道路照明设计中单相短路电流计算
剩余电流保护器在道路照明工程中的应用
路断路器来切断故障回路ꎬ此时出线回路断路器瞬
时脱扣器不能可靠动作ꎬ由剩余电流保护装置可靠
动作ꎮ
图 ７ 机动车道回路
表 ２ ＴＮ － Ｓ 系统短路电流计算表
序号
电路元件
１
系统 Ｓ
Ｘ
Ｒｐｈｐ
Ｘｐｈｐ
１２ ３８
３８ ０４
１２ ３８
３８ ０４
１３ ６３
动作ꎮ
４ ２ 选用 ＴＴ 系统
如果选用 熔 断 器 或 断 路 器ꎬ 不 能 在 规 定 的 时 间 内
(５ｓ) 切除单相接地故障回路ꎬ同时会引起照明控制
箱出线回路跳闸ꎬ造成大范围路灯断电ꎮ
当灯杆内电缆接头处发生单相接地故障时ꎬ短
路电流为 ０ ０２６ｋＡꎬ由于短路电流未经过路灯内部
保护电气装置ꎬ短路故障只能通过照明控制箱出线
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ. Ｌｔｄ. ꎬＷｕｈａｎ ４３００１０ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｅｘａｍｐｌｅｓꎬｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＴＮ￣Ｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＴＴ
ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬａｎｄ ｔｈｅ ｈａｚａｒｄｓ ａｎｄ ｒｉｓｋｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
７６
« 电气开关» (２０２２. Ｎｏ. ５)
文章编号:１００４ － ２８９Ｘ(２０２２)０５ － ００７６ － ０５
剩余电流保护器在道路照明工程中的应用
周畅
道路照明配电线路单相保护
道路照明配电线路单相保护
随着城市的发展，道路照明工程得到了越来越广泛的应用。
在道路照明工程中，配电
线路单相保护是非常重要的一环。
本篇文章将从以下几个方面，对道路照明配电线路单相
保护进行简要介绍。
在道路照明工程中，配电线路单相保护的作用非常重要。
配电线路单相保护主要用于
保护照明设备，当线路发生故障时，可以迅速地切断电源，防止电器设备遭受损坏，保证
道路照明正常运行。
配电线路单相保护的结构主要由保护器、断路器和信号灯组成。
保护器通常包括电流
保护器、电压保护器和过载保护器等。
其作用是监测电路中的电流、电压和过载情况，当
电路中出现故障时，及时切断电源，确保照明设备得到保护。
断路器是配电线路单相保护的关键部件，它主要用于开启和关闭电路，并保证电路正
常运行。
另外，断路器还可以起到过载保护、短路保护和漏电保护的作用。
信号灯通常设置在配电线路单相保护的外壳上，它可以用来通知工作人员电路的运行
状态，以便及时处理故障。
三、配电线路单相保护的工作原理
四、配电线路单相保护应注意事项
1、配电线路单相保护应定期检查，防止故障发生，从而影响道路照明工程的正常运行。
2、当电路中出现故障时，应及时切断电源，防止照明设备遭受损害。
3、在安装配电线路单相保护时，应注意其额定电流和额定电压等参数，以免因参数
设置不当而产生故障。
总之，道路照明配电线路单相保护的作用非常重要，并且具有一定的技术难度。
因此，在安装和维护过程中，应严格按照相关规范操作，确保道路照明工程的正常运行。
单相短路电流计算
1、替代定理在任意具有唯一解的电路中，某支路的电流为i k ，电压为u k ，那么该支路可以用独立电压源u k ，或者独立电流源i k 来等效替代,如下图所示。
替代后的电路和原电路具有相同的解。
图1.12、叠加定理由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和.注意点:（1）只适用于线性电路；（2)一个电源作用，其余电源为零,如电压源为零即电压为零——〉短路，电流源为零即电流为零——〉开路;（3）各回路电压和电流可以叠加，但功率不能叠加.3、三相系统及相量图的应用3。
1 交流变量正常的电力系统为三相系统，每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变化,三相间相互角偏差为120°，比如以A 相为基准，A 相超前B ，B 相超前C 各120°，就构成正序网络，如下式所示：)120sin()360240sin()240sin();120sin();sin( ++=+-+=-+=-+=+=ϕωϕωϕωϕωϕωt U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例，因为三角函数sin 是以360°（或2π）为周期变化，所以随着时间t 的流逝，当ϕω+t 值每增长360°（或2π)时，电压ua 就经过了一个周期的循环，如下图所示:图3。
1如上图，t代表时间，ϕ代表t=0时刻的角度（例如上图中ua当t=0时位于ϕ），ω表示角速度即每秒变化多少度.例如电网的频率为50Hz，原点，即代表0=每秒变化50个周期，即变化50*360°或者50*2π。
此处360°和2π仅是单位制的不同，分别为角度制和弧度制，都是代表一个圆周；值得注意的是用360°来分析问题更加形象，而2π为国际单位制中的标准单位，计算时更通用。
3。
2 向量的应用用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算,图 3.1的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度，但使用范围有限。
道路照明配电相关问题汇总
道路照明配电相关问题汇总： 1. YJV 电缆各规格供电半径估算：1.1 根据电压降计算初步确定电缆截面及长度：一般情况下道路照明供电线路长，负荷小，导线截面较小，则线路电阻要比电抗大得多，计算时可以忽略电抗的作用。
又由于照明负荷的功率因数接近1，故在计算电压损失时，只需考虑线路的电阻及有功功率。
由此可得计算电压损失的简化计算公式：(0.5)%p X l M U CS CS+∆==由于从配电箱引出段较短为X ，支路电缆总长为L 。
则：2%CS U L X P∆=-对于三相供电：1500S L X P =-，对于单相供电：251.2S L X P=- P —负荷的功率，KW ； L —线路的长度，m ； X —进线电缆的长度，m ；U%—允许电压损失（CJJ45-2006-22页，正常运行情况下，照明灯具端电压应维持在中国市政工程电气设计Q 群972581272额定电压的90%—105%。
为了估算电缆最大供电半径取%10%U ∆= ） C —电压损失计算系数(三相配电铜导线75C =,单相配电铜导线12.56C =)举例：假设一回路负荷计算功率为N KW，试估算不同电缆截面的供电线路长度?1.2 校验路灯单相接地故障灵敏度来确定电缆最大长度：道路照明供电线路长、负荷小、导线截面较小，则回路阻抗较大。
故其末端单相短路电流较小（甚至不到100A ），这样就有可能在发生单相短路故障时干线保护开关不动作。
2. 路灯采用“TN-S 系统”相关配电问题汇总： 2.1路灯采用“TN-S 系统”单相接地故障电流计算； 下面举例对TN-S 系统路灯单相接地故障进行计算：一路灯回路长990m ，光源为250W 高压钠灯（自带电容补偿，cosa 0.85=，镇流器损耗为10%）。
布置间距为30m （该回路共有990/30=30套灯具），采用一台100KV A 的路灯专用箱变来供电，箱变内带3m 长LMY —4（40X4）低压母线。
道路照明短路电流计算及开关选择等
文章搜索：作者搜索：路灯配电系统若干问题的探讨李良胜章友俊（深圳市市政设计研究院有限公司）要探讨路灯配电系统中的单相接地保护灵敏度校验、保护设置、接地型式选择等。
键词路灯灵敏度接地故障L-N短路接地型式RCD（漏电保护器）I(II)类设备引言相对于室内照明而言，室外路灯照明的安装及敷设环境较差，线路距离较长，可达1000m以上，负荷分散但容量不大。
我国虽992年就颁布了行业标准《城市道路照明设计标准》（CJJ 45-91）（以下简称《路灯规范》），但因当时条件限制，规范未能就路灯配电系统作出更为详尽而完善的规定。
随着我国城市及道路建设的进一步蓬勃开展，对于路灯照明的深入研究已迫在眉睫。
路灯配电系统的以下几个问题尤其值得关注：①单相短路；②灵敏度校验；③保护设置；④接地型式等。
工程实例某城市道路照明由一台SG-10/0.4kV，100kVA ，D,Yn-11（U k=4.5%）箱变供电。
箱变内带3m长LMY-4（40×4）低压。
箱变远离10kV系统内发电机组，系统短路容量S d =200MV·A。
以箱变为起点，其中的一个路灯回路的线路长为990m，沿道线状布灯（即中间无分支）。
路灯为金属灯杆（以下未指明的均同此），纵向布置间距为30m（该回路共有990/30=33套灯具），高为10m。
灯具为220V、250W高压钠灯（自带电容补偿，cosφ=0.85），镇流器损耗为10%。
路灯以L1、L2、L3依次配电杆内灯具引接线为BVV-3×2.5mm2。
路灯干线为三相配电，线路为VV-4×25+1×16mm2，穿PVC70管（用于分散接地的统时，线路则为VV-4×25 mm2，穿PVC70管）。
单相短路电流的计算路灯可归类于固定式配电设备（I类设备），其线路须有过载、短路或接地故障保护。
单相短路包括单相接地短路故障（以下简称“故障”，例如图1中的f1、f2）和相-中短路（以下简称“L-N短路”，例如图1中的f3）。
研讨路灯TN-S配电系统单相接地短路保护
研讨路灯TN-S配电系统单相接地短路保护发表时间：2019-03-22T15:59:08.477Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：李冰[导读] 宜可保护小电流的单相接地故障。
计算过程从略，有兴趣的读者可参考《工业与民用配电设计手册》第三版相关章节计算。
天津市市政工程设计研究院天津 300000摘要：为了规范路灯TN-S配电系统的单相接地短路保护，通过工程实例对路灯TN-S配电系统单相接地短路电流的计算，探讨了在TN-S配电系统中干线开关的选择要点，干线开关应优先选用具有短延时保护的B类断路器，也可选用ＲCD开关保护。
关键词：路灯TN-S配电系统；单相接地；短路保护一、低压配电系统的保护接地形式我国现行低压配电系统采用IEC标准划分，按该标准，低压配电系统保护接地形式可分为TT系统、IT系统、TN系统，其中TN系统又可进一步细分为TN-C和TN-S系统。
根据现行行业标准CJJ45—2015《城市道路照明设计标准》第6.1.8条规定道路照明配电系统的接地形式应采用TT系统或TN-S系统，并应符合现行国家标准GB50054《低压配电设计规范》的相关规定。
当采用剩余电流保护装置时，还应满足现行国家标准GB13955《剩余电流动作保护装置安装和运行》的相关要求。
由于TT系统工作接地和保护接地需要设置单独的接地装置，而且接地装置间需要相互独立，这在城市道路照明工程施工中极难实现。
故在实际工程设计中，基本上都采用TN-S系统。
二、设计案例2.1工程概况某园区道路照明采用成套箱变，其中变压器型号为100kVA，SG-10/0.4kV，Dyn-11(Uk=4.5%)，10kV系统短路容量为Sd=200MVA，低压配电系统采用TN-S系统，其中一个路灯回路长度为1000m，路灯间距为30m，沿道路均匀布灯。
灯具为150W高压钠灯，补偿后功率因数为0.85;路灯干线为三相配电，线路为VV-5X16，敷设方式为穿PVC110管道。
路灯接地计算
路灯配电系统若干问题昀撰讨2010-04-26 11:37:23| 分类：默认分类阅读200 评论0 字号：大中小订阅 .摘萋通过一路灯照明工程实例．探讨了路灯配电系统中的单相接地保护灵敏度枝验、保护设置、接地型式选择等问题。
路灯的保护应包括两级：配电线路干线保护和灯具短路保护，在TN—S 系统中，路灯配电干线开关可选用B类断路器，在1Tr系统中，可选用RCD或其组合电器。
每个灯具处宜设置短路保护，TN-S中可选用熔断器，在1Tr系统中，当接地电阻值较大时，可选用RCD作灯具的短路保护。
路灯不宜采用TN--C系统，可考虑采用II类绝缘设备。
关键词路灯灵敏度接地故障 L—N短路接地型式RCD (漏电保护嚣) I D 类设备l 引言相对于室内照明而言，室外路灯照明的安装及敷设环境较差，线路距离较长，可达1 000m 以上，负荷分散但容量不大。
我国虽于1992年就颁布了行业标准《城市道路照明设计标准》(cJJ 45—91)(以下简称《路灯规范》)，但因当时条件限制，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随着我国城市及道路建设的快速发展，对于路灯照明的深入研究已迫在眉睫。
路灯配电系统的以下几个问题尤其值得关注：①单相短路；②灵敏度校验；③保护设置；④接地型式等。
2 工程实例某城市道路照明由一台SG—10／0AkV，100kV·A。
D,yn一11( =4．5％)箱变供电。
箱变内带3m长LMY-4(40x4)低压母线。
系统短路容量S =200MV·A。
以箱变为起点，其中的一个路灯回路的线路长为990m，沿道路呈线状布灯(即中间无分支)。
路灯为金属灯杆(以下未指明的均同此)，纵向布置间距为30m (该回路共有990／30=33套灯具)，灯杆高为10m。
灯具为220V、25OW高压钠灯(自带电容补偿，cosq)=0．85)，镇流器损耗为10％。
路灯以L1、L2、L3依次配电，灯杆内灯具引接线为BVV一3x2．5ram2。
短路电流的计算方法
b)
k(2)
负荷
4
3.单相接地(c,d)
A
电源 0
B
C
Ik(1)
电源 负荷 0
k(1)
c) 4.两相接地 (e,f)
电源 0
A
(1,1)
B
Ik
C
I
(1
k
,
1
)
k( 1 , 1 )
电源
负荷
0
A
B
C
Ik(1)
N
负荷
k(1)
d)
A
(1,1)
B
Ik
C
I
(
k
1
,
1
)
k( 1 , 1 )
负荷
e)
精选版课件ppt
精选版课件ppt
6
5.2 短路过渡过程和短路电流计算
一、无穷大容量系统
无穷大容量系统：指电源内阻抗为零，供电容量相
对于用户负荷容量大得多的电力系统。不管用户的负 荷如何变动甚至发生短路时，电源内部均不产生压降， 电源母线上的输出电压均维持不变。
在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路 总阻抗的5%～10%，或者电源系统的容量超过用户容 量的50倍时，可将其视为无穷大容量电源系统。
目的：简化短路计算
精选版课件ppt
7
二、 无穷大容量系统三相短路暂态过程
1、正常运行
R∑
X∑
k(3)
RL
XL
短路前电路中电流为：
G
iW IM s i n t(0)Q 电源
式中： a)
I M—— 短路前电流的幅值 IM U m / (R R )2 (X X )2
—0 — 短路前回路的阻抗角 0 ar (X c X t )/ g R ( R ) —— 电源电压的初始相角，亦称合闸角；
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道路照明设计中单相短路电流计算
照明设计是城市道路设计中比较重要的一项设计内容。
为了确保城市道路照明能为车辆驾驶人员以及行人创造良好的视看环境，达到保障交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活，防止犯罪活动和美化城市环境的效果，建设部于91年特制定了《城市道路照明设计标准》CJJ45－91.标准要求道路照明设计原则为“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便。
”并对照明标准、光源和灯具的选择、设计、照明供电和控制以及节能措施等方面做了较详尽的规定和要求，笔者在工程设计中运用和深入了解标准的过程中，确实得到了很多的益处，同时也发现一些不完善之处，比较突出的是规范中对照明供电保护及电缆选择没有做详细说明和要求，而这部分内容的设计正确与否直接影响到“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便”这个基本原则。
在道路实际使用中发生的电气故障，小到电缆烧毁，大到人身触电伤亡事故的出现，都于与此相关。
笔者希望本文起抛砖引玉的作用，以引起有关部门的重视，并与本行业同仁一同探讨。
在道路照明配电中，由于配电线路较长，配电线路零序阻抗较大，单相接地（零）短路电流相对较小。
为了计算低压配电系统的单相接地（零）电流，需要利用不对称短路电流的计算方法。
不对称短路电流可利用计算三相短路的原则进行计算。
因为电压的对称分量
与相应的电流对称分量成正比，因此在正序、负序和零序分量中，都能独立地满足欧姆定律和克希荷夫定律。
正序、负序和零序电流也只产生相应地正序、负序和零序电压降，利用这一个重要的性质，可以用电工学中对称分量法分析在对称电路中所产生的各种不对称短路。
单相接地（零）短路电流的计算
不对称短路时，由于距发电机的电气距离很远，降压变压
器容量与发电机电源容量相比甚小，因此，可假定正序阻抗约等于负序阻抗。
单相接地（零）短路电流按下式计算：
式中Up平均线电压（V）R0Σ，X0Σ，Z0Σ配电网络的总零序电阻，总零序电抗，总零序阻抗。
R1Σ，X1Σ，Z1Σ配电网络的总正序电阻，总正序电抗，总正序阻抗。
电路中主要元件阻抗
1、电力系统正序电抗的计算在计算低压电力网络短路时，有时需要计入系统电抗XX，如果系统电抗不知，只有原线圈方面的
短路容量或高压短路器的额定容量Sdn（MVA）时，则系统正序电抗
可近似地按下式计算：式中 Uj=Up平均线电压（V）Sdn原线圈方面的短路容量或高压短路器的额定容量（KVA）。
2、变压器阻抗的计算
变压器的正序电阻：
变压器的正序电抗：式中ΔPd 变压器短路损耗（kW）Ue 变压器二次侧额定电压（V）Se 变压器额定容量（KVA）Ud% 变压器阻
抗电压百分比，变压器的零序电抗是与其本身结构和绕组的接法有关。
目前不少厂家生产的Dyn11结线变压器比Yyn0结线变压器零序阻抗小，二次侧短路电流大，可提高一次侧过电流保护兼作二次侧单相接地保护的灵敏性。
故建议使用Dyn11结线变压器，变压器的零序电阻，零序电抗的取值计算如下：R0＝RⅠ＋RⅡ＝R1 X0＝X1＋XⅡ=X1 式中R0，X0 变压器的零序电阻，零序电抗。
RⅠ，X1变压器的一次绕组电阻，漏电抗。
RⅡ，XⅡ变压器的二次绕组电阻，漏电抗。
R1，X1
变压器的正序电阻，正序电抗。
3、推导参见机械工业版社出版的高等学校教材《工厂供电》。
铜、铝母线电阻电抗的计算（矩形截面母线各相在同一平面内）自动开关的选择
1、自动开关额定电流的确定一千米路灯数量为14盏，高压钠灯功率因数为0.45.道路照明计算电流：
Iez≥Ijs 取Iez=100A
2、自动开关长延时动作的过电流热脱扣器额定电流的确定IZd1≥KzlIjs=1×23=23A 取脱扣器额定电流为It.e=25A 照明用自动开关长延时脱扣
器对高压钠灯的计算系数取1.参见《工厂配电设计手册》第一版表11－21.
3、自动开关瞬时动作的过电流脱扣器的确定Izd3≥
Kz3Ijs=6×23=138A 取 LZd3=150A，照明用自动开关瞬时脱扣器对高压钠灯的计算系数取6.参见《工厂配电设计手册》第一版表11－21.
4、按短路电流校验自动开关动作灵敏性自动开关动作系数
取1.5时，灵敏性远远达不到要求。
用自动开关动作系数及短路电流确定自动开关瞬时脱扣器整定倍数值由于单相接地电流较小，现有的热磁式自动开关瞬时过电流脱扣器的整定电流值最小为3倍脱扣器额定电流，一般较难满足灵敏性的要求。
如用过电流长延时脱扣器做后备保护，容易使电缆长时间过电流，轻则烧毁电缆，重则引起火灾。
由于道路配电属于单相配电，即使配电中尽量使三相平衡，零序电流仍较大，也不能使用另加零序保护装置的措施。
按“JB1284－73”的规定，非选择型配电用自动开关的瞬时过电流脱扣器的整定电流值为10倍脱扣器额定电流（可调式为3～10倍），只具有瞬时过电流脱扣器的自动开关，其脱扣器整定电流值为1～3倍或3～8倍脱扣器额定电流。
遗憾的是，至今尚未查到如上面规定提到的只具有瞬时过电流脱扣器的热磁式自动开关产品，包括像ABB，Schneider，Moeller等国外大公司也无此类产品。
目前解决这个问题的办法：
1、加大电缆截面，降低配电线路的零序电阻和电抗，一般道路照明设计中，线路电压降都能满足规范要求，在不影响投资和施工难度的情况下，这不失为一个好办法。
2、使用电子式脱扣器，其保护短路时磁脱扣可最小做到1.5倍脱扣器额定电流。
能满足保护要求。
由于本人才疏学浅，所述问题不够深入，愿与广大电气设计同仁一同探讨，同时希望引起低压厂商的注意，能生产出更多适用于各类特殊场合的产品来。
于各类特殊场合的产品来。
定电流值为1～3倍或3～8倍脱扣器额定电流。
遗憾的是，至今尚未查到如上面规定提到的只具有瞬时过电流脱扣器的热磁式自动开关产品，包括像ABB，Schneider，Moeller 等国外大公司也无此类产品。
目前解决这个问题的办法：
1、加大电缆截面，降低配电线路的零序电阻和电抗，一般
道路照明设计中，线路电压降都能满足规范要求，在不影响投资和施工难度的情况下，这不失为一个好办法。
2、使用电子式脱扣器，其保护短路时磁脱扣可最小做到1.5倍脱扣器额定电流。
能满足保护要求。
由于本人才疏学浅，所述问题不够深入，愿与广大电气设计同仁一同探讨，同时希望引起低压厂商的注意，能生产出更多适用于各类特殊场合的产品来。
于各类特殊场合的产品来。
定电流值为1～3倍或3～8倍脱扣器额定电流。
遗憾的是，至今尚未查到如上面规定提到的只具有瞬时过电流脱扣器的热磁式自动开关
产品，包括像ABB，Schneider，Moeller等国外大公司也无此类产品。
目前解决这个问题的办法：
1、加大电缆截面，降低配电线路的零序电阻和电抗，一般
道路照明设计中，线路电压降都能满足规范要求，在不影响投资和施工难度的情况下，这不失为一个好办法。
2、使用电子式脱扣器，其保护短路时磁脱扣可最小做到1.5倍脱扣器额定电流。