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