定可以看出。间接接触防护共有六种方 法，其中第一种“自动切断电源”是最通常、最普遍 采用的方法，但并非唯一的方法，其他五种方法较少 全面采用，有时在局部场所应用。 按照上述规定对道路照明的间接接触防护进行 分析。 3道路照明间接接触防护分析 3．1 用自动切断电源方法 3。1．1通用要求 自动切断电源防护，适用于防电击分类为l类的 电气设备，同时设备的外露可导电部分及装置外可导 电部分应作等电位联结。 3．1．2道路照明难以作等电位联结不宜采用TN接地 型式的原因 当采用TN—S接地型式，无等电位联结时。若 配电线路发生异常情况，某一相线对地之间故障，例 如电线绝缘损坏，架空线导线碰杆、碰金属管道、支 架或碰地等。如下图所示，若L1相的A点碰地，设 其接地电阻为R。，产生的接地故障电流厶从L。通过 T ， ．厂rrnL2 ／mL3 幻 N| PE| { k 门％ 堆 b TN—S型式无等电位联结的接地故障分析 Fig．Groundfaultanalysis011TN·Stypewithout equipotentialbonding 4 ■■—I塑型垫塑塑!：型垡!：1 2J2 R。经大地到Rs回变压器中性点，形成环路。如忽略 变压器及线路阻抗不计，则毛值为： 乞=熹 由于％及％的限制，故障电流厶值很小，不 足以使线路过电流保护电器(断路器或熔断器)动 作，故障电流将持续存在，L将使变压器中性点的 对地电位(蚴不为0，珥值为： lT、 吩础。‘屯瑚。‘百薏 ‘2’ 此电位(珥)从中性点通过PE线传到路灯(及 金属杆)的外露可导电部分(P点)，以如超过安全 电压，可能导致电击。 3．1．3道路照明采用TT接地型式的好处 采用TT时，路灯及外露可导电部分直接接 地，没有PE线和变压器中性点连接，因此，中 性点对地电位(U)不会传至P点，不会导致电 击危险。另外，TT系统装设有漏电保护器，故障 电流，。足以使之切断电源，故障不会持续。 3．1．4道路照明采用TN接地型式的要求 如果用rrI．型式有困难时，也可以采用TN型式， 但应符合以下要求： a．必须采用TN—S，不允许采用TN—C。 b．为保证人身安全，应使上述式(2)的以值 不超过50V，以此值代入式(2)得： 即熹一y (3) 经整理，式(3)可变换为： R_。_qB≤≠‰ (4) 娥 ％一50 、’ 式(4)正是IEC60364—4—41和GB16895．21— 2004中提出的要求。在我国，通用的220，380V配 电系统哦=220V，代入式(4)，经计算，可近似 得： R日≤0．3R￡ (5) 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 而尺，是一个不确定值，随相导体碰地的条件不 同而异，因此很难规定R。要小到多少，才能保证 坼≤50V。所以要求道路照明采用TN时，应尽量降 低变压器中性点接地电阻R。值，同时降低金属电杆 的接地电阻值。 这些问题，王厚余老师编著的《低压电气装置 的设计安装和检验》陉】一书中作了很好的分析和表 述。 3．2其他防护方法 本文第2节述及的间接接触防护五种方法，及间 接、直接接触兼有的防护方法。除最常用的自动切断 电源之外，其他各种防护方法是否可以应用?下面逐 一进行分析。 3．2．1采用Ⅱ类设备或相当的绝缘 采用这种方法要求路灯灯具及其电器附件和相关 连线，都应采用Ⅱ类设备或相当的绝缘，即用双层绝 缘或加强绝缘，并且不和地连接。 3．2．2将电气设备安装在非导电场所 这种防护方法，由于实施上的困难，在建筑物内 也只有少数有条件的场所应用，道路照明及其他类似 场所不具备实施条件。 3．2．3设置不接地的等电位联结 这种防护方法要求不接地和作等电位联结。在户 外不具备应用条件。 3．2．4采用电气分隔措施 这种防护方法要求用隔离变压器供电。用此防护 从电源端沿PE线传导的故障电压。要求隔离变压器 二次侧不连接PE线，并且二次线路的总长度不宜太 长，一般不得超过500m。由于隔离要求高，要增加 不少费用，实际应用很少。 3．2．5采用超低电压SELV或PELV 超低电压系统用于道路照明，有不少实际困难， 特别是用不接地的SELV更是不可能：采用超低电压 也不适合高强度放电灯；近几年快速发展的LED (发光二极管)开始在城市支道、村镇道路、工厂 区道路应用作为路灯光源，可以使用超低电压，但 配电线路不能长。否则将使线路电压损失和电能损 耗过大。 4简单的 综合以上分析。道路照明的问接接触防护及有关 的接地型式．意见如下： a．最好采用’rr接地型式。配电线路首端用延 时动作的漏电保护器，作自动切断电源防护。比较安 全、简单，也比较经济。 b．采用TT有实际困难时。允许采用TN接地 型式，作自动切断电源的防护。《城市道路照明设计 标准》(CJJ45—2006)中规定了宜采用TN—S和 TT接地型式，但没有规定其采用条件。采用TN时， 应有如下要求：必须采用TN—S型式．并且配电线 路首端应采用延时动作的漏电保护器；或者采取措 施。尽可能降低变压器中性点接地电阻值和降低各电 杆接地电阻值。 c．采用非切断电源的其他防护方法：①采用Ⅱ 类设备(包括灯具、电器等)或相当的绝缘。②采用 电气分隔措施，用隔离变压器供电。③采用LED作 光源，线路较短时，可采用超低电压供电。但这些方 法都有一定要求，应用时要作细心研究和分析。 lll函南远鲴函 1任元会．道路照明配电系统接地方式和线路保护的 探讨．建筑电气，2007，26(7)：4—7． 2王厚余．低压电气装置的设计安装和检验．第二版． 北京：中国电力出版社，2007：42，43． 本刊2007年合订本已开始发行 本刊2007年合订本已开始发行。定价120 元／册。近年合订本尚存少许，欢迎读者订阅． 价格见下表。 盔 卷 定价(元／册) 生 卷 定价(元／册) 199918 20．00 200322 38．00 200019 26．00 200423 ． 38．00 200120 26．00 200524 38．00 200221 26．00 200625 58．00 匿量1．上述价格已合邮费，若需挂号邮寄，每 件加收3．00元。 2．书款通过邮局直汇我社。务请注明所购刊 期、份数、收件人、详细地址及邮编等。 本社启 “瞳庐畦庐瞳庐畦，蛰嘎庐畦庐癌声瞳∥“瞳扩“嘻庐唾≯昏瞳庐瞳—赫4庐@庐遭扩“哩—“通 5 望堕墨堕皇童堕篓堡盟!堡墨!!J—■_ 213 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com