路燈室外防護安全用電配電系統方案介紹

摘要：介紹了路燈設計安全防護的幾個(gè)要點(diǎn)，簡(jiǎn)單分析了路燈低壓配電接地系統形式TN-S和TT的選擇及剩余電流保護裝置在路燈設計中設置的必要性，列舉了路燈燈具和燈桿的一些安全技術(shù)質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：路燈配電系統接地形式；剩余電流保護裝置；路燈室外防護；路燈安全用電

0引言

隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，全國城鎮化不斷加速，農村公路也不斷修建，路燈幾乎已經(jīng)遍布城市農村的每個(gè)角落，為我們夜間出行發(fā)揮著(zhù)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中，每個(gè)人每天都有可能與路燈接觸，路燈燈桿一般也為導電金屬桿，路燈可能帶來(lái)的電擊安全問(wèn)題也變得尤為重要，路燈照明設計則要盡量減少電擊發(fā)生的可能性，當發(fā)生電擊事故時(shí)能及時(shí)切斷電源，確保人身安全。

1路燈設計安全防護要點(diǎn)

路燈安裝在戶(hù)外條件，受日曬雨淋，發(fā)生短路接地故障在所難免，故在滿(mǎn)足照明功能的前提之下，故障防護則成為了重中之重。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）當發(fā)生電擊事故時(shí)及時(shí)切斷電源保護人身安全；（3）確保路燈質(zhì)量，滿(mǎn)足路燈防護等級要求。

2正確選擇路燈低壓接地系統，減少路燈故障傳導

低壓接地系統分TN、TT、IT三種類(lèi)型。TN系統按中性線(xiàn)和PE線(xiàn)的不同組合方式又分為T(mén)N-C系統、TN-S系統、TN-C-S系統。IT系統主要用于對不間斷供電和防電擊有高要求的場(chǎng)所，如醫院室、電力煉鋼等，路燈供電系統一般不會(huì )采用。實(shí)際路燈工程設計中路燈低壓接地系統多采用了TN-S和TT系統，那么兩種接地系統哪個(gè)更適用于路燈低壓供電我們做一下比較分析。TN-S系統接地形式見(jiàn)圖1：

圖1

當TN-S系統某一回路發(fā)生接地故障時(shí)，其故障電流通過(guò)回路的PE線(xiàn)金屬通路返回電源，回路故障電流較大，在PE線(xiàn)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(guò)接觸電壓限值50V，如果防護電器失效不動(dòng)作，故障持續時(shí)間過(guò)長(cháng)，這時(shí)人體接觸路燈金屬燈桿，就有可能導致間接接觸電擊至死亡事故，而又因為低壓接地系統采用TN-S系統，所有路燈燈桿均與PE先連接，故障電壓Uf會(huì )沿PE線(xiàn)傳導到其他未發(fā)生故障的路燈外露金屬燈桿上，路燈一般間隔30~40米設置一套，行人接觸故障電壓的幾率就會(huì )大大增減，電擊事故發(fā)生的可能性就很高。

TT系統接地形式見(jiàn)圖2：

圖2

當TT系統某一回路發(fā)生接地故障時(shí)，其故障回路內除部分是金屬導體外，還串聯(lián)有電源側系統接地電阻和路燈外露可導電部分保護接地電阻。其回路阻抗較TN系統的故障阻抗大，故障電流相對較小。由于每套路燈單獨設置接地，故障電壓不會(huì )亂串，只有發(fā)生接地故障的那套路燈會(huì )帶故障電壓Uf，其他路燈均安全可靠，行人接觸故障電壓的幾率就會(huì )大大減小，電擊事故發(fā)生的可能性也就隨之降低。

3及時(shí)切斷故障電源保證人身安全

當路燈發(fā)生接地故障時(shí)，故障回路就會(huì )產(chǎn)生故障電流Id，當故障電流流過(guò)保護電器時(shí)，保護電器跳閘，斷開(kāi)故障回路。但是路燈供電距離一般都比較長(cháng)，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(dòng)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(jiǎn)單的分析。

當路燈低壓配電系統采用TN-S時(shí)，發(fā)生接地故障如下圖3所示：

圖3

假設路燈供電距離為800米，由于路燈供電電纜較長(cháng)，電壓損失較大，并考慮到電纜機械強度的要求，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(cháng)延時(shí)整定值Iset1設為32A。查《建筑電氣常用數據》04DX101-1得線(xiàn)纜電阻為1.359Ω/km，忽略線(xiàn)纜電抗，則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω，ZPE=1.359x0.8=1.0872Ω，設RA=4Ω，RB=4Ω：

Id=UO/[ZL+ZPE//（RA+RB）]=220/[ZL+ZPE//（4+4）]=107.6A。

式中：ZL—相線(xiàn)阻抗ZPE—PE線(xiàn)阻抗RA—保護接地電阻RB—系統接地電阻。

UO—相對地電壓Id—接地故障電流。

斷路器瞬動(dòng)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(shí)斷路器不會(huì )動(dòng)作。所以加設剩余電流動(dòng)作保護器RCD才能確保斷路器可靠動(dòng)作，切斷供電回路。

當路燈低壓配電系統采用TT系統時(shí)，發(fā)生接地故障如下圖4所示：

圖4

同樣假設路燈供電距離為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(cháng)延時(shí)整定值Iset1設為32A。查《建筑電氣常用數據》04DX101-1得線(xiàn)纜電阻為1.359Ω/km，忽略線(xiàn)纜電抗，則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω，設RA=4Ω，RB=4Ω:Id=UO/（ZL+RA+RB）=220/（1.0872+4+4）=24.2A。

根據《剩余電流動(dòng)作保護裝置安裝和運行》GB13955-2005第4.2.2.2條TT系統的電氣線(xiàn)路或電氣設備裝設剩余電流保護裝置作為防電擊事故的保護措施。路燈回路設帶剩余電流動(dòng)作保護的斷路器，動(dòng)作電流30mA，動(dòng)作時(shí)間＜0.1S，當發(fā)生接地故障時(shí)，剩余電流動(dòng)作保護器能及時(shí)可靠的切斷供電回路，保證人身安全。

由此可見(jiàn)，TT系統要比TN-S系統發(fā)生電擊事故的概率低很多?！冻鞘械缆氛彰髟O計標準》CJJ45-2015第6.1.8道路照明配電系統的接地形式應采用TT系統或TN-S系統。規范并未強制要求使用TT系統，很多設計人員在設計中使用TN-S系統，由于路燈安裝在室外條件，路燈供電回路斷路器容易誤動(dòng)作，供電回路保護開(kāi)關(guān)也未設剩余電流動(dòng)作保護裝置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系統則更加安全可靠，即使發(fā)生接地故障時(shí)，保護開(kāi)關(guān)未動(dòng)作，故障也不會(huì )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(huì )導致人身電擊事故。

4確保路燈質(zhì)量，滿(mǎn)足路燈防護等級要求

路燈安裝在戶(hù)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、性能指標不應于Q235-A。燈桿表面均應采用熱鍍鋅防腐、噴塑工藝。燈桿焊接連續焊通，不允許點(diǎn)焊、虛焊、漏焊。燈桿表面噴塑處理，處理后要求表面色澤一致，應無(wú)脫落現象，表面噴塑保持期不應小于10年。燈桿的所有連接部件為不銹鋼材料，有防止挑臂轉動(dòng)的措施。

燈具的防護等級不應低于IP65，燈具效率應大于75%。燈體金屬構件應進(jìn)行防腐處理，燈具配備防墜落裝置及散熱措施。透明罩應采用高強度聚碳脂復合材料或高強度鋼化玻璃。燈具的機械強度、耐熱性能、電氣絕緣性能滿(mǎn)足《燈具部分：一般安全要求與試驗》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安科瑞路燈安全用電平臺介紹

5.1平臺架構

對路燈控制箱進(jìn)行監測，通過(guò)監測路燈線(xiàn)路的電流和電壓值來(lái)判斷路燈的工作情況

直接接入ARCM310儀表，監控每個(gè)路燈的電壓、電流等電參量進(jìn)行預警和報警，也可設置定時(shí)通斷時(shí)間并遠程控制路燈通斷

5.2平臺介紹

安科瑞路燈安全用電監測預警系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域路燈的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測。安全用電通過(guò)監測路燈線(xiàn)路的電流和電壓值來(lái)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)行監測和預警，預警信息通過(guò)手機APP推送，****，語(yǔ)音電話(huà)和郵件等，時(shí)間到達責任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。平臺也可以設置開(kāi)合閘時(shí)間，每天定時(shí)控制路燈控制器的啟動(dòng)和關(guān)閉。

1.監測路燈的開(kāi)閉，使用時(shí)長(cháng)，非工作時(shí)間開(kāi)啟，或開(kāi)啟時(shí)間過(guò)短，則進(jìn)行預警；

2.監測路燈的電流電壓工作狀態(tài)，可以分級設置預警值和報警值，當超出閾值范圍時(shí)進(jìn)行預警和報警，

3.判斷路燈功率和線(xiàn)路損耗，當電流超出閾值范圍時(shí)進(jìn)行預警；

4.可以設置路燈的異常個(gè)數，超出異常個(gè)數進(jìn)行預警通知；

5.對路燈回路的漏電流和導線(xiàn)溫度進(jìn)行監測，如果漏電過(guò)大，線(xiàn)纜溫度過(guò)高則進(jìn)行預警或報警；

6.可以設置開(kāi)合閘時(shí)間，定時(shí)對路燈控制器進(jìn)行操作，觸發(fā)頻率可以設置成一次或者每天。

7.多種開(kāi)關(guān)燈執行方案設定，可設置普通（平時(shí)）方案、周末方案、節（假）日方案、臨時(shí)方案，并可設定方案執行的方式和優(yōu)先級；

8.自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈管理可選擇定時(shí)模式、按季節變化的日出日落自動(dòng)跟隨模式、光照度輔助開(kāi)關(guān)燈模式；

9.能夠自動(dòng)進(jìn)行亮燈率計算，形成亮燈率報表首頁(yè)

消息提醒顯示需要處理的任務(wù)及報警消息

隱患統計以曲線(xiàn)圖的方式展示當月隱患數量

地圖顯示相關(guān)點(diǎn)位

監控模塊提供數據監控監控功能，包含大數據調度和統計。

地圖顯示

設備監控可以按監控設備識別號、項目篩選，顯示設備識別號、設備詳情、設備實(shí)時(shí)數據點(diǎn)擊“設備”后進(jìn)入設備實(shí)時(shí)數據頁(yè)面?？刹榭礆v史曲線(xiàn)，巡檢記錄，報警信息，控制日志和、視頻監控

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(xiàn)監控裝置是針對0.4kV以下的TT、TN系統設計的智能電力裝置，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(wú)線(xiàn)通訊功能，通過(guò)對配電回路的剩余電流、導線(xiàn)溫度等火災危險參數實(shí)施監控和管理。

應用：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、文教衛生、金融、電信等

ARCM310功能：ARCM310智慧用電在線(xiàn)監控裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置）是針對0.4kV以下的TT、TN系統設計的智能電力裝置，具有單相交流電測量、漏電監測、溫度監測、內控開(kāi)合閘以及RS485通訊或GPRS無(wú)線(xiàn)通訊功能，通過(guò)對配電回路的剩余電流、導線(xiàn)溫度等火災危險參數實(shí)施監控和管理。

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，數字化，網(wǎng)絡(luò )化于一身，是建筑監控裝置預防監控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。作為一種先進(jìn)的智能化、數字化的采集元件，該裝置已廣泛應用于學(xué)校、醫院、商場(chǎng)、銀行、古建筑等眾多場(chǎng)所。

ARCM310圖片

GSM400-4G功能：AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠程無(wú)線(xiàn)數據采集設備，采用嵌入式設計，內嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)采用了功能強大的微處理芯片，配合內置看門(mén)狗，性能可靠穩定。

本產(chǎn)品提供標準RS485數據接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機等設備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設備的數據采集，并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊，

GSM400-4G圖片

5.5用戶(hù)體驗

5.6現場(chǎng)安裝

6結語(yǔ)

經(jīng)上述分析，正確選擇路燈低壓供電系統接地形式與保障路燈燈桿、燈具質(zhì)量是保障路燈安全可靠運行的關(guān)鍵。TT形態(tài)較TN-S系統更加安全可靠，路燈設計是應盡量使用TT系統，減少電擊發(fā)生概率。只有保證了路燈安全可靠的運行才能更好的發(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。