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題，對某市政道路進行工程設計實例分析。針對采用TT接地系統的市政照明供電線路，結合不同的故障類型的短路計算結果，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。

【關鍵詞】照明；故障保護；TT系統；

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(guī)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，采用專門的PE線，把控制箱和燈桿接地*連成接地網絡，但與變壓器中性點不連接。鑒于TT系統擁有安全、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

根據某市政道路的建設條件，經設計，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型，應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《低壓配電設計規(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，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TT系統發(fā)生碰殼故障時，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。大量實踐經驗表明，系統沿供電線路通長敷設一條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，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備損壞和電氣火災事故，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定，*限不驅動時間可設定，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(jiān)測儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測，1路預警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。

3.2技術指標

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術指標

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術指標

3.3選用說明

剩余電流動作繼電器在應用時應注意低壓系統的接線型式。

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根據主回路的額定電流為參考選擇，

實際應如圖所示，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動斷路器動作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用

ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應用

3.4注意事項

當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，應符合下列規(guī)定：

?額定剩余電流動作值不應大于30mA；

?額定電流不超過32A的下列回路應裝設剩余電流動作保護器（RCD）：

?供一般人員使用的電源插座回路；

?室內移動電氣設備；

?人員可觸及的室外電氣設備。

?剩余電流動作保護器（RCD）不應作為*一的保護措施；

?采用剩余電流動作保護器（RCD）時應裝設保護接地導體（PE）。

4結語

通過對某工程實例應用進行分析，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），可有效實現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備參數，嚴格執(zhí)行相關規(guī)范標準，在電氣設計工作中至關重要，實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。

參考文獻

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2012.

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[11]蔡浩然.道路照明采用TT接地系統的故障保護.

[12]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.06版

安科瑞侯文莉