淺析路燈電擊安全問題與選型

侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：介紹了路燈設計安全防護的幾個(ge) 要點，簡單分析了路燈低壓配電接地係統形式TN-S和TT的選擇及剩餘(yu) 電流保護裝置在路燈設計中設置的必要性，列舉(ju) 了路燈燈具和燈杆的一些安全技術質量要求。

關(guan) 鍵詞：路燈配電係統接地形式；剩餘(yu) 電流保護裝置；路燈室外防護；路燈安全用電

0引言

隨著我國經濟的飛速發展，全國城鎮化不斷加速，農(nong) 村公路也不斷修建，路燈幾乎已經遍布城市農(nong) 村的每個(ge) 角落，為(wei) 我們(men) 夜間出行發揮著至關(guan) 重要的作用，在我們(men) 生活中已經*。但正是由於(yu) 路燈分部之廣，深入到我們(men) 的日常生活當中，每個(ge) 人每天都有可能與(yu) 路燈接觸，路燈燈杆一般也為(wei) 導電金屬杆，路燈可能帶來的電擊安全問題也變得尤為(wei) 重要，路燈照明設計則要盡量減少電擊發生的可能性，當發生電擊事故時能及時切斷電源，確保人身安全。

1路燈設計安全防護要點

路燈安裝在戶外條件，受日曬雨淋，發生短路接地故障在所難免，故在滿足照明功能的前提之下，故障防護則成為(wei) 了重中之重。防範路燈電擊事故的措施：（1）盡可能的減少與(yu) 故障路燈的接觸；（2）當發生電擊事故時及時切斷電源保護人身安全；（3）確保路燈質量，滿足路燈防護等級要求。

2正確選擇路燈低壓接地係統，減少路燈故障傳(chuan) 導

低壓接地係統分TN、TT、IT三種類型。TN係統按中性線和PE線的不同組合方式又分為(wei) TN-C係統、TN-S係統、TN-C-S係統。IT係統主要用於(yu) 對不間斷供電和防電擊有高要求的場所，如醫院室、電力煉鋼等，路燈供電係統一般不會(hui) 采用。實際路燈工程設計中路燈低壓接地係統多采用了TN-S和TT係統，那麽(me) 兩(liang) 種接地係統哪個(ge) 更適用於(yu) 路燈低壓供電我們(men) 做一下比較分析。TN-S係統接地形式見圖1：

圖1

當TN-S係統某一回路發生接地故障時，其故障電流通過回路的PE線金屬通路返回電源，回路故障電流較大，在PE線上大電流產(chan) 生的電壓降形成的接觸電壓Uf至少為(wei) 110V，大大超過接觸電壓限值50V，如果防護電器失效不動作，故障持續時間過長，這時人體(ti) 接觸路燈金屬燈杆，就有可能導致間接接觸電擊至死亡事故，而又因為(wei) 低壓接地係統采用TN-S係統，所有路燈燈杆均與(yu) PE先連接，故障電壓Uf會(hui) 沿PE線傳(chuan) 導到其他未發生故障的路燈外露金屬燈杆上，路燈一般間隔30~40米設置一套，行人接觸故障電壓的幾率就會(hui) 大大增減，電擊事故發生的可能性就很高。

TT係統接地形式見圖2：

圖2

當TT係統某一回路發生接地故障時，其故障回路內(nei) 除部分是金屬導體(ti) 外，還串聯有電源側(ce) 係統接地電阻和路燈外露可導電部分保護接地電阻。其回路阻抗較TN係統的故障阻抗大，故障電流相對較小。由於(yu) 每套路燈單獨設置接地，故障電壓不會(hui) 亂(luan) 串，隻有發生接地故障的那套路燈會(hui) 帶故障電壓Uf，其他路燈均安全可靠，行人接觸故障電壓的幾率就會(hui) 大大減小，電擊事故發生的可能性也就隨之降低。

3及時切斷故障電源保證人身安全

當路燈發生接地故障時，故障回路就會(hui) 產(chan) 生故障電流Id，當故障電流流過保護電器時，保護電器跳閘，斷開故障回路。但是路燈供電距離一般都比較長，路燈配電回路阻抗較大，故障回路故障電流Id較小，故障電流能否保證斷路器可靠動作就需要校驗。我們(men) 計算一下路燈供電回路的故障電流作簡單的分析。

當路燈低壓配電係統采用TN-S時，發生接地故障如下圖3所示：

圖3

假設路燈供電距離為(wei) 800米，由於(yu) 路燈供電電纜較長，電壓損失較大，並考慮到電纜機械強度的要求，路燈供電電纜一般選用截麵為(wei) 16平方毫米的電纜，斷路器長延時整定值Iset1設為(wei) 32A。查《建築電氣常用數據》04DX101-1得線纜電阻為(wei) 1.359Ω/km，忽略線纜電抗，則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω，ZPE=1.359x0.8=1.0872Ω，設RA=4Ω，RB=4Ω：

Id=UO/[ZL+ZPE//（RA+RB）]=220/[ZL+ZPE//（4+4）]=107.6A。

式中：ZL—相線阻抗ZPE—PE線阻抗RA—保護接地電阻RB—係統接地電阻。

UO—相對地電壓Id—接地故障電流。

斷路器瞬動整定值Iset3=10Iset1=320A，由於(yu) 接地故障電流僅(jin) 為(wei) 107.6A，發生接地故障時斷路器不會(hui) 動作。所以加設剩餘(yu) 電流動作保護器RCD才能確保斷路器可靠動作，切斷供電回路。

當路燈低壓配電係統采用TT係統時，發生接地故障如下圖4所示：

圖4

同樣假設路燈供電距離為(wei) 800米，路燈供電電纜選用截麵為(wei) 16平方毫米的電纜，斷路器長延時整定值Iset1設為(wei) 32A。查《建築電氣常用數據》04DX101-1得線纜電阻為(wei) 1.359Ω/km，忽略線纜電抗，則ZL=1.359x0.8=1.0872Ω，設RA=4Ω，RB=4Ω:Id=UO/（ZL+RA+RB）=220/（1.0872+4+4）=24.2A。

根據《剩餘(yu) 電流動作保護裝置安裝和運行》GB13955-2005第4.2.2.2條TT係統的電氣線路或電氣設備裝設剩餘(yu) 電流保護裝置作為(wei) 防電擊事故的保護措施。路燈回路設帶剩餘(yu) 電流動作保護的斷路器，動作電流30mA，動作時間＜0.1S，當發生接地故障時，剩餘(yu) 電流動作保護器能及時可靠的切斷供電回路，保證人身安全。

由此可見，TT係統要比TN-S係統發生電擊事故的概率低很多。《城市道路照明設計標準》CJJ45-2015第6.1.8道路照明配電係統的接地形式應采用TT係統或TN-S係統。規範並未強製要求使用TT係統，很多設計人員在設計中使用TN-S係統，由於(yu) 路燈安裝在室外條件，路燈供電回路斷路器容易誤動作，供電回路保護開關(guan) 也未設剩餘(yu) 電流動作保護裝置RCD，這樣就大大增加了人身電擊事故發生的可能性。而使用TT係統則更加安全可靠，即使發生接地故障時，保護開關(guan) 未動作，故障也不會(hui) 傳(chuan) 到，僅(jin) 故障路燈帶故障電壓，人接觸故障電壓的可能性就降低，其餘(yu) 路燈不會(hui) 導致人身電擊事故。

4確保路燈質量，滿足路燈防護等級要求

路燈安裝在戶外，環境條件交差，故路燈燈杆及燈具質量就為(wei) 重要。路燈燈杆材質及技術參數、性能指標不應於(yu) Q235-A。燈杆表麵均應采用熱鍍鋅防腐、噴塑工藝。燈杆焊接連續焊通，不允許點焊、虛焊、漏焊。燈杆表麵噴塑處理，處理後要求表麵色澤一致，應無脫落現象，表麵噴塑保持期不應小於(yu) 10年。燈杆的所有連接部件為(wei) 不鏽鋼材料，有防止挑臂轉動的措施。

燈具的防護等級不應低於(yu) IP65，燈具效率應大於(yu) 75%。燈體(ti) 金屬構件應進行防腐處理，燈具配備防墜落裝置及散熱措施。透明罩應采用高強度聚碳脂複合材料或高強度鋼化玻璃。燈具的機械強度、耐熱性能、電氣絕緣性能滿足《燈具部分：一般安全要求與(yu) 試驗》GB7000.1-2015和《燈具第2-3部分：特殊要求道路與(yu) 街路照明燈具》GB7000.203-2013的相關(guan) 要求。

5安科瑞路燈安全用電平台介紹

5.1平台架構

對路燈控製箱進行監測，通過監測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況

直接接入ARCM310儀(yi) 表，監控每個(ge) 路燈的電壓、電流等電參量進行預警和報警，也可設置定時通斷時間並遠程控製路燈通斷

5.2平台介紹

安科瑞路燈安全用電監測預警係統通過物聯網技術對安裝在城市各區域路燈的用電狀態進行不間斷地數據監測。安全用電通過監測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況，任何不正常的工作狀態，平台都能進行監測和預警，預警信息通過手機APP推送，短信，語音電話和郵件等，時間到達責任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。平台也可以設置開合閘時間，每天定時控製路燈控製器的啟動和關(guan) 閉。

1.監測路燈的開閉，使用時長，非工作時間開啟，或開啟時間過短，則進行預警；

2.監測路燈的電流電壓工作狀態，可以分級設置預警值和報警值，當超出閾值範圍時進行預警和報警，

3.判斷路燈功率和線路損耗，當電流超出閾值範圍時進行預警；

4.可以設置路燈的異常個(ge) 數，超出異常個(ge) 數進行預警通知；

5.對路燈回路的漏電流和導線溫度進行監測，如果漏電過大，線纜溫度過高則進行預警或報警；

6.可以設置開合閘時間，定時對路燈控製器進行操作，觸發頻率可以設置成一次或者每天。

7.多種開關(guan) 燈執行方案設定，可設置普通（平時）方案、周末方案、節（假）日方案、臨(lin) 時方案，並可設定方案執行的方式和優(you) 先級；

8.自動開關(guan) 燈管理可選擇定時模式、按季節變化的日出日落自動跟隨模式、光照度輔助開關(guan) 燈模式；

9.能夠自動進行亮燈率計算，形成亮燈率報表首頁

消息提醒顯示需要處理的任務及報警消息

隱患統計以曲線圖的方式展示當月隱患數量

地圖顯示相關(guan) 點位

監控模塊提供數據監控監控功能，包含大數據調度和統計。

地圖顯示

設備監控可以按監控設備識別號、項目篩選，顯示設備識別號、設備詳情、設備實時數據點擊“設備"後進入設備實時數據頁麵。可查看曆史曲線，巡檢記錄，報警信息，控製日誌和、視頻監控

隱患管理包括隱患巡查、隱患派發、隱患處理、隱患分析

運維管理

能耗分析

5.3產(chan) 品選型介紹

5.4功能介紹 

智慧用電在線監控裝置是針對0.4kV以下的TT、TN係統設計的智能電力裝置，具有單、三相交流電測量、四象限電能計量、諧波分析、遙信輸入、遙信輸出功能，以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能，通過對配電回路的剩餘(yu) 電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理。

應用：用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等

ARCM310功能：ARCM310智慧用電在線監控裝置（以下簡稱裝置）是針對0.4kV以下的TT、TN係統設計的智能電力裝置，具有單相交流電測量、漏電監測、溫度監測、內(nei) 控開合閘以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能，通過對配電回路的剩餘(yu) 電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理。

裝置采用先進的微控製器技術，集成度高，體(ti) 積小巧，安裝方便，集智能化，數字化，網絡化於(yu) 一身，是建築監控裝置預防監控、係統絕緣老化預估等的理想選擇。作為(wei) 一種先進的智能化、數字化的采集元件，該裝置已廣泛應用於(yu) 學校、醫院、商場、銀行、古建築等眾(zhong) 多場所。

ARCM310圖片

GSM400-4G功能：AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠程無線數據采集設備，采用嵌入式設計，內(nei) 嵌TCP/IP協議棧，同時采用了功能強大的微處理芯片，配合內(nei) 置看門狗，性能可靠穩定。

本產(chan) 品提供標準RS485數據接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機等設備，僅(jin) 需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設備的數據采集，並且與(yu) 安科瑞服務器進行通訊，

GSM400-4G圖片

5.5用戶體(ti) 驗

5.6現場安裝

6結語

經上述分析，正確選擇路燈低壓供電係統接地形式與(yu) 保障路燈燈杆、燈具質量是保障路燈安全可靠運行的關(guan) 鍵。TT形態較TN-S係統更加安全可靠，路燈設計是應盡量使用TT係統，減少電擊發生概率。隻有保證了路燈安全可靠的運行才能更好的發揮路燈在我們(men) 生活中的舉(ju) 足輕重的作用，保證我們(men) 夜間出行的需求。

【參考文獻】

[1]尤冬.淺析路燈電擊安全問題

[2]王厚餘(yu) .《低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗》第三版中國電力出版社.

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06版

作者簡介：侯文莉，女，現任職於(yu) 安科瑞電氣股份有限公司，主要從(cong) 事安全用電研究發展，