《路灯配电系统若干问题的探讨》的问题探讨

尺短寸长

1  《路灯探讨》中值得商榷的几个问题
《路灯探讨》一文在分析路灯配电线路的干线与灯具引接线的接地故障保护方面给大家提供了很好的启示，但在标准引用、对规范条款的解读、路灯配电系统接地型式的选择以及实际工程中接地极、PE线的具体设置等几个方面存在如下一些值得商榷的问题。


1.1  标准引用问题
《路灯探讨》一文引用CJJ45-91《城市道路照明设计标准》（以下简称《道路照明》）分析问题，但此规范当时已经属于过渡版，文章若能结合CJJ 45-2006《道路照明》（于2006-12-19发布，2007-07-01实施）来讨论问题则更好。新版《道路照明》对涉及路灯配电回路的载流量、保护装置和接地型式均有明确规定，已并非完全如《路灯探讨》“1 引言”中所说的“规范未能就路灯照明配电系统作出更为详尽而完善的规定”。
《路灯探讨》一文引用的GB 13955-92《漏电保护器安装和运行》在2005年已经废止，GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》于2005-02-06发布，2005-12-01实施，在2007年发表的《路灯探讨》一文不应引用2005年已经废止的标准。


1.2  采用淘汰电器产品问题
    《路灯探讨》一文在“3 单相短路电流计算”的“路灯TN-S系统配电示意图”中和“5.1 TN-S系统的灯具短路保护”章节每套灯具短路保护的熔断器选择中，共三处出现RL1熔断器，但是，RL1熔断器在2000年以前就被列入国家明令淘汰的机电产品目录。


1.3  计算过程存在小差错
《路灯探讨》一文的计算存在几处小差错，详见如下所述。
（1）“3.1 工程实例的单相接地故障电流”章节的计算过程，箱变内带3m长LMY-4（40×4）低压母线，计算过程却只算了1m长度：
回路总电阻R ＝0.05＋33.68＋0.372＋2672.01＋206.4＝2912.5（mΩ）；
回路总电抗X ＝0.53＋63.64＋0.451＋190.08＋2.9＝257.6（mΩ）；
回路总电抗X ＝2923.9（mΩ）。
箱变内带3m长LMY-4（40×4）低压母线，计算过程应算3m长度：
回路总电阻R ＝0.05＋33.68＋0.372×3＋2672.01＋206.4＝2913.3（mΩ）；
回路总电抗X ＝0.53＋63.64＋0.451×3＋190.08＋2.9＝258.5（mΩ）；
回路总电抗X ＝2924.7（mΩ）。
（2）“4.2 TN-S系统配电线路干线开关的选取”章节的回路电流计算过程，公式正确，结果错误：回路计算电流I ＝33×0.25×（1＋10％）/（ ×0.38×0.85）＝15.92A，故I ≥1.1×15.92＝17.51A……
实际上，正确的过程和结果应该是：回路计算电流I ＝33×0.25×（1＋10％）/（ ×0.38×0.85）＝16.22（A），故I ≥1.1×16.22＝17.84（A）……
（3）“5.1 TN-S系统的灯具短路保护”章节每灯的工作电流计算过程，公式正确，结果也出错：每灯的工作电流为I ＝250W×（1＋10％）/（0.85×220）V＝1.45A。
如上同理，正确的过程和结果应该是：每灯的工作电流I ＝250W×（1＋10％）/（0.85×220）V＝1.47A。
所幸上述计算错误均未影响到论文的结论。

尺短寸长

1.4  对规范条款的解读有误
《路灯探讨》一文在 “6.2.1 各路灯的保护接地极共用”中引用《低规》第4.4.12条规定：“TT系统配电线路内，（注：此处逗号原本不存在，属《路灯探讨》作者自加）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。”
随后作者论述：“就TT系统路灯的一条配电线路而言，该回路上的所有路灯及其线路（灯具开关之前），均由本线路始端的干线开关（一般为RCD）提供接地故障保护。”
最后作者总结：“因此，若按《低规》，该回路中的所有路灯灯杆的外露可导电部分，就必须通过PE线接至共用的接地极，而不得采用彼此孤立的接地极。也惟有如此，本线路上任一点发生接地故障，都可以通过贯通的PE干线获得较大的短路电流，从而使得干线开关（RCD）能可靠动作，及时切除故障，这就是执行规范条文之优点所在。”
上述论述、总结存在以下几个原则性问题：
a. 《低规》第4.4.12条引用自原《电击防护》GB/T 148211-93（等效采用IEC 364-4-41：1992）第7.1.4条TT系统的防护第7.1.4.1款：“受同一保护电器保护的装置和设备的所有外露可导电部分必须用保护导体连接在一起，并接至共用的接地极上，当几个保护电器串联使用时，受每个保护电器保护的那部分外露可导电部分则应用保护导体连接在一起，分别接至各自的接地极上。”但该IEC标准原本属于建筑物电气装置（现为低压电气装置）的电气安全标准，按理就不应完全照搬用于不同于建筑物电气装置的室外路灯配电系统，惜《低规》第4.4.12条引用时未能很清楚地明示，确实容易导致电气设计人员误会。但无论如何，论文作者对《低规》第4.4.12条和《电击防护》第413.1.4.1款规定（原《电击防护》GB/T 148211-93第7.1.4.1款）的理解，有失偏颇。
b. 采用TT系统由同一干线开关（RCD）保护的若干个路灯，其所有路灯灯杆“不得采用彼此孤立的接地极”的结论是正确的吗？
恰恰相反，采用TT系统由同一干线开关（RCD）保护的若干个路灯，所有路灯灯杆采用彼此孤立的接地极是最佳选择。原因在于：此种方式极大地发挥了TT系统发生接地故障时，其故障将局限于与此接地故障有关的PE线所涉及到的电气设备外露可导电部分（一般也就是电气设备的金属外壳）的优点，不会波及整个供配电系统，对保障人身安全极为有利。
c. 采用TT系统由同一干线开关（RCD）保护的若干个路灯，采用“贯通的PE干线获得较大的短路电流，从而使得干线开关（RCD）能可靠动作，及时切除故障”有必要吗?
实际上，如此认识没有道理。下文将会详述，此处暂时略过。
还有，《路灯探讨》关于“就TT系统路灯的一条配电线路而言，该回路上的所有路灯及其线路（灯具开关之前），均由本线路始端的干线开关（一般为RCD）提供接地故障保护”的描述，极易使人产生干线开关（RCD）接地故障保护不能保护到灯杆内灯具引接线末端（灯具开关之后，即《路灯探讨》一文中的BVV-3×2.5mm²）的联想，也有误导之嫌。
在联系《路灯探讨》上、下文并根据其图示，可以判断文中和图中所言的“灯具开关”并非开关，实为“路灯灯具保护熔断器”。

尺短寸长

1.5  对安全电压的取值值得商榷
《路灯探讨》一文在“6.2.1 各路灯的保护接地极共用” 中对路灯采用RCD进行接地故障保护的计算分析时，将安全电压取值定为AC50V值得商榷。
路灯所处环境与建筑物室内一般环境有所不同，相对恶劣得多。路灯长期经风吹雨淋还不排除积水可能，地面可能极其潮湿、人体也完全可能被雨水淋湿，安全电压应取AC25V（具备条件时更可取12V为佳，采用RCD时满足这些要求轻而易举）。近两年经常看到各地媒体报道室外路灯、景观照明金属灯杆在雨天电死人的事件，有必要引起特别关注。
《民规》12.4.6条在TT系统中采用RCD作为接地故障保护时的设计规定是：“当采用剩余动作电流保护器时，接地电阻应符合下列要求：R≤25/I （12.4.6-2）。”式中25——安全电压取AC25V（潮湿环境）；I ——剩余动作电流保护器动作电流（A）。笔者对此计算公式持赞同意见：做到没难度，安全有保障。


1.6  对路灯接地采用TT系统的认识存在误区
《路灯探讨》一文在“6.2.2 各路灯的保护接地极分设”的分析、结论值得商榷。
《路灯探讨》6.2.2分析摘选：“……分设接地极的做法直接与上述的《低规》第4.4.12的条文规定相‘冲突’，致使设计时难以抉择。而且，每处路灯灯杆都要单设接地体，较为浪费接地钢材。”
《路灯探讨》6.2.2结论摘选：“为此，变压器中性点处引出的N线必须另穿绝缘套管，拉到距离箱变20m以远的地方，单独设置工作接地极；且该接地点的半径20m以内，不得存在任何本配电系统的保护接地体。而这一点有时是较难实现的，它也成为路灯实施TT系统的瓶颈问题”
上述言论是否正确？
比如，以路灯采用TT系统为例，配电干线采用RCD保护，每个路灯单独分设接地极，为何会与《低规》第4.4.12条之规定相“冲突”？细细研究，发现是《路灯探讨》作者误读了该条规定；“每处路灯灯杆都要单设接地体，较为浪费接地钢材”的结论也使人莫名所以，很多情况下为何不能充分利用路灯基础钢筋？既省钱又耐腐，何乐不为？
又比如，按德国的VDE资料介绍，一般情况下，变压器中性点处引出的N线另打工作接地极，与配电系统的保护接地极之间的距离只要大于10m即可满足两个独立的接地极要求（见《低压电气装置的设计安装和检验》2003年第一版、2007年第二版和《建筑物电气装置500问》（以下简称《500问》）P83——图13.8变电所分设两个接地极可消除暂时过电压引起的电气事故），并非要求达到类似原92版《民规》第14.7.4.3条所要求的“……若与防雷接地系统分开，两接地系统的距离不宜小于20m”（现JGJ 16-2008《民规》也已经删除此款设计规定，类似的接地间距问题在第12.7.1条第3款已经改为“……两接地网的距离不宜小于10m”），故所谓“成为路灯实施TT系统的瓶颈问题”的观点欠妥。
《道路照明》6.1.9在关于路灯采用TN-S或TT系统的条文说明中明确指出：
“TN接地系统……其缺点是如果PE线断开，就起不到保护作用，可能导致电击事故。”
“TT接地系统是将电气设备的金属外壳直接接地，因而可以减少触电的危险性，采用它的优点是更安全，缺点是其故障电流小，不能用熔断器或断路器的瞬时过电流脱扣器（笔者注：《道路照明》遗漏断路器的短路短延时过电流脱扣器的采用）兼做接地故障保护，而应使用剩余电流保护器作接地故障保护……另外，金属电杆需要进行接地，当每根电杆已作接地时，配电线路不需要再配保护线（PE）。”
“设计时应根据系统的以上特点，结合路灯供电系统的具体情况，选择采用TN-S系统或TT系统。”
由此可见，《路灯探讨》一文之TT系统“路灯单独分设接地极属于违规”的观点有误。
另外，TT系统由于采用RCD作为接地故障保护，对每个路灯的接地电阻要求极为宽松。以配电干线RCD的R≤25/I （《民规》12.4.6-2）公式计算，当I ＝0.1A时（配电线路较长时），R≤250Ω就能满足接地故障保护动作灵敏度要求，极易实现；当I ＝0.3A时（配电线路很长达1km等极端情况），R≤83Ω也不难实现。而且，由于接地电阻要求不高，就完全可以利用路灯金属灯杆的地脚螺栓将灯杆与路灯的基础钢筋连接在一起，不会发生像TN-S系统那样万一PE线断开，将会起不到保护作用，发生故障电击事故难以避免，因而TT系统安全性大为提高。
至于10（6）kV高压电网采用低电阻接地系统且高、低压系统共地的10（6）kV终端变电所内发生接地故障和低压配电系统发生相线接大地故障，对于无等电位联结的室外路灯而言，采用TN-S系统或采用5线TT（指高、低压系统分地）供电的话，危害性极大，下文将会详述。


1.7  个别环节用词欠准确
《路灯探讨》一文在“7 路灯采用TN-C系统合适吗”的分析完全正确，惜最终结论“因此，路灯配电不推荐采用TN-C系统”（包括“9 几点结论”的d结论存在同样措词）不够严谨，应改为：“因此，路灯配电不得采用TN-C系统。”
《路灯探讨》一文在“9 几点结论”章节的“路灯TN-S系统宜以B类断路器作为干线开关，TT系统则宜以RCD或其组合电器作为干线开关”的描述，易导致一部分电气设计人员误以为路灯以TT系统配电，采用RCD不是必要条件，故应改为：“路灯TT系统则应以RCD或其组合电器作为干线开关，除非出现极为特殊的情况：接地极和外露可导电部分的保护导体的阻抗的和很小时，在满足接地故障动作灵敏度前提条件下，可由保护电器的过电流兼作接地故障，否则应以R I ≤25V验算。”
还有，《路灯探讨》一文在“9 几点结论”章节的“现阶段，路灯若采用TT系统尚会受到一定的制约”，有何阻力？有何难度？有何技术难题会制约路灯采用TT系统？
笔者认为一般情况下不存在这方面的技术问题。

大鼻山

老兄不够意思，把我的大名也省略了，肯定要搞得一些网友们丈二和尚摸不着头脑；不过我已经说了，明天上午我会针对拙文原稿，一一回复此贴：有则改之，无则加勉

尺短寸长

1.8  未分析高、低压侧接地故障对路灯配电的影响
《路灯探讨》一文在推荐路灯配电采用TN-S系统的同时，却未对两个非常关键的故障情况进行分析：一是10（6）/0.4kV终端变电所（或箱变）内高压侧发生接地故障；二是低压侧配电回路发生相线接大地故障；同时，对路灯采用TN-S系统供电的路灯灯杆处的等电位联结未作任何表述欠妥。
基于《路灯探讨》一文中没有要求室外路灯采取等电位联结措施，且室外场所一般也确实难以实施等电位联结，现特将室外路灯采用TN-S系统的危害性作一简单分析，见下图。

具体内容略（ 《建筑电气》2012年第4期的论文《也论路灯配电系统兼议5线T T系统》中，有详细说明和图示）。

请大鼻山仔细查看《低压配电设计规范》GB50054-2011 的 5.2.11、5.2.12、5.2.13 、5.2.14 设计规定和条文说明。

尺短寸长

回复 4# 大鼻山

大鼻山贵人多忘事啊。

曾几时何……尺短寸长未曾点名，只是报了个职务，老弟就跑去版务会商室要求站长摘了我的“贵宾”头衔……{:smile:}

尺短寸长

有则改之，无则加勉大鼻山 发表于 2012-5-9 22:18

                               
登录/注册后可看大图

大度。{:1_274:}

sccat

希望此贴可辩明路灯配电需要注意的问题。。。

hlxldb

回复 8# sccat


    同样期待。最好拔出萝卜带出泥，把路灯配电需要注意的问题一并带出来讨论了。这样就便宜了俺们初学者{:titter:}

大鼻山

很遗憾，明天讨论可能不太精彩——因为我刚去搜索了自己发布的几个路灯帖子，发现楼主这里所提70%的问题，我已在几年前回答过N遍了

大鼻山

但明天还是见面！大不了再重复一下自己的口水

秋石

路灯的配电问题经两位这样一辨，可能使不少人明白该如何正确设计，从这个角度来说，两位功德无量。两位有什么需要帮忙的只管说， 如帮找资料等等。

秋石

但明天还是见面！大不了再重复一下自己的口水
大鼻山 发表于 2012-5-9 22:59

                               
登录/注册后可看大图

鼻兄的文章发表早，引用的规范应该有缺陷，现在规范已改，那么建议鼻兄应该以新规范来阐述，这样对大家正确设计会有非常大的帮助？鼻兄以为如何？

yangyang7201

关注ing

han2003

极其关注！！！