TN系统中微断故障防护的可靠性探讨

万小亮

(上海天华建筑设计有限公司厦门分公司，厦门 361000)

0 引言

工业与民用建筑物内及室外使用大量的照明灯具，当这些灯具发生接地故障时，如果得不到可靠的保护，会存在很大的安全隐患。作为照明配电的设计人员，深刻理解微型断路器(以下简称“微断”)对照明灯具保护原理尤为重要，然而在实际的设计图纸中，发现很多照明配电箱图纸采用统一的形式，即微断采用C16A/1P，导线采用BV-3×2.5mm2，但此种照明配电方式能否保证灯具用电安全还需要进一步验证。

1 微型断路器的脱扣器曲线

工程设计中，大多数采用B型脱扣曲线或C型脱扣曲线的微断用于照明配电保护，众所周知，微断脱扣器曲线分为反时限动作和瞬时动作两部分。随着配电回路电流的增加，动作时间一直在减小，当电流增加到某个值时，微断的动作时间减小至0.01s。若要满足新规范中关于故障防护切断时间小于0.4s的要求，即当灯具发生接地故障时，要保证故障电流能够触发微断瞬时动作，这样才能保证灯具用电的安全性。

根据图1可知，当选用B型微断时，能够让微断瞬时动作的电流Ia=1.3×5×In=6.5In；选用C型微断时，Ia=1.3×10×In=13In,其中1.3为误差系数。

图1 微断B型、C型脱扣曲线

2 工程案例分析

以某个典型地下室照明图纸(图2)为例：照明开关采用C16A/1P，导线采用BV-3×2.5mm2,供电最远处L=120m。根据如下计算公式对单相接地故障电流估算：

图2 地下室局部照明平面图

(1)

3 解决方案

根据上述工程案例分析可知，若要使故障回路微断可靠动作，需要让选用的微断瞬时动作电流Ia足够小或是让故障电流Id足够大，故提出以下几种解决方案。

(1)选择B型微断。相同额定电流的微断，B型较C型微断的瞬时动作电流Ia小些，动作更灵敏。

(2)在保证线路正常运行情况下，减少微断额定动作电流，10A比16A灵敏度增加1.6倍。

(3)适当放大照明配电回路的电缆截面积。对于采用TN系统的室外照明配电回路，放大电缆的截面积使线路阻抗减少,故障电流加大，让微断容易动作，且还能兼顾室外长距离照明的压降问题。

(4)等电位联结、辅助等电位联结。

(5)选用剩余电流动作保护装置。选用30mA的剩余电流动作保护装置，不但能为此种间接接触导致的电击提供可靠的附加保护，也能为直接接触导致的电击提供附加保护。若考虑保护的灵敏度及防止正常泄露电流造成误动作，也可选用100mA、300mA、500mA甚至1A的剩余电流保护装置，保证整定的动作时间<0.4s，例如《新民标》规定,生活水泵的电动机应采用300mA的剩余电流动作保护器。

(6)适当放大照明配电回路的电缆截面积。对于采用TN系统的室外照明配电回路，放大电缆的截面积使故障电流加大，让微断容易动作，且还能兼顾室外长距离照明的压降问题。

(7)选用剩余电流动作保护装置。选用30mA的剩余电流动作保护装置，不但能为此种间接接触导致的电击提供可靠的附加保护，也能为直接接触导致的电击提供附加保护。若考虑保护的灵敏度，也可选用100mA、300mA、500mA甚至1A的剩余电流保护装置，保证整定的动作时间<0.4s。

4 B型、C型微断对应不同截面的铜导线最大保护长度配合表

B型、C型微断对应不同截面的铜导线最大保护长度配合表 表1

在平时设计过程中，对每个照明配电回路进行校验费时费力，笔者整理表1的数据供各位读者参考，通过以下表格能够快速判断微断对照明灯具保护的可靠性。

根据式(1)进行如下变换：

(2)

其中Ia=6.5In(B型)或13In(C型)，电源侧阻抗系数取0.9。以微断采用C16A/1P，导线采用BV-3×2.5mm2为例，根据式(2)可知，最大保护长度：

Lmax=

1×1=46m。其他不同组合依次代入式(2)，相应的最大保护长度详表1。

由于电源阻抗系数与末端配电箱的供电距离有关系，当变配电室至末端配电箱的供电距离超过200m时，建议电源阻抗系数取0.8，即表中最大允许长度需乘0.89。

根据以上表格数据可知，当选用C16A/1P微断，BV-3×2.5mm2导线时，照明回路最大允许长度仅为43m，对于图2工程案例的情况，选用B10A/1P微断，BV-3×2.5mm2导线才能满足灯具的故障防护要求。故对于地下室照明、室外照明、高层建筑电气管井等照明配电距离较长的场景，应结合表1对照明配电回路的微断及导线进行校验，以便能满足《新民标》中电源切断时间的要求。

5 典型场所配电箱设计实例

在工程设计中，强电间的位置尽量位于防火分区或楼层的中间位置，以避免微断到终端用电设备的供电距离过长。在分析地下室车库照明这一案例中，笔者发现采用B16A型微断(保护半径92m)可满足大多数照明回路的保护距离要求。对于地下室坡道照明、高层住宅强弱电井、水井等供电距离过长的回路，建议选择B10A型微断(保护半径148m)。车库、门厅照明配电箱系统图如图3～4所示。

图3 车库照明配电箱系统图

图4 门厅照明配电箱系统图

6 结束语