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景观照明设计之配电系统设计探讨

日期:2012-10-9 10:22:24   点击:


随着园林工程和景观照明的发展,室外照明装置的用电安全性、配电可靠性及绿色节能性提出了更高的要求,根据实际情况,综合考虑,以期实现“绿色照明”的目的。

1) 箱内配电回路的划分

  按照明灯具的使用功能的不同划分成不同配电支路。一般情况下,用做功能性照明(庭院道路灯、 草坪灯)和景观照明(照树灯、照墙灯及地埋装饰灯等)的灯具应采用不同的路由,且各回路漏电断路器 后均加装接触器,作为手动或自动开关灯具之用。各回路接触器通过控制线路和弱电控制器相连接, 可实现智能自动控制。

  (2) 配电系统设计

  依照规范要求,照明配电箱的进线总开关应采 用四极隔离开关。这主要是从电气维修安全方面考虑的。当园内照明的供电电源由园区变电所引出时, TT 系统的中性线和总等电位联结系统是不连通的。当中性线带故障电压进入建筑物内时,总等电位联结系统却是地电位,这一故障电压将引起电气事故。

  因此为保证维修安全,室外照明配电箱总开关应采用四极隔离开关。

  (3) 室外照明配电箱设备选择

  箱内应设电涌保护器,且相线和中性线上都需 要安装。这是因为TT 系统内中性线自变电所引出后 不再接地而处于对地绝缘状态,它和相线一样能感 应雷电冲击电压。 与室内照明不同的是室外照明每一单独照明回路所带灯具数目没有特殊规定,一般为小功率的 LED 灯,通常每个灯的功率仅为1~3W,形成每个 回路带30~40 个甚至更多的灯。但对于功率较大的 高强气体放电灯,单个回路所带灯具数量则应适当减少,单相回路电流≤ 16 A,在计算每个回路金属 卤化物灯的实际用电量时,则是其放电灯的安装总功率的1.5倍。 3. 剩余电流动作保护器的整定

  (1) 保护器(RCD)的使用

  由于园林室外照明采用TT 接地系统,该系统内发生接地故障时,其故障电流需通过保护接地和系统 接地两个接地电阻返回电源,由于这两个接地电阻的限制,其故障电流不足以使断路器有效地动作,为确 保安全必须使用动作灵敏度高的RCD 来切断电源。

  (2) 剩余动作电流值的整定

  园林室外照明配电线路的长度多为100~200 m,甚至更长。再加上灯具与电缆本身也有一定的泄漏 电流,正常运行时,配电回路的泄漏电流较大。如 果设定剩余动作电流为30 mA,经常会发生误动作 跳闸现象,从而使供电的可靠性大大降低。因此为 确保户外照明装置的供电可靠性,应正确地选择漏电保护器(RCD)的额定剩余动作电流I △ n。由于各种设备和线路的泄漏电流资料不全,而且计算起来比较繁琐,因此可以采用以下的简便计算方法:

  1) 对于单相照明回路。RCD 的额定剩余动作电流I△n>电路实际供电电流/2 000。

  2) 对于三相四线的动力线路。RCD 的额定剩余动作电流I△n>电路实际供电电流/1 000。

  《夜景照明安全规范》5.2.4条还规定,室外场所照明配电末端支路剩余电流保护的动作电流不宜大于100 mA,动作时间不宜大于0.5 s。这样就不会发生误动作跳闸现象。

  TT 接地系统

  1. 接地系统的实际应用

  按照《民用建筑电气设计规范》中10.9.3.3条规定:安装于室外的景观照明中距建筑物外墙> 20 m 的设施,宜采用TT 接地形式。但对于不同种类的灯具,也有不同的接地做法。 (1) 路灯、庭院灯接地

  由于上述灯具布置的间距较大,每个灯具旁均设有接地极。接地极采用2 500 mm,φ 50 mm 镀锌钢管,以及40 mm × 4 mm 镀锌扁钢,直接和灯具相连。此时由室外照明配电箱引出的电缆到各个照明支路的第一个灯具是无PE 线的。

  (2) 草坪灯、地埋装饰灯接地

  这类灯具的特点是自身体积小,间距短,所以 每个灯具旁再设置接地极就不适用了。这种情况下的TT 接地系统做法是:每个支路的第一个灯具旁采 用2 500 mm、φ 50 mm 镀锌钢管做接地极,由此 地极引出PE 线(每个回路灯具之间有PE 线)再和灯具外壳、金属杆做可靠连接。要求接地电阻≤10Ω。如果接地电阻满足不了要求,要增打接地极,要求 各支路接地极的间距> 20 m。此刻由室外照明配电箱引出到各个照明支路电缆的第一个灯具无PE 线。

  2. 接地系统的接地故障保护

  《民用建筑电气设计规范》第7.7.7条规定TT系统的接地故障保护的动作特性应符合下式要求:

  RA×Ia≤50 V (1)

  式中 RA——接地极和外露可导电部分的保护导体电阻之和,Ω;Ia——保护电器的动作电流,A。

  其中50 V为正常环境的安全电压限值。室外照明设计中,室外照明灯具属于固定使用的用电设备,但是应考虑到雨雪天气时环境潮湿,安全电压限值应为25 V。则式(1)变为:

  RA×Ia≤25 V (2)

  即要求RA ≤ 25 V/Ia。当Ia = I△n = 100 mA时,RA ≤ 25/0.1,RA ≤ 250 Ω。这个电阻值很大,非常 容易实现。因此漏电保护可以做为TT 系统的户外照明装置的接地故障保护。实际工作中一般要求灯具 的接地电阻≤ 100 Ω,远小于规范要求,从而保证 了发生漏电情况时对人体的安全性。

  4. 接地系统的中性线不做重复接地

  当某项工程的接地系统选用TN - C - S 系统时,它的电源在进入建筑物时,中性线应做重复接 地。这样做可以避免进线电源中性线折断后,中性点漂移引起的三相电压不平衡烧坏单相设备事故; 但在TT 接地系统中,电源在进入室外总配电箱时,中性线不应做重复接地,因为做了重复接地,会产 生以下问题:

  (1) 断路器产生误动作

  TT 系统的中性线如果重复接地,部分中性线上的负荷电流将经大地返回电源而成为杂散电流。如 果线路首端的断路器装有RCD,这部分杂散电流将 会使它误动。

  (2) 引发触电伤亡事故

  一旦变电所处发生接地故障,使中性线对地电 位升高,此故障电压沿中性线传导至室外照明总配电箱处。若中性线做重复接地的话,因故障电压使 总照明配电箱的接地电阻的电位升高,而附近照明灯具保护接地的接地电阻电位也将升高,它将沿TT 系统保护接地的PE 线传导到照明灯具的外壳上,使得灯具外壳带电,则有可能发生电击伤人事故。

  因此TT 系统的中性线绝不得做重复接地。为防止中性线折断,只有采取提高中性线的机械强度, 增加截面积的方法。根据IEC 要求,铜线≥ 6 mm2。 因此即使园区的面积很小,景观照明的用电负荷很 小,室外照明配电箱离变电所很近,照明配电箱的 进线电源最小也应为YJV22 - 4 × 6,这一点应引 起人们的注意。
  园林景观设计

  1. 灯具的布置原则

  (1) 设计准备

  这类项目在进行景观设计之前,首先要与园林专业的设计人员充分配合,了解他们对园区内的个体建筑、建筑小品的照明设计的种种特殊要求。

  (2) 照明种类

  该照明系统一般分为功能性照明和景观照明两 种,前者一般指负责道路照明的庭院灯、草坪灯的设计;后者指根据园林要求,对指定的建筑小品、景观、树木进行照明的设计。

  1)关于道路照明。根据道路的宽度需选择适宜 的灯具。当道路宽度< 2.5 m 时,选用草坪灯,灯 的间距为10 m,单侧布置;当道路宽度> 2.5 m时, 选用庭院灯,灯具间距为20 m;当道路宽度> 6 m 时,庭院灯则采用双侧布置。庭院灯光源一般为节能灯,路口处庭院灯光源采用金属卤化物灯。公园 内的停车场的照明一般采用庭院灯,光源为金属卤 化物灯。

  2) 关于景观照明

  灯具一般有照石头灯、照墙 灯、照树灯、地埋装饰灯、水下灯、坐椅灯、台阶 灯、装饰灯柱和照亭射灯等。在设计中,要根据被照物的特殊情况,实际要求选择各自功率类型的灯 具,并进行安全可靠的安装。

  3) 常用光源选择。照石头灯一般用金属卤化物灯落地安装;照墙灯选金属卤化物灯,地埋式装设;照树灯用金属卤化物灯,地埋式安装在铺装地 面,或落地式安装在绿地内;地埋装饰灯常采取 LED 灯,光源颜色为白色,安装在铺装路面内或广 场中心内;水下灯为金属卤化物灯或LED 灯,光源 颜色为黄色,壁装;坐椅灯为LED 灯,光源颜色为 白色,壁装;台阶灯也是L E D 灯,光源颜色为白 色,根据台阶的不同高度可安装于台阶的正面或侧面;装饰灯柱一般采用陶瓷金属卤化物灯或高压钠 灯,光源颜色为白色,设置于广场的四周;照亭射灯则用金属卤化物灯,光源颜色为白色,设置于亭 子顶部的边缘处。园林外线设计外线可分为强电外线和弱电外线两大类,在设计中有着一些需要注意的地方。

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