道路照明设施电气安全分析评估

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摘要：本文分析城市道路照明设施的电气安全重要性，结合其电气安全标准化的要求，开展城市道路照明的灯杆和配电柜的电气安全检测工作，分析评估存在问题，提出具有建设性意见，有利于管理部门对城市道路照明设施的管理维护工作开展，有效地降低安全风险事故发生。

关键词：城市道路照明；电气安全；标准化；分析评估

引言

城市道路照明设施作为城市基础设施的重要组成部分，具有遍布范围广、数量多等特征，其管理与建设是一项系统而复杂的工程，同时城市道路照明设施一般分布在人群稠密的地区，因此其电气安全是否可靠，涉及到市民乃至路灯维管部门工作人员的生命安全，备受各方关注。为了保证城市道路照明设施能安全可靠运行，城市照明管理单位不得不投入大量的人力与物力进行管理维护，但是依然存在触电风险的安全隐患。所以如何保证道路照明设施的安全可靠十分重要，对城市照明管理单位提出巨大挑战。

1标准化要求

近年来国内城市道路照明设施漏电伤人的案例频繁发生，通过相关安全事故调研分析，主要有以下两大因素：（1）内部因素：灯杆或配电柜接地保护系统达不到标准要求，且电缆长期运行或环境影响导致的绝缘老化，市政改造中的野蛮施工导致的绝缘破损等原因导致道路照明设施绝缘系统失效，同时短路保护和过负荷保护起不了作用；（2）外部因素：暴雨天气，特别是发生水淹浸泡时，灯杆或配电柜中的电缆接头等带电部件被雨水浸泡，导致周围水域带电。为了有效地规范城市道路照明建设，在城市道路照明工程中采用经济实用、高效节能的路灯器材和设备，同时还能采用技术先进、科学合理的安装工艺，提高工程质量和经济效益，国家制定相关标准规定了道路照明设施的设计安装规范和施工要求。在道路照明设施的电气安全性方面，结合城市道路照明设施的现场实际施工情况以及检测项目指标重要性与合理性，根据GB50054-2011《低压配电设计规范》、GB/T13955-2008《剩余电流动作保护装置的安装与运行》、CJJ89-2012《城市道路照明工程施工及验收规程》和CJJ45-2015《城市道路照明设计标准》等标准，选择灯杆和配电柜为测试对象，以接地电阻、绝缘电阻、泄露电流、灯杆熔断器检查、配电柜短路保护和过负荷保护、施工规范性(结构要求)等关键检测项目为分析评估指标。

2试验分析评估

选定了深圳市光明区不同使用年限的75条道路照明设施为检测对象，对全部74个配电柜的电气安全进行检测，同时按照计数抽样检验程序，从每个路段配电线路的分支首端、末端及中间的灯杆共抽了833根进行电气安全检测。经过现场检测和数据分析，可以发现以下几方面问题。（1）接地问题。道路照明设施接地的目的主要为设施内发生漏电时降低设施上的接触电压，同时可以增大故障电流使前端的保护电器能够在规定的时间内动作。根据标准CJJ89-2012的要求，金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及控制箱等的外露可导电部分均应与保护导体相连接。在满足接地电阻要求的情况下，应充分利用路灯基础钢筋等自然接地体。测试独立的PE接地线与每根路灯钢杆接地螺栓可靠连接，道路照明配电系统中，采用TN或TT系统接零和接地保护，PE线与灯杆、配电柜等金属设备连接成网，在任一地点的接地电阻不应＞4Ω。配电线路的分支、末端及中间适当位置做重复接地并形成联网，其重复接地电阻不应＞10Ω，系统接地电阻不应＞4Ω。从本次检测情况来看，灯杆和配电柜接地系统存在普遍的不规范，不合格率高达60.1%。其中表现为系统接地电阻大于标准值，部分灯杆没接地线，部分地线断裂或地线端子生锈严重等。（2）灯杆熔断器问题。标准CJJ89-2012第8.1.13明确规定每盏灯的相线应装设熔断器，熔断器应固定牢靠，熔断器及其他电器电源进线应上进下出或左进右出。本次检测超过94%路灯没有配备熔断器，少部分路段灯杆带有熔断器，但未有效固定或选择的熔断器熔体额定电流不正确。（3）灯杆漏电问题。路灯灯杆内的电线电缆，电线接口和灯具均存在一定泄漏电流，如带电部件未加有效绝缘或绝缘失效，会导致灯杆带电。根据标准GB/T12113-2003，以流经人体的电流可能引起的效应为基础，流经测量网络（代表人体阻抗）的电流的测量，从人体摆脱电流要求，灯杆的泄漏电流应该≤10mA。从本次检测情况来看，超过8.8%灯杆存在漏电问题。（4）短路保护和过负荷保护问题。道路照明配电系统应具有短路保护和过负荷保护，各单相回路应单独进行控制和保护，本次测试的配电柜均使用了过流保护器（空气开关）对每条回路进行保护。但是根据标准CJJ89-2012第7.2.4条：TT接地制式配电系统必须安装漏电保护装置。而对于TN系统，GB50054-2011第5.2.9条：TN系统中配电线路的间接接触防护电器切断故障回路的时间，应符合配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，不宜大于5s。在检测中发现TN-S的路灯供电系统很难在5s内切断接地故障电流。根据标准GB50054-20115.2.8规定：TN系统中配电线路的间接接触防护电器的动作特性，应符合下式的要求：以典型的5×25mm2铜芯电缆、供电半径800m为例，计算过流保护动作电流要多大才能满足公式（1）的要求。末端接地故障回路阻抗Zs约为1.69Ω，过流保护器的瞬时动作电流Ia不能超过220V/1.69Ω=130A，而前端的63A过流保护器（C曲线）的瞬时动作电流（5~10In）为315A~630A。这种情况下过流保护器在30S后才跳闸，道路照明配电系统的短路保护起不了及时的保护作用。检测中还发现，由于部分道路照明配线因老化等原因存在较大的漏电流（测试最大回路漏电流12.4A），这种情况下过流保护器根本不动作，完全起不了漏电保护作用，存在较大安全隐患。（5）施工规范性问题。从施工规范性(结构要求)测试情况来看，主要有以下几方面问题：配电柜和灯杆普遍存在缺少铭牌和零地排标识，或信息不完整情况，给维管部门带来检修信息辨识困难，不利于快速准确的进行维护管理；部分电缆老化严重，有龟裂或破裂损伤，电缆外观有绞拧甚至护层折裂等缺陷；内部电线使用不规范，地线和零火线乱用等；灯杆检修门没有防撬卸功能；检修门所在的位置不便于施工人员正面观察来车情况；配电柜密封性不良，达不到IP54要求；配电柜内电器安装不牢固，排列不整齐；带电部件与裸露的金属外壳的爬电距离和电气间隙小于10mm；配电柜存在线路带电部分裸露、无回路编号，进线口未完全封堵等现象。

3总结

在城市建设越来越完善的今天，城市道路照明设施的建设也迎来了新的需求，尤其是电气安全的重要性也得到了管理部门的高度重视。通过本次对深圳市光明区城市道路照明设施的灯杆和配电柜电气安全检测，以接地电阻、绝缘电阻、泄露电流、灯杆熔断器检查、配电柜短路保护和过负荷保护、施工规范性(结构要求)为分析评估指标，提前发现城市道路照明设施存在的电气安全隐患。通过本次道路照明设施检测中发现的问题，为有效的遏制人身安全事故的发生，实现事前预防，降低道路照明设施的电气安全危害、控制风险提出以下优化路灯管理的建议和措施。（1）道路照明设施建议使用TN-S系统，采用五芯电缆，用一根PE线把沿路灯杆连接起来，可以利用金属灯杆的基础钢筋做重复接地，同时配电线路的分支首端、末端及中间适当位置敷设接地极（接地电阻＜10Ω），做好等电位连接，重复接地容易实现。另外灯杆和配电柜内部的接地要规范连接，接地线不能＜4mm2，接地端需紧固，同时做好防锈处理等。所有接地极与配电柜、灯杆、PE线可靠连接，整个系统接地电阻不应大于4Ω。（2）每盏路灯的灯杆的相线应装设熔断器，且固定牢靠，熔断器及其他电器电源进线应上进下出或左进右出，使用的熔断器必须与路灯电流和功率匹配，标准规定150W及以下路灯使用的熔断器应为4A，250W应为6A，400W应为10A。有条件的可以使用额定脱扣电流为30mA漏电保护器作为附加防护。（3）对于已经在使用的道路照明设施需要定期进行回路排查，如发现漏电流过大，需要进行全线路排查，清除风险隐患。必要时应对使用年限过久，经常发现回路漏电流过大的配电柜，进行逐步更换漏电保护系统。对新建的道路照明设施项目，交付要求应新增对漏电保护功能的规定，建议选择合适的漏电保护器（额定脱扣电流为300mA，电流型，电磁式，自动复位功能的漏电保护器），前期虽然投资稍微大点，但对于道路照明设施运行后的安全隐患将大大降低。（4）灯杆和配电柜存在的电线使用不规范，电缆外观有损伤、护层折裂、接线端子（接头）绝缘和防水处理不到位、地线和零火线乱用等现象，维管单位应定期进行排查隐患。对于接线端子（接头）绝缘和防水处理，建议使用有相关认证（比如CQC认证）的防水端子。存在绝缘故障的电缆建议更换或修复，直埋的故障电缆，可以用故障探测仪定位故障点，定点开挖、灌胶修复等。

参考文献

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[2]刘锁龙.城市照明工程施工及验收[M].北京：中国建筑工业出版社,2018.10

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[4]GB/T13955-2017剩余电流动作保护装置的安装与运行[S].北京:中国标准出版社,2017.

[5]GB50054-2011低压配电设计规范[S].北京:中国计划出版社,2012.

[6]CJJ89-2012城市道路照明工程施工及验收规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

作者：陈文健 黄灿林 林娟 王琳羽 单位：深圳市光明区城市管理和综合执法局