淺談剩余電流繼電器在道路照明TT接地系統(tǒng)中的應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】為解決市政道路照明的故障保護問題，對某市政道路進行工程設(shè)計實例分析。針對采用TT接地系統(tǒng)的市政照明供電線路，結(jié)合不同的故障類型的短路計算結(jié)果，對斷路器額定電流進行整定，并進行靈敏度校驗，驗證了采用微型斷路器配合剩余電流保護裝置（RCD），能有效實現(xiàn)市政照明線路的短路保護和防觸電保護，滿足工程實踐要求。

【關(guān)鍵詞】照明；故障保護；TT系統(tǒng)；

0引言

隨著我國城市化進程的發(fā)展，市政照明作為市政公共標準配套設(shè)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(shè)項目中，照明系統(tǒng)具有供電線路很長，負荷分散的特點[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(shè)置照明配電系統(tǒng)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(shè)置方式與系統(tǒng)的接地形式密不可分[3]。低壓照明系統(tǒng)的接地形式包含TT、TN、IT系統(tǒng)。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(tǒng)[4，5]，且《城市道路照明設(shè)計標準（CJJ45—2015）》[6]第6.1.8條已規(guī)定，道路照明配電系統(tǒng)應(yīng)采用TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)。在TT系統(tǒng)中，采用專門的PE線，把控制箱和燈桿接地*連成接地網(wǎng)絡(luò)，但與變壓器中性點不連接。鑒于TT系統(tǒng)擁有安全、可靠性比較高的特點[7]，本文針對某市政道路采用TT系統(tǒng)的故障保護進行工程實例分析。

2工程實例分析

2.1計算條件

根據(jù)某市政道路的建設(shè)條件，經(jīng)設(shè)計，該工程的照明系統(tǒng)如圖1所示，采用TT接地系統(tǒng)，以2#回路進行分析，系統(tǒng)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型，應(yīng)選用不同的保護方式；針對相間短路、相零短路和過負荷等故障或不正常的運行狀態(tài)，可在QF1~QF4選用微型斷路器進行保護。當(dāng)選用B型脫扣特性的斷路器時，瞬時脫扣范圍為3~5In，為滿足保護要求，根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)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(shè)備進行選型和整定時需同時考慮線路負荷和短路電流，因此，參考文獻[8]表9.4的電纜參數(shù)，對圖1中1~4#回路的負荷計算和短路計算結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1的計算結(jié)果，選用4個供電回路均可選用In=25A的斷路器可滿足選型要求。

間接接觸保護：當(dāng)TT系統(tǒng)發(fā)生碰殼故障時，如圖2所示TT系統(tǒng)的接地故障回路阻抗如下：Zs=Rph+RA+RB（3）式中：Rph為相線阻抗，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。大量實踐經(jīng)驗表明，系統(tǒng)沿供電線路通長敷設(shè)一條φ12熱鍍鋅圓鋼作為水平接地體，RB一般不大于4Ω，根據(jù)文獻[9]，RA通常不大于4Ω，取RA=RB=4Ω。

此時，接觸電壓Ua和故障電流Ik0為：

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

根據(jù)文獻[8]表11.7-16，35mm2聚乙烯絕緣電纜的泄漏電流為33mA/km，同時在所有路燈的導(dǎo)線分接頭處、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2#照明回路的固有泄露電流為：

由于RCD的動作電流I△n應(yīng)大于正常泄露電流I△0的2倍[8]，而RCD的剩余不動作電流的優(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(dāng)接觸電壓為50V時，泄露電流為I△=U0RA=540VΩ=12.5A，遠大于RCD額定電流，RCD能可靠斷開，從而保護行人安全。

3安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹

安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)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(tǒng)配電線路，用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀

3.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動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，額定剩余動作電流可設(shè)定，*限不驅(qū)動時間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試"、“復(fù)位"功能；

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

3.2技術(shù)指標

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術(shù)指標

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標

3.3選用說明

剩余電流動作繼電器在應(yīng)用時應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。

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

實際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩余電流判斷是否驅(qū)動斷路器動作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用

ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應(yīng)用

3.4注意事項

當(dāng)采用剩余電流動作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

?額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA；

?額定電流不超過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護器（RCD）：

?供一般人員使用的電源插座回路；

?室內(nèi)移動電氣設(shè)備；

?人員可觸及的室外電氣設(shè)備。

?剩余電流動作保護器（RCD）不應(yīng)作為*一的保護措施；

?采用剩余電流動作保護器（RCD）時應(yīng)裝設(shè)保護接地導(dǎo)體（PE）。

4結(jié)語

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

參考文獻

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[7]低壓配電設(shè)計規(guī)范：GB50054—2011[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[8]劉屏周.工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊（第四版）[M].北京：中國電力出版社，2016.

[9]城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程：CJJ89—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，

2012.

[10]剩余電流動作保護電器（RCD）的一般要求：GB/T6829—2017[S]

[11]蔡浩然.道路照明采用TT接地系統(tǒng)的故障保護.

[12]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.06版

作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。