TN系統中微斷故障防護的可靠性探討

萬小亮

(上海天華建筑設計有限公司廈門分公司，廈門 361000)

0 引言

工業與民用建筑物內及室外使用大量的照明燈具，當這些燈具發生接地故障時，如果得不到可靠的保護，會存在很大的安全隱患。作為照明配電的設計人員，深刻理解微型斷路器(以下簡稱“微斷”)對照明燈具保護原理尤為重要，然而在實際的設計圖紙中，發現很多照明配電箱圖紙采用統一的形式，即微斷采用C16A/1P，導線采用BV-3×2.5mm2，但此種照明配電方式能否保證燈具用電安全還需要進一步驗證。

1 微型斷路器的脫扣器曲線

工程設計中，大多數采用B型脫扣曲線或C型脫扣曲線的微斷用于照明配電保護，眾所周知，微斷脫扣器曲線分為反時限動作和瞬時動作兩部分。隨著配電回路電流的增加，動作時間一直在減小，當電流增加到某個值時，微斷的動作時間減小至0.01s。若要滿足新規范中關于故障防護切斷時間小于0.4s的要求，即當燈具發生接地故障時，要保證故障電流能夠觸發微斷瞬時動作，這樣才能保證燈具用電的安全性。

根據圖1可知，當選用B型微斷時，能夠讓微斷瞬時動作的電流Ia=1.3×5×In=6.5In；選用C型微斷時，Ia=1.3×10×In=13In,其中1.3為誤差系數。

圖1 微斷B型、C型脫扣曲線

2 工程案例分析

以某個典型地下室照明圖紙(圖2)為例：照明開關采用C16A/1P，導線采用BV-3×2.5mm2,供電最遠處L=120m。根據如下計算公式對單相接地故障電流估算：

圖2 地下室局部照明平面圖

(1)

3 解決方案

根據上述工程案例分析可知，若要使故障回路微斷可靠動作，需要讓選用的微斷瞬時動作電流Ia足夠小或是讓故障電流Id足夠大，故提出以下幾種解決方案。

(1)選擇B型微斷。相同額定電流的微斷，B型較C型微斷的瞬時動作電流Ia小些，動作更靈敏。

(2)在保證線路正常運行情況下，減少微斷額定動作電流，10A比16A靈敏度增加1.6倍。

(3)適當放大照明配電回路的電纜截面積。對于采用TN系統的室外照明配電回路，放大電纜的截面積使線路阻抗減少,故障電流加大，讓微斷容易動作，且還能兼顧室外長距離照明的壓降問題。

(4)等電位聯結、輔助等電位聯結。

(5)選用剩余電流動作保護裝置。選用30mA的剩余電流動作保護裝置，不但能為此種間接接觸導致的電擊提供可靠的附加保護，也能為直接接觸導致的電擊提供附加保護。若考慮保護的靈敏度及防止正常泄露電流造成誤動作，也可選用100mA、300mA、500mA甚至1A的剩余電流保護裝置，保證整定的動作時間<0.4s，例如《新民標》規定,生活水泵的電動機應采用300mA的剩余電流動作保護器。

(6)適當放大照明配電回路的電纜截面積。對于采用TN系統的室外照明配電回路，放大電纜的截面積使故障電流加大，讓微斷容易動作，且還能兼顧室外長距離照明的壓降問題。

(7)選用剩余電流動作保護裝置。選用30mA的剩余電流動作保護裝置，不但能為此種間接接觸導致的電擊提供可靠的附加保護，也能為直接接觸導致的電擊提供附加保護。若考慮保護的靈敏度，也可選用100mA、300mA、500mA甚至1A的剩余電流保護裝置，保證整定的動作時間<0.4s。

4 B型、C型微斷對應不同截面的銅導線最大保護長度配合表

B型、C型微斷對應不同截面的銅導線最大保護長度配合表 表1

在平時設計過程中，對每個照明配電回路進行校驗費時費力，筆者整理表1的數據供各位讀者參考，通過以下表格能夠快速判斷微斷對照明燈具保護的可靠性。

根據式(1)進行如下變換：

(2)

其中Ia=6.5In(B型)或13In(C型)，電源側阻抗系數取0.9。以微斷采用C16A/1P，導線采用BV-3×2.5mm2為例，根據式(2)可知，最大保護長度：

Lmax=

1×1=46m。其他不同組合依次代入式(2)，相應的最大保護長度詳表1。

由于電源阻抗系數與末端配電箱的供電距離有關系，當變配電室至末端配電箱的供電距離超過200m時，建議電源阻抗系數取0.8，即表中最大允許長度需乘0.89。

根據以上表格數據可知，當選用C16A/1P微斷，BV-3×2.5mm2導線時，照明回路最大允許長度僅為43m，對于圖2工程案例的情況，選用B10A/1P微斷，BV-3×2.5mm2導線才能滿足燈具的故障防護要求。故對于地下室照明、室外照明、高層建筑電氣管井等照明配電距離較長的場景，應結合表1對照明配電回路的微斷及導線進行校驗，以便能滿足《新民標》中電源切斷時間的要求。

5 典型場所配電箱設計實例

在工程設計中，強電間的位置盡量位于防火分區或樓層的中間位置，以避免微斷到終端用電設備的供電距離過長。在分析地下室車庫照明這一案例中，筆者發現采用B16A型微斷(保護半徑92m)可滿足大多數照明回路的保護距離要求。對于地下室坡道照明、高層住宅強弱電井、水井等供電距離過長的回路，建議選擇B10A型微斷(保護半徑148m)。車庫、門廳照明配電箱系統圖如圖3～4所示。

圖3 車庫照明配電箱系統圖

圖4 門廳照明配電箱系統圖

6 結束語