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路灯带电原因及解决方案(经验总结)做电气设计的都来看看吧!

发布时间: 2024-09-08 04:50:10 来源:钣金生产现场

  说到路灯,想必大部分电气设计人员都不陌生了。但是如果说到路灯带电原因及解决方案,可能不少电气设计人员都云里雾里,更不可思议的是一些电气设计人员是一问三不知的。我们都知道路灯灯杆是有可能带电的,而且可能性几率并不小,注意是“带电”而不是“漏电”的概念。暴雨、路面积水时发生的触电事故,会大概率致死。雨天和晴天还是有点区别的,但不能说风险小。那么问题来了,是什么问题造成路灯带电的?电气设计人员又该怎么样尽最大限度上规避掉这类问题呢?下面本文详细地给大家一起分析一下路灯配电那些事,看完文章希望能给广大电气设计人员一些参考。

  最大的一种可能就是路灯配电线路或者路灯内部电器元件绝缘保护的方法失效,比如引至灯杆内的导线外皮破损,导致其内部铜线芯与灯杆直接发生触碰,让灯杆带电。同时,线路首端的保护电器又出现了拒动的情况。

  这种“带电”故障就是我们常说的“漏电”,也是在事故发生后经调查得出的最常用的解释,也是很多没查出原因的模糊解释。这就是我们要提到的下面两种情况。

  检查路灯配电线路是好的,路灯内部的电器元件也是好的,都处于正常工作状态,触电事故发生点的路灯(A路灯)本身没问题。那就奇怪了,灯杆外壳上的电从哪来的?

  【重点在这里】别忘了一个不容忽视的问题,现有路灯配电系统接地型式大多采用了TN-S系统。

  对于当前作为主流设计的 TN-S 系统,PE线是从电源中性点至配电终端全线贯通并直接连接灯杆外壳的。好了,这时我们再想想当一条路的其它路灯(B路灯)发生单相接地故障时,会怎样呢?

  我们知道,市政道路照明的配电线m),当线路末端发生接地故障时,其接地故障电流会比较小。再者,一般的电气设计中对于TN-S系统的线路保护首端断路器往往又只采用了短路瞬时保护兼作接地故障保护。

  所以,这时的故障电流很难触发断路器瞬动跳闸,从而该接地故障将会持续一段时间,直到断路器长延时跳闸切断线路,故障维持的时间将会很长。这个时间段足以引发一场电击事故。

  B路灯处发生的单相接地故障电流所产生的故障电压可沿PE线传导至线路上的其他路灯外壳,从而让其他路灯(也包括A路灯)外壳带电。而路灯作为户外电气装置,又无法有效做到等电位联结,当A路灯外壳上的故障电压与户外大地零电位间形成了超过接触电压限值(正常的情况下为50V)的电位差时,则有几率会使电击危害。

  这里需要说明的是,这样的一种情况并不是必然出现,只是有一定的概率会出现,一旦出现则将有危及生命的风险。

  这种情况和上述第二种情况类似,事故发生后,检查A路灯没问题,再检查其他的路灯也没发现任何问题。那么是什么原因呢?

  现如今,城市区域变电站向周边用电负荷供电采用了大量的电缆线路,这也促使了电网部门将原来10kV配电系统的不接地系统改为了小电阻接地系统(这个原因为何?大家可以关注我,后面会进行分享)。

  路灯10/0.4kV箱变是上级10kV配电系统的负荷端,也是下级路灯低压配电系统的电源端,而箱变接地通常的做法是把高压侧设备接地和变压器低压侧中性点的接地采用了同一个接地装置,这个接地电阻值被要求小于等于4欧姆。

  当高压10kV侧发生单相接地故障时,小电阻接地的10kV系统将会产生较大的故障电流(这个值会有几百安倍),故障电流将经过箱变的共用接地极流回10kV系统的电源侧,从而在接地极上产生了上千伏的故障电压。

  又因路灯低压配电系统采用了TN-S系统,这个上千伏的故障电压将会沿PE线蔓延至沿线的各个灯杆处,使所有的灯杆外壳带电。注意这时的接触电压比第二种情况下的电压值要大非常多。

  当人手接触灯杆时,人体将承受的接触电压可高达上千伏,触电致死将在一瞬间内发生。当然,这种情况发生的几率是最低的,如果出现将直接致死。

  这种事故危害最为致命,但又是最隐蔽的,事故发生后10kV故障回路会迅速被保护装置切断,事故现场也不再呈现故障电压,因此很难在后期调查中断定事故起因。

  人体触电致死的原因是,在一定接触电压下,通过人体的电流引发了心室纤维性颤动,电流越大,时间越长,致死的可能性会更大。这个电流值是多少呢?我们大家可以联想到日常生活中用到的漏电保护器,它的动作值是30mA,也就是当电流大于30mA时,将会增大电击致死的风险。30mA的电流!这也太小了吧,但它就是事实!所以生命有时也很脆弱。

  人体是有电阻的,其中以表皮电阻值最大,再加上体内电阻和鞋袜的电阻值,一般的情况下大概在1000~2000欧姆。我们再来用接触电压限值(50V)除以30mA,这个电阻值是1666欧姆。也就是说,在50V的情况下,为了将通过人体的电流值控制在30mA以下,人体的电阻值要至少达到1666欧姆,而且这还是在50V的情况下,如若接触电压更高,则人体电阻值将被要求更大,但提高人体电阻几乎不可能,我们并不是电力抢修人员,可以在维护时穿着绝缘靴。

  最为糟糕的是,当人体皮肤接触到水时,表层的皮肤电阻值将大幅度的降低,这时总电阻值只在几百欧姆。在同样接触电压的情况下,通过人体的电流将会增大,从而也就增加了电击致死的风险。

  再者,暴雨或路面积水时,人体在起初触电后会产生应激反应,很大可能会有站不稳的情况。在倒地后,电击电流也会有更多路径选择,比如通过脑部,这将比引发心室纤颤更为严重。

  知道了上面的原因,我们就可以逐个击破,将路灯触电伤亡的风险尽可能降到最低。在我来看,从电气设计源头解决,将会规避掉90%以上的风险。

  1)在各路灯灯杆内,将用来保护分支线路的断路器或熔断器,改为带有剩余电流保护功能的断路器,动作值30mA,以解决路灯终端处的漏电保护。

  2)在路灯配电回路干线的首端断路器处,加装剩余电流保护设施,以解决路灯配电干线漏电保护的问题,同时也解决了线路远端发生接地故障时断路器短路瞬时保护拒动的问题。为使配电线路的上下级选择性动作,此处断路器的剩余电流动作值设置为100mA或300mA,并设置一定的动作延时时间。

  3)强烈建议将路灯低压配电接地系统型式由 TN-S 改为 TT系统,以阻断故障电压沿PE线蔓延的问题。此点特别的重要!

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