淺談剩余電流繼電器在道路照明TT接地系統中的應用

【摘要】為解決市政道路照明的故障保護問(wèn)題，對某市政道路進(jìn)行工程設計實(shí)例分析。針對采用TT接地系統的市政照明供電線(xiàn)路，結合不同的故障類(lèi)型的短路計算結果，對斷路器額定電流進(jìn)行整定，并進(jìn)行靈敏度校驗，驗證了采用微型斷路器配合剩余電流保護裝置（RCD），能有效實(shí)現市政照明線(xiàn)路的短路保護和防觸電保護，滿(mǎn)足工程實(shí)踐要求。

【關(guān)鍵詞】照明；故障保護；TT系統；

0引言

隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，市政照明作為市政公共標準配套設施之一，其供電安全和故障保護措施受到日益高度的重視[1]在道路建設項目中，照明系統具有供電線(xiàn)路很長(cháng)，負荷分散的特點(diǎn)[2]。路燈多為金屬燈桿，且與不特定人群有頻繁接觸，一旦燈桿漏電，將有可能發(fā)生觸電事故，因此，合理設置照明配電系統的故障保護*為重要。

1道路照明接地形式的選擇

道路照明故障保護的設置方式與系統的接地形式密不可分[3]。低壓照明系統的接地形式包含TT、TN、IT系統。已有大量研究表明，IT、TN-C、TN-C-S接地方式不適用于市政照明系統[4，5]，且《城市道路照明設計標準（CJJ45—2015）》[6]第6.1.8條已規定，道路照明配電系統應采用TT系統或TN-S系統。在TT系統中，采用專(zhuān)門(mén)的PE線(xiàn)，把控制箱和燈桿接地*連成接地網(wǎng)絡(luò )，但與變壓器中性點(diǎn)不連接。鑒于TT系統擁有安全、可靠性比較高的特點(diǎn)[7]，本文針對某市政道路采用TT系統的故障保護進(jìn)行工程實(shí)例分析。

2工程實(shí)例分析

2.1計算條件

根據某市政道路的建設條件，經(jīng)設計，該工程的照明系統如圖1所示，采用TT接地系統，以2#回路進(jìn)行分析，系統的路燈配電如圖2所示。

2.2保護分析

不保同護的分故析障類(lèi)型，應選用不同的保護方式；針對相間短路、相零短路和過(guò)負荷等故障或不正常的運行狀態(tài)，可在QF1~QF4選用微型斷路器進(jìn)行保護。當選用B型脫扣特性的斷路器時(shí)，瞬時(shí)脫扣范圍為3~5In，為滿(mǎn)足保護要求，根據《低壓配電設計規范（GB50054—2011）》[7]的第6.2.4和6.3.3條，有：

Ik.min≥1.3×5In=8.5In（1）

In≥IB（2）

式中：IB-回路的計算電流；Ik.min-線(xiàn)路末端的*小短路電流；In-B型脫扣特性斷路器額定電流。由式（1）、（2）知，對保護設備進(jìn)行選型和整定時(shí)需同時(shí)考慮線(xiàn)路負荷和短路電流，因此，參考文獻[8]表9.4的電纜參數，對圖1中1~4#回路的負荷計算和短路計算結果如表1所示。

根據表1的計算結果，選用4個(gè)供電回路均可選用In=25A的斷路器可滿(mǎn)足選型要求。

間接接觸保護：當TT系統發(fā)生碰殼故障時(shí)，如圖2所示TT系統的接地故障回路阻抗如下：Zs=Rph+RA+RB（3）式中：Rph為相線(xiàn)阻抗，其中2#照明回路Rph=0.502Ω；RA、RB分別為電源工作接地電阻和路燈保護接地電阻。大量實(shí)踐經(jīng)驗表明，系統沿供電線(xiàn)路通長(cháng)敷設一條φ12熱鍍鋅圓鋼作為水平接地體，RB一般不大于4Ω，根據文獻[9]，RA通常不大于4Ω，取RA=RB=4Ω。

此時(shí)，接觸電壓Ua和故障電流Ik0為：

式中：U0為系統單相電壓，取220V。由于故障電流Ik0遠小于斷路器的可靠動(dòng)作電流（8.5In），斷路器不跳閘，而接觸電壓Ua高達103.5V，此時(shí)人體一旦接觸燈桿，將遭受電擊。因此針對間接接觸保護，需增設瞬時(shí)動(dòng)作的剩余電流保護裝置（RCD），防止觸電事故發(fā)生。RCD整定時(shí)，應考慮躲開(kāi)線(xiàn)路正常運行時(shí)的*大泄露電流，避免誤動(dòng)作，同時(shí)保證足夠的靈敏度。

根據文獻[8]表11.7-16，35mm2聚乙烯絕緣電纜的泄漏電流為33mA/km，同時(shí)在所有路燈的導線(xiàn)分接頭處、燈具處均有泄露電流，分別按1mA和0.1mA考慮，因此，正常運行時(shí)2#照明回路的固有泄露電流為：

由于RCD的動(dòng)作電流I△n應大于正常泄露電流I△0的2倍[8]，而RCD的剩余不動(dòng)作電流的優(yōu)選值為0.5I△n[10]，因此0.5I△n≥2I△n▲I△n≥4I△n=211.2mA，可選取RCD的額定電流為0.5A。靈敏度校驗：當接觸電壓為50V時(shí)，泄露電流為I△=U0RA=540VΩ=12.5A，遠大于RCD額定電流，RCD能可靠斷開(kāi)，從而保護行人安全。

3安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹

安科瑞ASJ系列剩余電流動(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統配電線(xiàn)路，用來(lái)對電氣線(xiàn)路進(jìn)行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設備損壞和電氣火災事故，也可用來(lái)對人身觸電危險提供間接接觸保護。

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器

ASJ60系列剩余電流監測儀

3.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測量，剩余電流越限報警指示，額定剩余動(dòng)作電流可設定，*限不驅動(dòng)時(shí)間可設定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試”、“復位”功能；

ASJ60系列剩余電流監測儀具有以下功能：16路剩余電流監測，1路預警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動(dòng)重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。

3.2技術(shù)指標

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標

ASJ60系列剩余電流監測儀技術(shù)指標

3.3選用說(shuō)明

剩余電流動(dòng)作繼電器在應用時(shí)應注意低壓系統的接線(xiàn)型式。

其余接線(xiàn)型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線(xiàn)誤動(dòng)作或者不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應根據主回路的額定電流為參考選擇，

實(shí)際應如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過(guò)測量剩余電流判斷是否驅動(dòng)斷路器動(dòng)作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用

ASJ60剩余電流監測儀典型應用

3.4注意事項

當采用剩余電流動(dòng)作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時(shí)，應符合下列規定：

?額定剩余電流動(dòng)作值不應大于30mA；

?額定電流不超過(guò)32A的下列回路應裝設剩余電流動(dòng)作保護器（RCD）：

?供一般人員使用的電源插座回路；

?室內移動(dòng)電氣設備；

?人員可觸及的室外電氣設備。

?剩余電流動(dòng)作保護器（RCD）不應作為*一的保護措施；

?采用剩余電流動(dòng)作保護器（RCD）時(shí)應裝設保護接地導體（PE）。

4結語(yǔ)

通過(guò)對某工程實(shí)例應用進(jìn)行分析，市政照明在采用TT接地系統的情況下，使用微型斷路器配合剩余電流保護裝置（RCD），可有效實(shí)現供電線(xiàn)路的短路保護和防觸電保護，但保護性能仍受供電線(xiàn)路長(cháng)度的影響較大。針對不同的情況合理選擇設備參數，嚴格執行相關(guān)規范標準，在電氣設計工作中至關(guān)重要，實(shí)現對城市道路照明系統的合理設計，*大限度發(fā)揮其在城市發(fā)展建設中的重要作用。