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漏电断路器在路灯低压配电系统中的正确选择与应用

  以前,路灯低压配电线路的接地故障一般采用接地保护或接零保护,但其可靠性均较差。近二年来,我们按照新规范的要求,用漏电断路器来保护路灯低压配电线路,取得了较好的效果。

接地保护或接零保护的可靠性均较差

  路灯低压配电系统的特点,一是配电半径长(一般要几百米,甚至上千米);二是用电负荷分散;三是行人触及的可能性大,这种系统发生三相或二相断路,一般用熔断器或断路器即可自动切断电源。但对接地故障,由于线路较长,故障电流较小,常规的保护装置就无法切断或无法很快的切断故障线路,行人一旦接触,发生电击的危险就很大。

  在TT接地系统中,过去都采用接地保护,即将金属灯柱及座箱等接地,此时若发生接地故障,其接地电流Id =Vro +rd

  式中:V为电源电压 ro为电源处接地电阻 rd为灯柱处接地电阻

  若ro =Rd=4Ω 则Id =220/4+4=22.5A

  这个故障电流通常还不足以使熔断器或断熔器动作或迅速动作。这样灯柱座箱对电压Vd =Id = rd/ ro+ rd ,当rd = ro时,Vd =V/2=110V。这个电压足以使触及的行人发生电击。

  在TN接地系统中,过去都采用接零保护,即将金属灯柱及座箱等与系统的PE线或PEN线相接,此时若发生接地故障,其接地电流Id =V/Zo 。式中Zo为"相一零回路"阻抗。对于路灯常用的小截面电缆,其值一般为每千米1欧姆左右。故理论上Id可达到百安培。但实际上接地故障处往往不是金属性连接,若考虑其接触电阻,实际的接地电流要远远小于上述计算值。当然线路的保护装置也就很难可靠动作。灯柱及座箱上就会长时间带有危险电压,并且这种电压还可能通过PE线或PEN线传到该系统的所有灯柱和座箱。从某种意义上讲,其危及的面会更广。

 

新规范对接地故障保护提出了更严要求

  为了防止发生人身电击,1996年出版的《低压配电设计规范》(中华人民共和国国家标准GB50054-95-以下称《新规范》,参照国际电工委员会标准IEC479-1的规定和一些先进国家的规定,对防间接电击保护(即用于防止触及故障情况下带电的电气线路和设备外壳引起的伤亡事故的保护)作出了更为严格的规定。《新规范》规定"正常环境,人身电击安全电压限值(U1)为50V"。"配电线路的接地故障保护,其切断故障回路的时间不宜大于5S"。显然原来常用的熔断器及断路器有就很难满足上述要求,而只有采用漏电断路器才有可能。

  有一点要说明的是,《新规范》第4、4、12条要求"TT系统配电线路内由同一接地故障保护电器保护的外露可导电部分,应用PE线连接至共用的接地极上。"但其P66页的说明上又?quot;做到这点实际上可能遇到困难,因此本条不作硬性规定"。对此,我们的观点是可以不用设置专用的PE线来将各灯柱连成一体,因为在每根灯柱处打一接地极已完全能满足要求,这笔 PE线的投资完全可以省下来。

漏电断路器的选用

  原有的保护方式已无法实现《新规范》担出的要求,而漏电断路器又很灵敏(一般漏电额定电流为几十毫安到几百毫安即可动作),动作又很迅速(动作时间为零点零碎几秒到零点几秒)。应用在路灯系统上是否能可靠运行呢?对此,我们一开始也信心不足的。但通过二年的实践我们认为只要严格选用和正确安装,漏电断路器是完全可以保护路灯系统正常运行的。

  目前广泛采用的漏电断路器都是电流动作型的。正常时通过漏电断路器各相电流的向量和为零(理论上讲为零,实际上为一数值很小的正常泄漏电流)。当线路发生接地故障时、设备因绝缘损坏而漏电时或人体触及带电体时,漏电断路器检测到的各相电流向量和就不为零,此值只要大于断路器的额定漏电电流,断路器就会很快断开故障回路。

 

  漏电断路器按结构又有电磁式和电子式之分,二者各有优、缺点。按极数分,通常有单极二线,二术三线及三级四线。其额定电流Io一般为6~63A,预定漏电电流IΔo目前国内有30mA、100 mA、300 mA三种。其动作时间为百分之几秒到十分之几秒,如奇胜产品br> 漏电电流 0.5IΔo 1IΔo 2IΔo 5IΔo动作时间 t>∞ t≤0.3s t≤0.15s t≤0.05s具体选用时需遵循以下几个原则。

  1、一定要选用质量较好的漏电断路器。目前国内市内上漏电断路器的产品很多,有国产的, 有合资的,也有进口的,在选用时一定要注意。

  2、漏电断路器的额定脱扣电流(Io)一般选为大于等于正常动作电流的1.3倍为宜(此时即可躲过气体放电灯的起动过程)。

  3、漏电断路器的额定漏电不动作电流(IΔo)一般要大于系统正常泄漏电流的2倍。因为一般漏电断路器的额定漏电不动作为0.5Δo。

  根据资料介绍和我们实际测量,路灯控制箱分支回路的正常泄漏电流一般为十几毫安。所以我们目前选用的是中外合资通用奇胜公司产的E4CB系列小断路器和 E4EL系列漏电附件组合而成的漏电断路器,其Io可从2A~63A,IΔo有30mAt100mA二种,我们选用的是IΔo=100mA。这里需特别提清注意的是,对IΔo=30mA的产品由于系统正常泄漏电流已接近或超过0.5 IΔo,运行中易误动,建议不要采用。目前国内市场上只有奇胜产品有IΔo=100mA的。

  4、选择正确的安装部位。在路灯控制箱内安装漏电断路器应装在各分支回路上,千万不要装在总干线上。因为在总干线上的正常泄漏电流是各分支回路的和,其数值较大,将使漏电断路器无法正常工作。再则各分支回路有电保护后,总干线也无必要再设此保护。

 

  5、接线要正确。漏电断路器选择正确只是第一步,如果施工时接线错误,也将无法投运。具体要注意以下几点:

  ①不论是TN系统还是TT系统,几是带电载流导体(N线为载流导体)必须穿过漏电断路器,而保护线PE则不允许穿过。

  ②经过漏电断路器的N线必须对地绝缘良好。

  ③相邻回路的零线千万不要接错,否则无法投运。

  6、对TT系统每根灯柱处需做接地。其接电阻应附合Rd?IΔo≤50V式中Rd为接地体的接地电,IΔo为漏电断路器的额定漏电电流,若IΔo=100mA。按上式计算Rd≤10Ω。因为在苏州地区一般打一根接地极就可达到上述要求。

  7、对TN系统建议不设专用PE线,而采取局部TT系统的方式。即象TT系统一样,在每根灯柱处做接地,而不设专用保护线PE将所有灯柱连接起来再做接地。这样一方面可节省投资,另一方面也更安全可靠。

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