人民防空地下室出入口照明回路设计探讨

贾玉龙

(河北九易庄宸科技股份有限公司，石家庄 050000)

0 引言

随着建筑业市场的迅速发展，各种民用建筑内配套建设了大量防空地下室。GB 50038-2005《人民防空地下室设计规范》(以下简称“《人防设计规范》”)、05SFD10《<人民防空地下室设计规范>图示》、07FD01《防空地下室电气设计示例》等，都对规范指导人防地下室的设计施工发挥了重要作用。笔者谨对防空地下室出入口照明回路设计存在的一些问题谈些个人理解，不足之处希望同行批评指正。

1 案例分析

根据《人防设计规范》第7.5.16条，从防护区内引到非防护区的照明电源回路，当防护区内和非防护区灯具共用一路电源回路时，应在防护密闭门内侧、临战封堵处内侧设置短路保护装置，或对非防护区的灯具设置单独回路配电。当防护区内和非防护区灯具共用一路电源回路时，根据05SFD10《<人民防空地下室设计规范>图示》、07FD01《防空地下室电气设计示例》，在人防密闭门内侧、临战封堵处内侧加装熔断器或断路器；在工程实践中，不少设计师采用在防护密闭门内侧设置熔丝盒的做法，如图1所示。此做法看似满足了规范的条文要求，实则并未贯彻落实规范的本义。

1.1 接地故障电流计算

假设人防外靠近人防内K点(图2)发生接地故障，K点接地故障电流计算公式见式(1)。

(1)

式中，U0为相对地标称电压，V；电源侧阻抗系数取值0.8～1.0；S为相导体截面积，mm2；K1为电缆电抗校正系数；K2为多根相导体并联使用的校正系数；ρ为20℃时的导体电阻率，Ω·mm2/m；L为电缆长度，m；m为材料相同的每相导体总截面积(Sn)与PE导体截面积(SPE)之比。

图1 防护密闭门内侧设置熔丝盒做法示意图

公式(1)可以等效公式(2)。

Ik= (0.8～1.0)U/[1.5ρ(1+m1)L1/S1k11k21]+

[1.5ρ(1+m2)L2/S2k12k22]+

[1.5ρ(1+m3)L3/S3k13k23]

(2)

式中，S1、S2、S3分别为L1、L2、L3段导体的相导体截面积，此处取值分别为150mm2、16mm2、2.5mm2；m1、m2、m3分别为L1、L2、L3段导体相应参数，此处取值分别为150/70、1、1；k11、k21、k12、k22、k13、k23分别为L1、L2、L3段导体相应参数，k21、k22、k23取值均为1，k11、k12、k13取值分别为0.96(S=150 mm2时对应取值)、1、1。

因短路点远离配电变压器，故阻抗校正系数取0.95，U0=220V，ρ=1/54(Ω·mm2/m)。则：Ik=0.95×220/[(60.63+104.17+1 111.11)×10-3]A=164A。

图2 人防外靠近人防内接地故障电流计算示意图

1.2 保护选择性分析

上级配电箱回路采用C10A/1P微型断路器，保护动作灵敏系数Krel=164A/(10A×10)≈1.6，满足规范要求。分别选取SH201-C10A型微型断路器和OFAF_H gG 6A型熔断器，其特性曲线见图3～4。

图3 某公司微型断路器C型脱扣曲线

图4 某OFAF_H gG型熔断器时间-电流特性曲线

由图3～4可知，当Ik=164A时，断路器和熔断器的动作时间均<0.01s，上下级之间没有选择性。

《人防设计规范》7.5.16条文解释：当非防护区与防护区内照明灯具合用同一回路时，非防护区的照明灯具、线路战时一旦被破坏，发生短路会影响到防护区内的照明回路。若上下级设置的短路保护装置没有选择性，则失去了在防护密闭门内侧设置短路保护装置的意义。

若下级熔断器改为断路器，断路器长延时整定电流为6A，不难看出，人防外靠近人防内处发生单相接地故障时，上下级之间仍不具有选择性。

1.3 其他短路保护装置组合方案探讨

1.3.1 上级熔断器+下级断路器

此时要求熔断器的时间-电流特性曲线上对应于预期短路电流值的熔断时间比断路器瞬时脱扣器的动作时间快0.1s以上，才能满足选择性要求。由图4可知，预期电流(Prospective current)为164A，对应弧前时间(Pre-arcing time)≥0.1s时，熔断器的Ir至少为25A，而此时，熔断器下级2.5mm2导线的保护，显然不满足GB 50054-2011《低压配电设计规范》式6.3.6-1：Ic≤IN≤IZ的要求。而加大导线截面至6mm2，显然又不经济。此短路保护装置组合方案不推荐用在小截面回路中。

1.3.2 上级熔断器+下级熔断器的方式

熔断器之间的选择性在GB 13539.1-2015《低压熔断器 第1部分：基本要求》中已有规定。标准规定了当弧前时间≥0.1s时，熔断体的过电流选择特性用“弧前时间-电流”特性校验；当弧前时间<0.1s时，其过电流选择性则以I2t特性校验。当上级熔断器的弧前I2tmin值>下级熔断体的熔断I2tmax值时，可认为在弧前时间>0.01s时，上下级熔断体间的选择性可得到保证。标准规定额定电流16A及以上的串联熔断体的过电流选择比为1.6∶1，即在一定条件下，上级熔断体电流不小于下级熔断体电流的1.6倍，就能实现有选择性熔断。

图5 弧前和熔断I2t特性曲线

由图4知，Ik=164A时，10A熔断器弧前时间≥0.01s；图5为某公司gG熔断器弧前(Pre-arcing)I2t和熔断(operating)I2t特性，可查得，I2tmin(In=25A)>I2tmax(In=10A)，即需采用上级25A下级10A的配合方案才能满足选择性要求。上级采用25A熔断器时，导线截面仍不免加大。

1.3.3 上级带选择性的断路器(SMCB)+下级非选择性断路器

选择性的断路器(SMCB)符合GB 24350-2009《家用及类似场所用带选择性的过电流保护断路器》的要求。相关原理可参见文献[2]11.3.5节。图6是某公司提供的S750 DR型SMCB的脱扣曲线。

结合S750 DR型SMCB产品样册，上级采用S750 DR 16A的SMCB,下级配合S201 10A型微断,即可满足选择性要求。根据另一家公司产品样册，上级选用FTB1-100/E20/1P，下级选一般C10A微型断路器即可满足短路保护选择性要求，但FTB1-100/E20/1P保护的下级导线应加大至4mm2。

2 建议做法

通过以上分析，笔者总结，防护区外照明回路配电正确的做法是：对非防护区的灯具设置单独回路供电，或防护区内和非防护区灯具共用一个电源回路，兼顾经济性，采用1.3.3所述配置方案。

图6 S750 DR型带选择性过电流保护断路器脱扣曲线(16-25A)

3 结束语