谈室外照明电气安全
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2006年9月 第l7卷第3期 照明工程学报 ZHA0MING G0NGCHENG XUEBA0 Sep. 2006 Vo1.17 No.3
徐 华
(清华大学建筑设计研究院,北京100084)
摘要:文章从室外照明接地系统、电击防护、接地电阻、剩余电流保护等方面,论述了室外照明电气安全措施。 关键词:室外照明;电气安全;接地系统;电击防护
Electrical Safety for Outdoor Lighting
XU Hua
(School ofArchitecture Tsinghua University,Be0"/ng 100084)
Abstract
From these aspects,earthing system,protection against electric shock,earthing resistance,residual current protection etc.,this paper describes some electrical safety measures for outdoor lighting. Key words:outdoor lighting;electrical safety;earthing system;protection against electric shock
室外照明场所,包括道路、停车场、公园、公 共场所、水景、名胜古迹的照明和泛光照明等;它 也适用于室外与其他设施组合成一体的照明,如电
话亭、公共汽车避雨亭、广告牌、城市地图牌、路 标牌等的照明。室外照明不仅能够反映经济发展程
度,还能促进旅游,提升城市形象,因此,室外照 明发展较快,人们往往比较重视照明效果,而电气
安全问题越来越突出,电气故障甚至人身电击事故 时有发生,笔者就此谈谈自己的看法,希望能起到
抛砖引玉的作用。
配电系统接地型式
室外照明灯具安装于户外,一般不具备等电位
联结的条件,又需承受种种不利的气候影响,如风
吹、日晒、雨淋等,很容易使灯具受机械损伤和绝 缘下降而导致事故发生。它暴露于公众场所,又无
等电位联结,当采用TN系统供电时,由于所有灯 具的金属外壳都是通过PE线或PEN线互相连通的, 当某台灯具发生接地故障时,其故障电压可沿PE
线或PEN线传至其他灯具上,在户外因无等电位联 结很易导致电击危险,故不应采用TN系统而应采 用1Tr接地系统。为此户外灯具需专门设置接地极引
出单独的PE线接灯具的金属外壳,以避免由PE线 引来别处的故障电压。
安装于建筑物本体上,并直接由该建筑物内部 电源供电的照明装置,每个灯具设单独的接地极也
不可能,因此不采用1Tr接地系统,配电系统的接地
形式应与该建筑物的接地形式一致,目前建筑物内部 配电系统接地型式一般采用TN.S系统,对于固定在
建筑物外或安装于建筑物屋顶、平台上的照明装置, 具备等电位联结条件,因此可采用TN.S系统供电。
2电击防护措施
电击防护措施包括直接接触电击防护、间接接 维普资讯 http://www.cqvip.com 第l7卷第3期 徐华:谈室外照明电气安全 37
触电击防护。 直接接触电击系指人体与正常工作中的裸露带
电部分直接接触而遭受的电击。其主要防护措施如
下: (1)将裸露带电部分包以适合的绝缘。 (2)设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电
部分接触。 2.2 TI"系统的防护
TT系统发生接地故障时,故障电路内包含有电
气装置外露导电部分保护接地的接地电阻和电源处
系统接地的接地电阻。由于两个接地点之间无联系, 与'IN系统相比,1rr系统故障回路阻抗大,故障点 未被熔焊而呈现接触电阻,其阻值难以估算,故障
电流小。保护电器的动作特性应符合下式要求: (3)设置阻挡物以防止无意地触及带电部分。laR ≤50V (4)把带电部分置于伸壁范围(为2.5m)以 式中 RA——外露可导电部分接地电阻,n; 外。 (5)用剩余电流保护器作附加防护,此措施为
直接接触防护的额外措施。 间接接触电击防护是因绝缘损坏致使相线与PE 线、外露导电部分、外部导电部分以及大地间的短 路称为接地故障。这时原来不带电压的电气装置外 露导电部分或外部导电部分将呈现故障电压。人体 与之接触而招致的电击称之为间接接触电击。
直接接触电击防护通过设备选择、安装、布置、 线路敷设等措施很容易达到。间接接触电击防护措 施主要有自动切断电源、接地和等电位联结等、用 Ⅱ类设备和等效的绝缘、电气分隔等,而自动切断
故障电路是最常用的方法。 2.1'IN系统自动切断电源的防护 TN系统的接地故障为金属性短路时,为防电击 其保护电器的动作特性应符合下式要求:
z sl ≤Uo
式中z ——接地故障回路阻抗,Q,它包括故障电
流所流经的相线、PE线和变压器的阻 抗,故障处因被熔焊,不计其阻抗;
, ——保证保护电器在允许切断接地故障回路
时间内自动切断故障电路的动作电流,
A;
。——相线对地标称电压,即220V。
TN系统的接地故障多为金属性短路,故障点被
熔焊,故障电流较大,可利用原来作过负荷保护和 短路保护的过电流保护电器(熔断器、低压断路器)
及时动作兼作接地故障保护。但在某些情况下,如
线路长,导线截面小的情况,过电流保护电器常不 能满足切断故障电路时间的要求,则采用漏电保护
器作专门的接地故障保护最为有效。对于室外照明, 条件复杂,环境恶劣,一般线路也较长,因此应采
用剩余电流保护器保护。 I ——使保护电器在规定时间内可靠动作的电
流,A,此规定时间对固定式设备为5s,
对手握式或移动式设备为表1中的值。 表1 Tr系统内手握设备允许最大断电路时间
当接地故障的保护电器采用剩余电流保护器时,
,d为剩余电流保护器的额定动作电流, ;当采用瞬
时动作的低压断路器时,为断路器瞬动过电流脱扣
器整定电流的1.3倍;由于1Tr系统的故障电流不易 准确地计算,长延时过电流保护的,d值实际上难以
确定,而1rr系统的故障电流较小,过电流保护常难 以满足灵敏度要求,因此在Tr系统中应采用剩余电
流保护器作接地故障保护。
3 剩余电流保护器额定动作电流
值的确定
根据电流通过人体的效应(IEC60479)中时间/
电流区域划分,在间接接触保护措施中,采用剩余
电流保护器保护,漏电动作电流为30 mA时,持续 时间可以无穷大,漏电动作电流为100 mA时,基本 上对应于允许最大接触时间为0.4s,在0.4s内切断
线路是安全的。户外场所,线路泄漏电流较大,使
用30 mA时,尽管对防触电是较安全的,但容易引
起误动作,因此选用漏电动作电流为100—uA。
对于室外与其他设施组合成一体的照明装置 (如电话亭、公共汽车避雨亭、广告牌、城市地图
牌、路标牌)推荐使用剩余动作电流不大于30mA
的剩余电流保护器保护,这些照明装置,关掉照明
不会对人员安全产生较大影响,在漏电时被切断供 维普资讯 http://www.cqvip.com 38 照明工程学报 2006年9月
电更为安全。另外,这种保护电器还可提供直接接
触电击的保护的辅助保护。 根据具体情况,漏电保护可作用于报警或跳闸,
如道路照明等重要场所可报警不跳闸。
4接地极及接地电阻
对于室外灯具采用 rr接地系统型式,室外灯具 宜单独设置接地极并与电源侧接地装置分开。关于
接地电阻,采用剩余电流保护器保护,其额定漏电 动作电流为100mA,则L=0.1A,一般场所内U。=
50V,R≤U。/L=50/0.1=5001"),同时可触及的外露
导电部分和外部导电部分之间的电阻在此种情况下 小于5001")时,即可满足安全要求。如果是潮湿场
所U =25V,则R≤U/I =25/0.1=2501")。如果采
用断路器保护,如采用整定值为16A的断路器,其 瞬动电流脱扣器整定电流为160A,则L=1.3 X 160
=208A,一般场所内U】=50V,R≤U】/,口=50/208 =0.241"),同时触及的外露可导电部分和外部导电
部分之间的电阻在此种情况下小于0.241")时,才能
满足安全要求。由此可见,对于rI1’系统,在同一场 所内由于采用不同的过流保护电器,对电阻值的要
求是不同的,而采用熔断器、断路器保护,要求接
地电阻很小,并且随开关整定值不同而不同,在实 际中也很难实施。如果采用剩余电流保护器对线路
保护,由上述计算可知,潮湿场所接地电阻小于 2501")可满足安全要求,接地电阻很容易做到。
5用Ⅱ类设备或等效的绝缘
对于环境恶劣,不易保证安全的情况下,可以
采用Ⅱ类设备或等效的绝缘,此时不应设置PE线, 且灯具的可导电部分不应有意地接地。(如果布线系
统的金属外层是用绝缘材料和灯具的导电部分隔开, 就可认为已满足Ⅱ类设备的保护要求)。室外灯具按 防电击措施分类见表2:
表2室外灯具按防电击措施分类及其应用
6室外水景照明安全
室外水景照明越来越多,由于人体在潮湿场所, 阻抗下降,安全要求更高,水景一般有嬉水池、瀑 布、喷水池等。这些水景基础多采用混凝土构建, 通用有效的安全措施是做局部等电位联结,具体做
法可参见国家标准设计图集《等电位联结安装》 02D501--2。其他措施简述如下: 6.1嬉水池是人体允许进入池内的,与游泳池相
似,其防电击要求如下: ①在0区内只允许用12V及以下隔离特低电压
供电,其隔离变压器应在0区、1区和2区以外。 ②电气设备至少应具备以下的防水等级:0区内 为IPX8;1区、2区内为IPX5。
③电气线路应采用非金属护套或非金属套管的
双重绝缘线路,在0区及1区内不允许安装接线盒。 嬉水池区域划分见图1。
图1嬉水池区域划分 维普资讯 http://www.cqvip.com 第l7卷第3期 徐华:谈室外照明电气安全 39
6.2喷水池在电源未切断前人体是不允许进入喷水 池内的(包括涉水),否则应按照嬉水池的要求来处
理。其防电击要求如下:
图2喷水池区域划分
①当采用50V及以下的特低电压(SELV)供电
时,其隔离变压器应设置在0区和1区以外; ②当采用220V供电时,应采用隔离变压器或装 设额定动作电流不大于30mA的剩余电流保护器。 ③当采用隔离变压器供电时,每一隔离电源
(一台变压器或一个二次绕组)只供给一台电气设
备,如向多台设备供电,设备金属外壳间应采用与 相线同截面的导线连通。
④水下电缆应远离水池边缘,在水池内它应尽
量以最短捷的路径接至设备。在1区内应穿绝缘管 保护。允许在喷水池内装用接线盒,但要求和电缆
套管做丝扣连接,并采取密封防水措施。喷水池区 域划分见图2。
总之,注重人们生活品质的提高,应以人们的 安全为基础,室外照明的标准、规范在不断完善, 电气安全内容是很重要的方面,应当引起足够重视。
参 考 文 献
[1] 《建筑物的电气装置第4—41部分:安全防护电 击防护》.GB16895.2l一20o4 [2] 《建筑物电气装置一特殊装置或场所的要求一游 泳池和其他水池》.GB16895.19—2o02 [3] 《工业与民用配电设计手册》.第三版.中国电 力出版社.2005.10