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浅析漏电断路器在路灯低压配电系统中的应用

点击次数:105发布时间:2022-01-26

安科瑞 于洋 陈聪

摘要:在路灯低压配电系统中,过去都采用接地保护或接零保护,由于线长且故障电流小,导致故障时保护装置动作缓滞无法迅速切断回路,其保护装置也就很难做可靠动作。漏电断路器动作灵敏、迅速,应用在路灯系统上,完全可以保护路灯系统正常运行的。

 
关键词:低压配电;漏电断路器;故障保护;迅速切断;路灯安全用电
 
1引言
  在低压配电系统中,为防止发生人身电击事故,都应在线路中设置故障保护装置。根据《低压配电设计规范》1996年出版(GB50054-95)要求,在正常工作环境下,人身意外电击安全电压限值为50V,同时要求故障保护切断回路要迅速,由于电流通过人体越长越有害,所以故障保护动作切断回路的时间不宜大于5秒。
低压配电系统中,以前采用的保护方式都是接地或接零保护(熔断器及断路器),其可靠性较差,已无法实现《低压配电设计规范》提出的要求,而只能采用动作灵敏又很迅速的漏电断路器。根据新规范的要求,近几年来,我们将漏电断路器应用于路灯低压配电系统中,经实际应用,其效果明显优先于之前的故障保护装置。
 
2路灯配电故障保护分析
  路灯配电的特点:一是线路铺设长;二是分散式用电负荷;三是人较容易触及。熔断器或断路器在系统发生断路故障时自动切断电源,对于接地故障,由于路灯配电的特点,致故障时保护装置动作缓滞无法迅速切断回路,其保护装置也就很难做可靠动作,迅速切断故障线路,增加了电击危险发生率。
  在过去将金属灯柱及座箱等接地保护系统中,如果发生接地故障,其接地电流=电源电压/源处接地电阻+灯柱处接地电阻。
  若:电源处接地电阻=灯柱处接地电阻=4Ω
  则:接地电流=220/4+4=22.5A
  这时:灯柱座箱的电压=接地电流=灯柱处接地电阻/电源处接地电阻+灯柱处接地电阻
  当灯柱处接地电阻=电源处接地电阻时,灯柱座箱的电压=电源电压/2=110V。
  此时线路中的故障电流,虽然不足以使熔断器或断路器发生动作,但这时的灯柱座箱的电压足以使触及的行人发生电击。
  在过去将金属灯柱及座箱等与系统的PE线或PEN线相接的接零保护系统中,如果发生接地故障,其:接地电流=电源电压/“相-零回路"阻抗
  在路灯配电系统中常用的是小截面电线,阻值每千米约为1欧姆左右。理论上接地电流可达到百安培,由于接地故障处往往不是金属性连接等原因,其实际的接地电流要远远小于上述计算值。
同样,由于线路的故障电流较小,其保护装置也就很难作出可靠动作,则灯柱及座箱上就会附有危险电压,至发生电击危险性存在。
 
3漏电断路器选用
 
3.1选用原则
(1)漏电断路器的质量选用要好。
(2)漏电断路器的脱扣额定电流,约为正常动作电流的1.3倍。
(3)不动作额定漏电电流,约为正常泄漏电流的2倍。
 
3.2 选择正确的安装部位
(1)路灯干线保护。保护用漏电断路器可装设在路灯主干线的首端,其保护范围为路灯低压配电干线及其配电装置。当上述电气设备出现单相接地故障时,漏电保护器立即动作,切断电源,防止人身间接触电事故,同时又作为分支线上漏电保护装置的后备保护。
(2)路灯分支保护。二级保护为路灯分支保护。这保护用漏电保护装置装设在路灯各分支电路。这保护以防止直接接触触电为主要目的,而各自保护面积则较小,确保其他非故障支路不间断供电。
 
4安科瑞路灯安全用电平台介绍
4.1平台架构
  对路灯控制箱进行监测,通过监测路灯线路的电流和电压值来判断路灯的工作情况

 
  直接接入ARCM310仪表,监控每个路灯的电压、电流等电参量进行预警和报警,也可设置定时通断时间并远程控制路灯通断
 
4.2平台介绍
  安科瑞路灯安全用电监测预警系统通过物联网技术对安装在城市各区域路灯的用电状态进行不间断地数据监测。安全用电通过监测路灯线路的电流和电压值来判断路灯的工作情况,任何不正常的工作状态,平台都能进行监测和预警,预警信息通过手机APP推送,短信,语音电话和邮件等,时间到达责任人的身边,提醒运行人员接触器跳闸,电源失压等等。平台也可以设置开合闸时间,每天定时控制路灯控制器的启动和关闭。
  1.监测路灯的开闭,使用时长,非工作时间开启,或开启时间过短,则进行预警;
  2.监测路灯的电流电压工作状态,可以分级设置预警值和报警值,当超出阈值范围时进行预警和报警,
  3.判断路灯功率和线路损耗,当电流超出阈值范围时进行预警;
  4.可以设置路灯的异常个数,超出异常个数进行预警通知;
  5.对路灯回路的漏电流和导线温度进行监测,如果漏电过大,线缆温度过高则进行预警或报警;
  6.可以设置开合闸时间,定时对路灯控制器进行操作,触发频率可以设置成一次或者每天。
  7.多种开关灯执行方案设定,可设置普通(平时)方案、周末方案、节(假)日方案、临时方案,并可设定方案执行的方式和优先级;
  8.自动开关灯管理可选择定时模式、按季节变化的日出日落自动跟随模式、光照度辅助开关灯模式;
  9.能够自动进行亮灯率计算,形成亮灯率报表首页
  消息提醒显示需要处理的任务及报警消息
  隐患统计以曲线图的方式展示当月隐患数量
  地图显示相关点位
  监控模块提供数据监控监控功能,包含大数据调度和统计。

 

 
地图显示
  设备监控可以按监控设备识别号、项目筛选,显示设备识别号、设备详情、设备实时数据点击“设备"后进入设备实时数据页面。可查看历史曲线,巡检记录,报警信息,控制日志和、视频监控

 

 

 
隐患管理包括隐患巡查、隐患派发、隐患处理、隐患分析

运维管理

能耗分析

 
4.3产品选型介绍

 
4.4功能介绍
  智慧用电在线监控装置是针对0.4kV以下的TT、TN系统设计的智能电力装置,具有单、三相交流电测量、四象限电能计量、谐波分析、遥信输入、遥信输出功能,以及RS485通讯或GPRS无线通讯功能,通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理。
  应用:用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等
ARCM310功能:ARCM310智慧用电在线监控装置(以下简称装置)是针对0.4kV以下的TT、TN系统设计的智能电力装置,具有单相交流电测量、漏电监测、温度监测、内控开合闸以及RS485通讯或GPRS无线通讯功能,通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理。
  装置采用先进的微控制器技术,集成度高,体积小巧,安装方便,集智能化,数字化,网络化于一身,是建筑监控装置预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。作为一种先进的智能化、数字化的采集元件,该装置已广泛应用于学校、医院、商场、银行、古建筑等众多场所。

ARCM310图片
  GSM400-4G功能:AF-GSM是安科瑞电气推出的新型的4G远程无线数据采集设备,采用嵌入式设计,内嵌TCP/IP协议栈,同时采用了功能强大的微处理芯片,配合内置看门狗,性能可靠稳定。
  本产品提供标准RS485数据接口,可以方便的连接RTU、PLC、工控机等设备,仅需一次性完成初始化配置,就可以完成对MODBUS设备的数据采集,并且与安科瑞服务器进行通讯,

GSM400-4G图片
4.5用户体验

4.6现场安装

5结语
  以《低压配电设计规范》的要求,经过多年的实际探索运行,我们在采用了将漏电断路器应用在路灯的低压配电系统中的做法是可行的,其成效是明显的。在使用了漏电断路器后,系统线路的接地保护性能完好,能够满足《低压配电设计规范》提出的要求,使整个系统运行更加安全可靠,经济实效,易于推广。
 
【参考文献】
[1]周刚.漏电断路器在路灯低压配电系统中的应用
[2]赵宗友,高寒.电工电子技术及应用[M].北京:北京理工大学出版社,2016
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版
 
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