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道路照明配电系统的接地方式-zt

发布于:2007-11-23 19:10:23 来自:电气工程/防雷减灾 [复制转发]
中国航空工业规划设计研究院 任元会
1 概述
城市道路照明是城市安全、城市道路交通正常运作的重要保证,同时也是城市商业、文化发展以及活跃人们生活的需要,甚至是城市的一道景观。
  道路照明的主要功能是为机动车道和人行道提供必要的亮度和照度,以及符合行驶要求的照明质量。保证实现这个功能的基本前提就是安全用电。
  安全用电涉及多方面的技术内容和管理维护要求,本文仅就道路照明低压配电系统的接地方式问题进行探讨。接地方式和配电线路保护关系到以下两个问题:
  (1)使维护人员和广大行人免遭电击的危害;
  (2)保证道路照明的正常运行,防止电路故障(短路、接地等)导致线路损坏,减少不必要的停电。
2 低压配电系统的接地方式和应用状况
2.1 接地方式种类
按我国标准和国际电工委员会(IEC)标准,低压配电系统接地方式分为以下三类:
2.1.1 TN方式
  电源端(配电变压器低压侧中性点)直接接地,用电端(用电设备外露导电部分)通过一条导线连接到电源端中性点。由于连接导线的方式不同,又可分为下列三种:
  (1)TN-C:利用配电线路的中性线(N)作接地连接线,称为PEN线;
  (2)TN-S:增加一条专用的连接导线,即PE线;
  (3)TN-C-S:以上两种的综合,前半部采用TN-C,后半部采用TN-S。
2.1.2 TT方式
  电源端直接接地,用电端也直接接地。
2.1.3 IT方式
  电源端不接地(或高阻抗接地),用电端直接接地。
  建筑物内低压配电系统,过去多采用TN-C方式,近20多年随着现代化、信息化进程,和更高的安全要求,TN-C方式存在很多缺点,采用TN-S、TN-C-S以及TT方式越来越多,运行可靠性要求特别高的设备,IT方式也有应用。
2.2 道路照明配电系统的接地方式应用状况
  如前述,在建筑物内采用TN-S及TN-C-S方式比较多,但处于室外环境的道路照明,条件不尽相同,使用TN-S仍然不能完全保证安全。其中一个重要因素是室内环境要求作等电位联结,作为防电击的重要措施之一;而处于室外环境的道路照明则难以作等电位联结,这是TN-S广泛应用于建筑物内,而不适宜于室外的主要原因。在已经有较完善的剩余电流动作保护器的今天,有条件采用TT方式,对于道路照明更符合安全要求。
3 TN-S方式用于道路照明的问题
3.1 可能导致电击的不安全因素
  TN-S方式,灯具、电杆、电器盒等的外露导电部分是通过PE线连接到配电变压器中性点而接地,当该变压器其他部分发生对地直接连接之类故障时,保护电器难以断开,故障电流经大地流到变压器接地极回到中性点,致使中性点电位升高,此电位经过PE线传至灯杆等处露导电部分;除非变压器接地电阻非常小,此电位就有可能超过安全电压限值(通常为交流50V,而对户外照明,考虑雨天等条件,应为交流25V)。由于故障电流很小而无法使保护电器动作,因此不能完全保证安全。
3.2 配电线路保护的灵敏性难以满足要求
  道路照明负载分散,配电线路较长,当线路末端发生接地故障时,其故障电流往往较小,难以使线路首端的保护电器(熔断器或断路器)动作,不能切断故障电路。为了说明问题,举一个具体例子说明。
  设定一回配电线路,供电给60基电杆的路灯,每杆装一只400W高压钠灯,安装功率26.4kW(含10%镇流器功耗),单灯设补偿电容,cosφ=0.85,用三相线路供电,线路计算电流达47.2A。选用25mm2电缆,保护电器用63A熔断器或用63A断路器(长延时脱扣器电流63A,瞬时脱扣器315A)。
  若线路长1000m,经计算末端接地故障电流仅为几十安培,无论用熔断器还是带瞬时脱扣的断路器,均不能按规定时间断开。
  按《低压配电设计规范》(GB50054-95)的规定:TN方式用63A熔断器,要求在5s内切断,则接地故障电流(Id1)不应小于5倍,即315A;用断路器时,不应小于其瞬时脱扣器整定电流的1.3倍,即315×1.3=409A。
  如果将线路截面加大到铜芯35mm2,PE线也加到35mm2,则Id1可达150A左右,和规定要求仍相距甚大。既便是线路缩短到500m(仅14~16基杆),还是不能满足上述要求。
可见TN方式用于道路照明配电线路,一般难以满足保护灵敏性要求,将导致不安全因素。
4 TT方式用于道路照明的优势
4.1 TT方式保护动作更灵敏,安全更有保证
  TT方式的接地故障电流(Id1)比TN方式更小,使用熔断器或断路器更不能满足规范要求,所以应选用剩余电流动作保护器,这种保护器的动作电流仅为几十、以至几百毫安,最大达几安培,容易使之动作,更能保证安全。
4.2 节省一根PE线
  附加一个好处,是TN方式,不设PE线,比TN-S方式省了一条线,对三相配电线路,选用四芯电缆(或架空线)即可。
  TT方式要求灯杆接地,由于多数使用金属灯杆,有良好接地条件,使用钢筋混凝土杆,接地条件也较好。TT方式的接地电阻要求不高,比之TN方式要求重复接地,并不会增加费用。
5 TT方式采用剩余电流保护的整定
  在室内,剩余电流保护用于TT方式,和TN方式的插座回路,以及供移动式、手持式用电设备的回路,一般线路较短,大多在几米到几十米。为了保护直接接触,而导致电击,要求动作电流不超过30mA,有些特殊场所整定值要求更小。由于线路短,正常泄漏电流较小,一般不致引起正常运行时误动作。
  道路照明情况大不相同,一回配电线路延伸几百米,乃至千多米,在这种条件下,如果保护动作电流还整定为30mA,正常运行时,泄漏电流较大而导致跳闸,实属必然之事。有的使用单位反映误动作太多,就不足为奇了。
  怎样整定剩余电流保护器的动作电流(I△n)值呢?应符合以下两方面要求:
  (1)接地故障时应保证可靠动作
  按GB50054-95的规定,剩余电流保护的动作电流I△n应符合下式:
Id1≥1.3 I△n (1)
  一般说I△n值整定到几百毫安,甚至1A,接地故障电流Id1大于其1.3倍,是不难满足的。
  (2)正常运行时,应保证不会动作
  为实现这项要求,整定值I△n应符合下式:
 I△n≥(2.5~3.0)IL (2)
式中,IL—正常运行条件下,线路和灯具等可能产生的最大泄漏电流。
  式(2)中的2.5~3.0倍是保证不会误动作的可靠系数。因为剩余电流动作保护器的动作电流为I△n,而保证不会动作的不动作电流I△no为I△n的50%。必须使I△n值大于正常泄漏电流的50%,并留有必要余地,才能保证不误动作。
  通常选用25mm2左右的铜芯电缆,估算每km的泄漏电流IL约为30~50mA,线路长度在800m以内时,I△n可取100mA;线路长度在2000m时,I△n值不应小于300mA。可见,不论具体条件,一律取30mA,是不能保证正常运行的。
6 结论意见
  (1)按照道路照明的特点,配电系统应选用TT方式,比TN-S方式更能满足接地故障保护要求,更能保证用电安全。
  (2)TT方式应采用剩余电流保护;其动作电流(I△n)值不宜选取30mA,这样容易导致正常运行时误动作,应按线路长度、灯具数量,经合理计算或实测其泄漏电流值,按本文式(2)确定剩余电流保护器的动作电流(I△n)值。

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只看楼主 我来说两句抢地板
  • dysxw2008
    dysxw2008 沙发
    斑竹,上述内容来源于哪里?
    2008-04-25 14:43:25

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  • huizhongchina
    huizhongchina 板凳
    关注。
    2007-11-28 18:01:28

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这个家伙什么也没有留下。。。

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