1、關于TN-S系統保護配置問題的探討引言 現在路燈設計時均采用五芯電纜，但對供電一次設備選配沒有引起足夠的重視，在路燈維護中常常會發現燈桿漏電、主電纜失地都沒有使配電柜出線開關或熔絲跳閘，這反映出開關選擇及整定不合理的問題，嚴重威脅路燈運行安全。那如何合理選配一次電氣設備呢？1路燈一次回路保護的電氣設備選擇一個路燈回路的完整保護，應至少包括兩級：配電線路干線開關保護和燈具短路保護。干線開關的選擇，除要按箱變內母線出口處三相短路電流來校驗其分斷能力外，尚應保證開關在該回路燈具啟動和工作時均不誤動作，而在過載、短路或接地故障時則應可靠動作。此外，干線開關還要盡量與其下一級保護（燈桿中的熔絲）做好級間

2、配合，不越級跳閘。對配電型斷路器而言，它有A類和B類之分：A類為非選擇型，B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過載長延時、短路短延時和短路瞬時的三段保護特性。對配電型斷路器而言，它有A類和B類之分：A類為非選擇型，B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過載長延時、短路短延時和短路瞬時的三段保護特性。根據工業與民用配電設計手冊（第三版）第十一章第六節，非選擇型斷路器與熔斷器、非選擇型斷路器與非選擇型斷路器都不能保證選擇性斷電。我公司現在普遍采用：燈具的保護都是采用熔絲保護，配電柜出線采用速斷型單極空開，其上一級是采用速斷的A類空開。這兩種情況是我司普遍存在的現象，都無法實現保護的選擇性。由此可

3、見，我們的一次電氣設備的選配是不合理，應考慮改進。根據設計手冊要求，初定下列配置方案：燈桿的短路保護采用熔絲，配電柜內各回路的出線電纜前的保護也采用熔絲，其他一次開關選用選擇型的空氣開關，或者配電柜內各回路出線及上級電器都選用選擇型空氣開關。2路燈一次回路保護的電氣設備配置21燈桿熔絲配置：根據城市道路照明工程施工及驗收規程行業標準 CJJ 89 2001 第7.1.10 規定： 250W 及以下汞燈、 150W 及以下鈉燈和白熾燈可采用 4A 熔絲； 250W 鈉燈和 400W 汞燈可采用 6A 熔絲； 400W 鈉燈可采用 10A 熔絲；1000W 鈉燈和汞燈可采用 15A 熔絲。 這是一

4、個非強制性規定，我們可以選用更為嚴格的規定。為躲過路燈的啟動電流，路燈的啟動電流是運行電流1.31.9倍，考慮可靠系數1.3，熔絲的容量按燈具正常運行電流的1.9*1.3=2.47倍來配置，即150W鈉燈采用4A熔絲；250W鈉燈采用4A熔絲；400W鈉燈采用6A熔絲。實踐證明此容量選配是合理的。22 配電柜內一次保護電器配置：根據城市道路照明工程施工及驗收規程CJJ89-2001的行業標準6.2.2規定：“在保護接零系統中，用熔斷器作保護裝置時，單相短路電流不應小于熔斷片額定熔斷電流的 4 倍；用自動開關作保護裝置時，單相短路電流不應小于自動開關瞬時或延時動作電流的 1.5 倍。”2.2.1

5、各回路出線采用熔絲時的容量：容量選擇按照計算電流的2.47倍來配置，同時還要用短路電流值來驗證選擇的合理性。以下列路燈供電系統為例：變壓器S9-M-160/10，電纜為VLV-35的鋁芯電纜，供電半徑900米，路燈間距35米，燈桿長度12米，主車道照明用400高壓鈉燈，輔道或人行道用150W高壓鈉燈。當L900m在f2處短路時，低壓電纜R4=3.930×900=3537 m，X4=0.19×900=171.9m因此，回路總相保電阻R = 0.05+10+0.372+35373547(m),總相保電抗X=0.53+30+0.451+171.9203 (m)。于是， Id=22

6、0/= 220/0.062(KA)=62A當L=900m時，回路負荷電流If=14.3/(×0.38×0.9)=24.14(A)熔絲容量2.47×24.14=59.6A而短路電流只有62A，顯然無法保證熔絲可靠動作。當L=700m時，低壓電纜R4=3.930×700=2751 m，X4=0.19×700=133.7m因此，回路總相保電阻R = 0.05+10+0.372+27512761(m),總相保電抗X=0.53+30+0.451+133.7165 (m)。于是， Id=220/= 220/0.080(KA)=80A當L=700m時，回路計

7、算電流Ic =20×0.55×(1+10%）/(×0.38×0.9）=20.43A，熔絲容量2.47×20.43=50.5A，而短路電流只有80A，當電纜發生單相短路時，熔絲能夠熔斷，但也無法滿足“單相短路電流不應小于熔斷片額定熔斷電流的 4 倍”的要求，如果再減少供電半徑，這需要增加變壓器數量，所以供電半徑太小也不合適。所以還是考慮回路出線使用選擇型斷路器。2.2.2各回路出線采用選擇型斷路器的配置2.2.2.1過載長延時保護照明用低壓斷路器的長延時過電流脫扣器的整定電流為：Ir1Kr1Ic （1）式中：Kr1長延時過電流脫扣器的可靠系數，取

8、1.1；I c照明回路的計算電流。2.2.2.2短延時保護照明用低壓斷路器的短路過電流脫扣器的整定電流為：Ir2Kr2Ic （2）式中，Ic照明回路的計算電流；Kr2短路過電流脫扣器的可靠系數。經過充分足夠次數的實踐檢驗，在路燈回路中，為了可靠避讓燈具啟動之影響， Kr2可由路燈（基本為HID燈）的啟動倍數（指啟動電流與工作電流之比），再乘以一個裕量系數1.3來得到。而根據相關資料，HID燈具的啟動倍數一般介于1.31.9之間，因此取Kr2=1.9×1.3=2.47。另一方面，Ir2也經常以長延時整定電流Ir1與整定倍數（特指斷路器短路過電流脫扣器的整定電流與長延時整定電流之比）K的

9、乘積形式來表達，即Ir2=KIr1，于是有Ir2=KIr12.47Ic，由此可得整定倍數K2.47（Ic/ Ir1）。另一方面，為了保證短路靈敏性，由式（1）可得到：Id1.3Ir2 =1.3(KIr1)，故KId/ (1.3Ir1)=0.77（Id/ Ir1）。至此，即得到K取值范圍的完整計算公式：2.47（Ic/ Ir1）K0.77（Id/ Ir1） （3）式（3）表明，降低回路運行電流或增大回路短路電流，對于拓寬K的取值范圍都十分有利。此外，斷路器短路過電流脫扣器的整定倍數K一定要合理取值，其大小應有所限制：K若整定太小，則無法避開燈具啟動電流，可能導致開關誤動；K若整定太大，又無法滿足

10、短路靈敏度要求，可能導致開關拒動。 當路燈配電干線最末端發生接地故障（即圖1中的f2）時，燈具引接線（BVV線）的相保阻抗不再計入回路中。當L=700m時，低壓電纜R4=3.930×700=2751 m，X4=0.19×700=133.7m因此，回路總相保電阻R = 0.05+10+0.372+27512761(m),總相保電抗X=0.53+30+0.451+133.7165 (m)。于是， Id=220/= 220/0.08(KA)=80A，將接地故障電流Id=80A，計算電流Ic=20.43A, 長延時過流整定值Ir1=23A代入到式（3）中就得到，2.194K2.67

11、8本例干線開關可選取K=2.2（短延時倍數）的CM1E。則Ir2=KIr1=2.2×23A=50.6A（短延時脫扣器整定電流值）根據城市道路照明工程施工及驗收規程CJJ89-2001的行業標準6.2.2規定：“在保護接零系統中，用自動開關作保護裝置時，單相短路電流不應小于自動開關瞬時或延時動作電流的 1.5 倍。” Id/ Ir2=80/50.6=1.581.5，滿足規范要求。經計算，L=700m時，燈桿上的短路電流達68A，大于短延時脫扣器的電流整定值。為了從動作時間方面來滿足上、下級間配合，此處利用了B類斷路器的短延時脫扣器的短延時功能而非瞬時脫扣器的瞬動功能。 當然，當L-N短路忽略不計時，也可采用RCD來作為路燈干線開關（據了解，廈門市政設計院現在新設計的路燈方案，回路出線均采用帶漏保的開關，其運行的經驗有待進一步了解。）223 柜內一次回路的空氣開關容量根據工業與民用配電設計手冊（第三版）第十一章第六節，非選擇型斷路器與非選擇型斷路器都不能保證選擇性斷電, 非選擇型斷路器與選擇型斷路器可以保證選擇性斷電。所以只有第一級可以用非選擇型斷路器，其他級都應選用選擇型斷路器。上級斷路器整定值³下級斷路器整定值的1.2倍，即可保證其選擇性。3 綜上所述：路燈桿內保護采用熔絲，配電柜內第一級保護可用非選擇性空氣開關，其他級應選用選擇性空氣開關，并做好級間配合