吳雍容

（泉州市住宅建筑設計院， 福建 泉州 362000）

本文就較大規(guī)模住宅小區(qū)或休閑公園的電氣設計來探究室外照明配電的設計方法，供同行們探討。

室外配電的設計從安全可靠、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟合理、維修方便、技術先進的原則進行。

1 供電半徑和電壓降：

室外照明一般采用低壓供電，確定配電箱體的原則需根據(jù)電源到末端受電點所必需控制的電壓降確定供電半徑。《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-2012第5.0.4條中，規(guī)定在正常運行情況下，道路照明末端處電壓允許偏差為＋5%，-10%。

室外配線為了滿足末端設備的電壓損失，保證末端燈具的正常點亮，供電距離依據(jù)《手冊》第P865/P866頁計算如下：

例：假設由變配電室低壓配電總柜至室外照明配電箱處已有電壓降△U%=3%，

①庭院燈采用單相YJV-0.6/1kv電力電纜4mm2穿PE管埋地暗敷設，設備負荷Pjs=1.5kw，CosФ=0.9，Ijs=7.6A。，按最大的末端電壓損失10%，供電最長長度計算如下：

②庭院燈采用三相電纜平均間隔供電，設備負荷Pjs=4.5kw，CosФ=0.9，Ijs=7.6A。按最大的末端電壓損失10%，供電最長長度計算如下：

可見當采用單相電纜供電時，一般照明配電箱的供電半徑約為200m，超過這個距離應增加配電箱的數(shù)量，如草坪燈、照樹燈、地埋裝飾燈、座椅燈、石頭燈及水下燈等景觀照明，超過該距離應考慮增加配電箱數(shù)量。

當室外照明的三相負荷可分配平衡（如道路功能性照明庭院燈），此時可采用三相電纜供電，間隔配線，一般的供電半徑是單相供電半徑的2倍。

當部分燈具距離較短時，室外照明采用銅芯導線應采用雙重絕緣，銅芯導線截面不應小于2.5m2。

2 防人身電擊措施：

室外照明裝置一般屬I類電擊防護等級的用電設備，其金屬桿件、金屬殼體等常處于人體易接觸的范圍內(nèi)，當它們發(fā)生接地故障而使燈具的金屬殼體呈現(xiàn)故障電壓時，如果人與之接觸，將會產(chǎn)生電擊。

GB50054-2011第5.2.2條及GB50034-2013第7.1.2及7.1.3條：間接接觸防護電器應能在預期接觸電壓超過接觸電壓限值 (干燥場所為50V，潮濕場所的電壓限值為25V，水下燈具為12V)，且持續(xù)時間足以引起人體有害的病理生理效應前自動切斷該回路或設備的電源。室外照明由于環(huán)境條件的影響，為了電氣安全，應按潮濕場所來考慮。

以下舉例計算設備發(fā)生接地故障時出現(xiàn)的預期接觸電壓值。

2.1 如圖一：景觀照明配電箱設于A，A離配電室較遠，若至A配電采用TN系統(tǒng)，A建筑做了總等電位，引出線路給戶外電氣設備B供電，當設備A發(fā)生接地故障時，不僅在設備A處出現(xiàn)預期接觸電壓Ut2，在設備B處也出現(xiàn)預期接觸電壓 Ut3：

圖1短路分析：發(fā)生故障后，相保回路電流由相線L(0.1Ω)流經(jīng)建筑物內(nèi)PE線(0.04Ω)，再流經(jīng)PEN線(0.06Ω)返回變壓器中性點，全回路電阻R和電路電流Id計算如下：

A設備的接觸電壓Ut2為碰殼點與MEB之間的電位差，B設備的接觸電壓為Ut3為碰殼點與大地之間的電位差，由于變壓器與中性點直接接地，大地與變壓器中性點等電位，

由于建筑物做了總等電位聯(lián)結，A設備外殼接觸電壓Ut2：

B設備外殼接觸電壓Ut3計算如下：

由上可見A建筑做了總等電位聯(lián)結，大大降低了接觸電壓，如果A建筑配電箱防護電器因故不動作或切斷不及時，當室外采用TN系統(tǒng)，沿TN系統(tǒng)PE線路傳導的故障電壓將在無總等電位聯(lián)結作用區(qū)使無故障室外設備的外露導電部分也呈現(xiàn)故障電壓，引起間接接觸電擊事故。

本文推薦以下幾種措施可以防止設備B處發(fā)生電擊事故：

(1)、給設備另做保護接地RB以局部TT系統(tǒng)供電，當室外設備的接地系統(tǒng)與建筑物的接地系統(tǒng)間距大于20米，則可建立局部的TT系統(tǒng)為設備B供電。

(2)、另引其他專用電源給設備B供電，不把室外設備配電箱設于門衛(wèi)，改至低壓總配電室，電源由低壓配電總柜直接供電，設備A與B之間無PE線連接。當燈具設于大底盤地下室的覆土上方時，室外照明配電系統(tǒng)應與該建筑的配電系統(tǒng)的接地形式一致采用TN系統(tǒng)，采用此防電擊措施最為合適。此時應注意接地（PE)保護接線不得串聯(lián)連接。因為一旦燈具內(nèi)接線端子上的接線螺釘發(fā)生松動，就會影響下一級的保護接地的可靠性。

(3)、給設備B經(jīng)隔離變壓器供電，二次回路不接PE線，可有效隔斷沿PEN線和PE線傳導來的故障電壓，但由于隔離變壓器如有金屬外殼，其外殼應連接一次回路的PE線做保護接地，對于室外布燈數(shù)量較多，采用此措施并不夠經(jīng)濟，此措施適用于數(shù)量較少功率較小設備。

(4)、采用有雙重絕緣和加強絕緣的Ⅱ類燈具。布線系統(tǒng)應采用無金屬外層PVC導管，與照明柱等可導電部分有效隔開。

(5)、采用特低電壓供電：噴水池，戲水池是較為特殊場所，采用安全可靠的措施可以更有效地減少電氣事故的發(fā)生，做為景觀的噴水池，如果無法隔阻人們靠近戲耍或防止意外墜水，安裝在池內(nèi)水下的燈具(如涌泉燈、水底射燈等)應采用特低電壓供電的Ⅲ類設備，在0區(qū)和1區(qū)以外安裝220V/12V隔離特低變壓器， 采用防水電纜穿塑料管供電。

如潛水泵功率較大，必須采用220V供電的，可把水泵設于水池外的地下，所用水管采用絕緣的承壓塑料管，如發(fā)生設備絕緣故障，也不傳導故障電壓，水泵在地下，人體也不可能直接接觸。所以可有效地防止電擊傷人。

以上幾種措施均為了消除建筑物內(nèi)PE導體所帶的故障電壓。是室外設備防間接接觸電擊的有效措施。

3 RCD漏電電流與電力電纜絕緣類型：

《民規(guī)》JGJ 16-2008第10.9.3第4款及第7.7.10，室外照明分支線路應裝設剩余電流動作保護器RCD，額定動作電流I△n不大于30mA，在發(fā)生絕緣故障時應立即切斷電源。以防止燈具接地故障時對人身造成傷害，而且還提供了直接接觸的輔助保護。

剩余電流保護器要充分考慮電氣線路和設備的對地自然泄露電流，泄漏電流的大小與所帶設備及線路有關。

電纜線路有自然泄露電流，原因有兩個：1.電纜和地之間有電容存在。2.電纜和地之間有絕緣電阻。不管電纜材料多好，它都會或多或少存在泄漏，不可能完全絕緣。

由《配四》下冊P1017表11.7-15/16，當室外電力電纜線路線徑采用(4mm2)，各常用電器及穿管電線電纜的自然泄露電流： 燈具安裝在金屬構件上為0.1 mA ；YJV交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜為17mA/km；VV聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套52mA/km。

①若是三相電纜單相平衡回路，電力電纜供電半徑0.5km，室外照明的三相負荷盡量平均分配（如道路功能性照明庭院燈），間隔配線，其三相基本平衡，其燈具漏電電流矢量和基本為0，正常漏電電流值僅為線路：

采用 YJV 聚乙烯電纜 I△n’=17x0.5=8.5mA。2*I△n’=17mA

采用 VV 聚氯乙烯電纜 I△n’=52x0.5=26mA。2*I△n’=52mA

②若是單相回路，供電半徑0.2km，燈具總漏電電流為線路及各燈具漏電電流值之和。采用單相帶15盞燈計算：總正常線路泄露電流值如下：

采用 YJV 聚乙烯電纜 I△n’=17x0.2+15*0.1=4.9mA。2*I△n’=9.8mA

采用 VV 聚氯乙烯電纜 I△n’=52x0.2+15*0.1=11.9mA。2*I△n’=23.8mA

受限于室外電纜敷設施工質量、電纜接頭絕緣水平、雨天潮濕天氣等因素的影響，其自然泄露電流還可能更大。

按國家標準《剩余電流動作保護裝置安裝和運行安裝和運行》(GB13955-2017）中5.7規(guī)定：”選用的漏電保護器RCD的額定剩余不動作電流，應不小于電氣線路和設備正常運行時泄漏電流的最大值的2倍”。

按以上正常泄露電流計算數(shù)值的2.0倍計算，當選用VV型聚氯乙烯電纜其自然泄露電流均可能大于30mA。再根據(jù)GB50217-2018第3.4.1.2條：易受水浸泡的環(huán)境，應選用聚乙烯外護層電纜。為了不影響室外照明燈的正常運行，因此室外電力電纜推薦選用絕緣、防水性能較好、自然泄露電流較小的YJV聚乙烯絕緣電力電纜。

按國家標準《剩余電流動作保護裝置安裝和運行安裝和運行》(GB13955-2017）中第4.4.1條規(guī)定：安裝在戶外的電氣裝置，游泳池、噴水池的電氣設備，安裝在水中的供電線路和設備應安裝末端保護RCD。

因此各景觀照明回路、室外水泵供電回路均應設獨立 RCD(30mA)保護，于各燈桿處設獨立 RCD(30mA)保護，用于防止人身傷害，由于室外線路較長，庭院燈照明干線處的RCD漏電電流可選用100～300mA，用于提高短路靈敏性。上下級RCD的動作時間差不得小于0.1S。

漏電保護是設計師把握的重要環(huán)節(jié)，因自然泄露電流大，常發(fā)生RCD誤動或合不上閘，為此設計時可選取合適的可調(diào)漏電電流I△n的RCD。在發(fā)生漏電保護器頻繁跳閘時，有的人用拆除回路上的RCD來解決，這樣做將使人身失去安全保障，非常不妥，不可取也。

4 接地保護措施及人工水平接地裝置的設置：

GB50054-2011第3.1.12條，采用剩余電流動作保護電器作為間接接觸防護電器的回路時，必須裝設保護導體。保護導體必須通過接地極和接地裝置把接地故障電流引入大地，可見設置可靠的接地裝置的重要性，

對于不同種類的燈具也有不同的接地做法。

當室外照明符合采用TT系統(tǒng)時，庭院燈、路燈、球場燈等較大燈型燈具可在燈桿處獨立設置30mA RCD保護，并直接利用每個燈具的基礎鋼筋做自然接地極，而草坪燈、地埋裝飾燈、照樹燈等燈具的自身體積小，每個燈具的基礎都較小，或者只是素混凝土基礎，在每個燈具處設置接地極是不適用的，此時需采用人工接地極做集中接地裝置。（如圖二）

根據(jù)GB50054-2011第5.2.15，又由于室外照明受環(huán)境條件的影響，為了電氣安全，應按潮濕場所來考慮，其電壓限值采用25V。TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下式要求,

R*Ia≤25，當 Ia=0.03A，

R=RB+RPE≤25/0.03=833Ω，此接地電阻是很容易實現(xiàn)的,

在室外景觀燈較集中區(qū)域設置人工水平接地裝置，根據(jù)《配四》第14.5節(jié)：優(yōu)先采用水平敷設的接地極，根據(jù)國情，從節(jié)材方面考慮，優(yōu)先選用鋼材,由于扁鋼表面積大于圓鋼，根據(jù)表 14.6-13，接地極采用鍍鋅扁鋼-40*4，5米長，埋深0.8米，土壤為砂質粘土，電阻率為100Ω.m，水平接地極的接地電阻為23.4Ω遠小于833Ω。為了防止接地裝置在土壤中被化學腐蝕，應采用 10～20cm的混凝土被服保護。

燈具數(shù)量較多時，可采用就近分組接地，由室外照明的第一燈具引接接地PE線至各TT系統(tǒng)景觀小燈具。

5 控制方式

制定合理的控制方式并盡量縮短開燈時間，即節(jié)約了能源又減少了光污染，也延長了照明燈具的使用壽命。

首先按照明燈具的使用功能的不同劃分成不同配電支路，一般情況下，用做功能性照明（庭院道路燈、草坪燈）和景觀照明（照樹燈、地埋裝飾燈、座椅燈、石頭燈及水下燈等）的燈具應采用不同的回路。

道路照明控制宜以時控為基礎，并輔以光控功能，當遇到濃云蔽日、突降暴雨的情況，就需要開啟路燈提供照明，在這種情況下就需要有輔助的光控功能自動開啟路燈，而當天氣恢復正常后又能適時地將路燈關閉。道路全夜燈(夜晚24時前)，應可以全部亮。半夜燈（24時至凌晨），可等距離間隔關掉部分燈光，留下部分燈具亮，或者采用雙套燈具雙回路，采用時控控制燈具點亮減半，又能保證道路照度均勻。

景觀照明各回路的照明控制方式采用時控或手控，按燈具種類或片區(qū)分開靈活控制，可根據(jù)需要決定何時亮，何時不亮，在滿足使用功能的前提下實現(xiàn)最大程度節(jié)能。

6、采用保護器后，人們對其它防護措施的重要性認識淡薄了，錯誤地將保護器作為唯一的安全措施，放松了其它安全措施的實施，其實設計與施工中尚應注意規(guī)范規(guī)定的幾個重要措施：

(1)、電氣設備的外露可導電部分應單獨與保護導體相連接，不得串聯(lián)聯(lián)接，連接導體的材質、截面積應符合設計要求。

(2)、戶外照明裝置用的燈具，其防護等級應不小于IP65來防止固體物和水的進入。水下燈具防護等級應不小于IP68。

(3)、室外照明配電箱電源母排處應裝設I極試驗的浪涌保護。

(4)、燈具固定應牢固可靠，在砌體和混凝土結構上嚴禁采用木楔、尼龍塞或塑料塞固定。

燈具的外露可導電部分必須采用銅芯軟導線與保護導體可靠連接，連接處應設置接地標識，銅芯軟導線的截面積應與進入燈具的電源線截面積相同。

總之，室外照明電氣設計營造的休閑環(huán)境與人們的日常生活密切相關，如出現(xiàn)故障，會牽連多人，所以無論是設計人員還是施工人員在設計施工中要嚴格按照規(guī)范進行，做好一定的保護措施，盡量避免不合規(guī)范的設計給人們的生活帶來安全隱患。