室外配电设计要点

Planning and design 规划设计 125
室外配电设计要点
吴雍容 （泉州市住宅建筑设计院， 福建 泉州 362000）
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号 1007-6344（2019）02-0125-03
摘要：工欲善其事，必先利其器。

室外照明装置为特殊装置，为确保室外照明电气安全，必须解决好电气设计的一些关键问题。

而室外照明是一个系统工程，所涉及的内容广泛，本文分析了几个设计要点，首先分析了室外配电系统线路的供电半径，通过线路 故障分析，探讨了预防电击事故的较为有效的安全措施，为了满足保护人身安全的剩余电流保护电器 RCD 的动作，通过不同绝缘 类型的电力电缆的自然泄露电流计算，以便正确选择有效的剩余电流保护电器 RCD 及电缆类型，探讨了 TT 系统景观照明的人工 水平接地装置做法，最后介绍了室外照明的控制方式及室外照明设计施工时应注意的重要内容，以便让建筑电气更好的服务民生。

关键词：室外照明；电压降；供电半径；预期接触电压值；防电击保护措施 TN 系统 TT 系统；特低电压供电；剩余漏电保护 器动作电流；电缆自然对地泄露电流；控制方式；人工水平接地极
本文就较大规模住宅小区或休闲公园的电气设计来探究室外照明配电的设计 方法，供同行们探讨。

室外配电的设计从安全可靠、节能环保、经济合理、维修方便、技术先进的 原则进行。

1 供电半径和电压降：
室外照明一般采用低压供电，确定配电箱体的原则需根据电源到末端受电点 所必需控制的电压降确定供电半径。

《供配电系統设计规范》GB50052－2012 第 5.0.4 条中，规定在正常运行情况下，道路照明末端处电压允许偏差为＋5％，－10 ％。

室外配线为了满足末端设备的电压损失，保证末端灯具的正常点亮，供电距 离依据《手册》第P865/P866页计算如下：
例：假设由变配电室低压配电总柜至室外照明配电箱处已有电压降△ U%=3%，
①庭院灯采用单相YJV-0.6/1kv电力电缆4mm2穿PE管埋地暗敷设，设备负荷 Pjs=1.5kw，CosФ=0.9，Ijs=7.6A。

，按最大的末端电压损失10%，供电最长长度计 算如下：
△U%=2* *Ι*L*(R*CosФ+X*SinФ)/10Ue≤7
L≤7*10*220/ 2*7.6* (5.332*0.9+0.097*0.436)= 209米 ② 庭 院 灯 采 用 三 相 电 缆 平 均 间 隔 供 电 ， 设 备 负 荷 Pjs=4.5kw ， Cos Ф =0.9 ， Ijs=7.6A。

按最大的末端电压损失10%，供电最长长度计算如下：
△U%= *Ι*L*(R*CosФ+X*SinФ)/10Ue≤7
L≤7*10*380/1.732*7.6* (5.332*0.9+0.097*0.436) =418米 可见当采用单相电缆供电时，一般照明配电箱的供电半径约为200m，超过这 个距离应增加配电箱的数量，如草坪灯、照树灯、地埋装饰灯、座椅灯、石头灯 及水下灯等景观照明，超过该距离应考虑增加配电箱数量。

当室外照明的三相负荷可分配平衡（如道路功能性照明庭院灯），此时可采用 三相电缆供电，间隔配线，一般的供电半径是单相供电半径的2倍。

当部分灯具距离较短时，室外照明采用铜芯导线应采用双重绝缘，铜芯导线 截面不应小于2.5m2。

2 防人身电击措施：
室外照明装置一般属 I 类电击防护等级的用电设备，其金属杆件、金属壳体等 常处于人体易接触的范围内，当它们发生接地故障而使灯具的金属壳体呈现故障 电压时，如果人与之接触，将会产生电击。

GB50054-2011 第 5.2.2 条及 GB50034-2013 第 7.1.2 及 7.1.3 条：间接接触防护 电器应能在预期接触电压超过接触电压限值 (干燥场所为 50V，潮湿场所的电压限 值为 25V，水下灯具为 12V)，且持续时间足以引起人体有害的病理生理效应前自
动切断该回路或设备的电源。

室外照明由于环境条件的影响，为了电气安全，应 按潮湿场所来考虑。

以下举例计算设备发生接地故障时出现的预期接触电压值。

2.1 如图一：景观照明配电箱设于 A，A 离配电室较远，若至 A 配电采用 TN 系统，A 建筑做了总等电位，引出线路给户外电气设备 B 供电，当设备 A 发生接 地故障时，不仅在设备 A 处出现预期接触电压 Ut2，在设备 B 处也出现预期接触电 压 Ut3:
图 1 短路分析：发生故障后，相保回路电流由相线 L(0.1Ω)流经建筑物内 PE 线(0.04Ω)，再流经 PEN 线(0.06Ω)返回变压器中性点，全回路电阻 R 和电路电流 Id 计算如下：
R=(0.1+0.04+0.06)Ω=0.2Ω Id=220V/0.2Ω=1100A A 设备的接触电压 Ut2 为碰壳点与 MEB 之间的电位差，B 设备的接触电压为 Ut3 为碰壳点与大地之间的电位差，由于变压器与中性点直接接地，大地与变压器 中性点等电位， 由于建筑物做了总等电位联结，A 设备外壳接触电压 Ut2： Ut2=Id*(RPE)=1100Ax(0.04)Ω=44V. B 设备外壳接触电压 Ut3 计算如下： Ut3=Id*(RPE+RPEN)=1100Ax(0.06+0.04)Ω=110V。

由上可见 A 建筑做了总等电位联结，大大降低了接触电压，如果 A 建筑配电 箱防护电器因故不动作或切断不及时，当室外采用 TN 系统，沿 TN 系统 PE 线路 传导的故障电压将在无总等电位联结作用区使无故障室外设备的外露导电部分也 呈现故障电压，引起间接接触电击事故。

本文推荐以下几种措施可以防止设备 B 处发生电击事故： (1)、给设备另做保护接地 RB 以局部 TT 系统供电，当室外设备的接地系统与 建筑物的接地系统间距大于 20 米，则可建立局部的 TT 系统为设备 B 供电。

(2)、另引其他专用电源给设备 B 供电，不把室外设备配电箱设于门卫，改至 低压总配电室，电源由低压配电总柜直接供电，设备 A 与 B 之间无 PE 线连接。

当灯具设于大底盘地下室的覆土上方时，室外照明配电系统应与该建筑的配电系 统的接地形式一致采用 TN 系统，采用此防电击措施最为合适。

此时应注意接地（PE) 保护接线不得串联连接。

因为一旦灯具内接线端子上的接线螺钉发生松动，就会 影响下一级的保护接地的可靠性。

(3)、给设备 B 经隔离变压器供电，二次回路不接 PE 线，可有效隔断沿 PEN


126 规划设计 Planning and design
线和 PE 线传导来的故障电压，但由于隔离变压器如有金属外壳，其外壳应连接一 次回路的 PE 线做保护接地，对于室外布灯数量较多，采用此措施并不够经济，此 措施适用于数量较少功率较小设备。

(4)、采用有双重绝缘和加强绝缘的Ⅱ类灯具。

布线系统应采用无金属外层 PVC 导管，与照明柱等可导电部分有效隔开。

(5)、采用特低电压供电：喷水池，戏水池是较为特殊场所，采用安全可靠的 措施可以更有效地减少电气事故的发生，做为景观的喷水池，如果无法隔阻人们 靠近戏耍或防止意外坠水，安装在池内水下的灯具(如涌泉灯、水底射灯等)应采用 特低电压供电的Ⅲ类设备，在 0 区和 1 区以外安装 220V/12V 隔离特低变压器， 采 用防水电缆穿塑料管供电。

如潜水泵功率较大，必须采用 220V 供电的，可把水泵设于水池外的地下，所 用水管采用绝缘的承压塑料管，如发生设备绝缘故障，也不传导故障电压，水泵 在地下，人体也不可能直接接触。

所以可有效地防止电击伤人。

以上几种措施均为了消除建筑物内 PE 导体所带的故障电压。

是室外设备防间 接接触电击的有效措施。

3 RCD 漏电电流与电力电缆绝缘类型：
《民规》JGJ 16-2008 第 10.9.3 第 4 款及第 7.7.10，室外照明分支线路应装设 剩余电流动作保护器 RCD，额定动作电流 I△n 不大于 30mA，在发生绝缘故障时应 立即切断电源。

以防止灯具接地故障时对人身造成伤害，而且还提供了直接接触 的辅助保护。

剩余电流保护器要充分考虑电气线路和设备的对地自然泄露电流，泄漏电流 的大小与所带设备及线路有关。

电缆线路有自然泄露电流，原因有两个：1.电缆和地之间有电容存在。

2.电缆 和地之间有绝缘电阻。

不管电缆材料多好，它都会或多或少存在泄漏，不可能完 全绝缘。

由《配四》下册 P1017 表 11.7-15/16，当室外电力电缆线路线径采用(4mm2)， 各常用电器及穿管电线电缆的自然泄露电流: 灯具安装在金属构件上为 0.1 mA ； YJV 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆为 17mA/km；VV 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护 套 52mA/km。

①若是三相电缆单相平衡回路，电力电缆供电半径 0.5km，室外照明的三相负 荷尽量平均分配（如道路功能性照明庭院灯），间隔配线，其三相基本平衡，其灯 具漏电电流矢量和基本为 0，正常漏电电流值仅为线路：
采用 YJV 聚乙烯电缆 I△n’=17x0.5=8.5mA。

2*I△n’=17mA 采用 VV 聚氯乙烯电缆 I△n’=52x0.5=26mA。

2*I△n’=52mA ②若是单相回路，供电半径 0.2km，灯具总漏电电流为线路及各灯具漏电电流 值之和。

采用单相带 15 盏灯计算：总正常线路泄露电流值如下： 采用 YJV 聚乙烯电缆 I△n’=17x0.2+15*0.1=4.9mA。

2*I△n’=9.8mA 采用 VV 聚氯乙烯电缆 I△n’=52x0.2+15*0.1=11.9mA。

2*I△n’=23.8mA 受限于室外电缆敷设施工质量、电缆接头绝缘水平、雨天潮湿天气等因素的 影响，其自然泄露电流还可能更大。

按国家标准《剩余电流动作保护装置安装和运行安装和运行》(GB13955-2017） 中 5.7 规定：”选用的漏电保护器 RCD 的额定剩余不动作电流，应不小于电气线路 和设备正常运行时泄漏电流的最大值的 2 倍”。

按以上正常泄露电流计算数值的 2.0 倍计算，当选用 VV 型聚氯乙烯电缆其自 然泄露电流均可能大于 30mA。

再根据 GB50217-2018 第 3.4.1.2 条：易受水浸泡的 环境，应选用聚乙烯外护层电缆。

为了不影响室外照明灯的正常运行，因此室外 电力电缆推荐选用绝缘、防水性能较好、自然泄露电流较小的 YJV 聚乙烯绝缘电 力电缆。

按国家标准《剩余电流动作保护装置安装和运行安装和运行》(GB13955-2017） 中第4.4.1条规定：安装在户外的电气装置，游泳池、喷水池的电气设备，安装在 水中的供电线路和设备应安装末端保护RCD。

因此各景观照明回路、室外水泵供电回路均应设独立 RCD(30mA)保护，于各 灯杆处设独立 RCD(30mA)保护，用于防止人身伤害，由于室外线路较长，庭院灯 照明干线处的 RCD 漏电电流可选用 100～300mA，用于提高短路灵敏性。

上下级 RCD 的动作时间差不得小于 0.1S。

漏电保护是设计师把握的重要环节，因自然泄露电流大，常发生 RCD 误动或 合不上闸，为此设计时可选取合适的可调漏电电流 I△n 的 RCD。

在发生漏电保护器 频繁跳闸时，有的人用拆除回路上的 RCD 来解决，这样做将使人身失去安全保障， 非常不妥，不可取也。

4 接地保护措施及人工水平接地装置的设置：
GB50054-2011 第 3.1.12 条，采用剩余电流动作保护电器作为间接接触防护电 器的回路时，必须装设保护导体。

保护导体必须通过接地极和接地装置把接地故 障电流引入大地，可见设置可靠的接地装置的重要性，
对于不同种类的灯具也有不同的接地做法。

当室外照明符合采用 TT 系统时，庭院灯、路灯、球场灯等较大灯型灯具可在 灯杆处独立设置 30mA RCD 保护，并直接利用每个灯具的基础钢筋做自然接地极， 而草坪灯、地埋装饰灯、照树灯等灯具的自身体积小，每个灯具的基础都较小， 或者只是素混凝土基础，在每个灯具处设置接地极是不适用的，此时需采用人工 接地极做集中接地装置。

（如图二）
根据 GB50054-2011 第 5.2.15，又由于室外照明受环境条件的影响，为了电气 安全，应按潮湿场所来考虑，其电压限值采用 25V。

TT 系统配电线路接地故障保 护的动作特性应符合下式要求,
R*Ia≤25，当 Ia=0.03A， R=RB+RPE≤25/0.03=833Ω，此接地电阻是很容易实现的, 在室外景观灯较集中区域设置人工水平接地装置，根据《配四》第 14.5 节： 优先采用水平敷设的接地极，根据国情，从节材方面考虑，优先选用钢材,由于扁 钢表面积大于圆钢，根据表 14.6-13，接地极采用镀锌扁钢-40*4，5 米长，埋深 0.8 米，土壤为砂质粘土，电阻率为 100Ω.m，水平接地极的接地电阻为 23.4Ω远 小于 833Ω。

为了防止接地装置在土壤中被化学腐蚀，应采用 10~20cm 的混凝土 被服保护。

灯具数量较多时，可采用就近分组接地，由室外照明的第一灯具引接接地 PE 线至各 TT 系统景观小灯具。

5 控制方式
制定合理的控制方式并尽量缩短开灯时间，即节约了能源又减少了光污染，
也延长了照明灯具的使用寿命。

首先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、地埋装饰灯、座椅灯、
石头灯及水下灯等）的灯具应采用不同的回路。

道路照明控制宜以时控为基础，并辅以光控功能，当遇到浓云蔽日、突降暴 雨的情况，就需要开启路灯提供照明，在这种情况下就需要有辅助的光控功能自
动开启路灯，而当天气恢复正常后又能适时地将路灯关闭。

道路全夜灯(夜晚24时
前)，应可以全部亮。

半夜灯（24时至凌晨），可等距离间隔关掉部分灯光，留下部
分灯具亮，或者采用双套灯具双回路，采用时控控制灯具点亮减半，又能保证道
路照度均匀。

景观照明各回路的照明控制方式采用时控或手控，按灯具种类或片区分开灵
活控制，可根据需要决定何时亮，何时不亮，在满足使用功能的前提下实现最大
程度节能。

（下转第185页）


Equipment technology 装备技术 185
操作便捷性。

在此类特征的加持下，截面加固技术在我国土木工程建设领域中得 到十分显著的重用。

该项技术在应用过程中，能够通过技术的应用改变建筑物结 构亦或是构筑物的截面面积，同时增强建筑物原有的承载力，促使建筑物能够得 到更加良好的力量支撑点。

5.2 碳纤维布加固技术的具体应用
在土木工程的结构加固技术应用过程中，碳纤维布加固技术也是一种比较常 见的加固方法，与前文提到的截面加固技术不同，此种技术应用后，在外形以及 耐久性方面均具备比较突出的优点[10]。

除此之外，碳纤维布加固技术在应用时，主 要是通过采用非金属纤维类型的材料对土木工程建筑结构进行加固处理。

需要注 意的是，碳纤维布加固技术在使用的材料上具有一定的局限性，导致该项技术在 应用的范围上也受此影响，仅能够被应用于土木工程建筑中的混凝土结构抗剪、 抗震中。

5.3 钢筋植筋加固技术的具体应用
在进行土木工程建设的结构加固时，钢筋植筋加固技术的应用率也很高，技 术应用时主要是将钢筋、植筋等本身硬度比较大的建筑材料融入到建筑施工材料 中，借此完成建筑整体的加固目的。

具体的应用期间，需要执行一系列的施工环 节，包括钢筋孔位的设置、加固孔钻孔以及钢筋焊接等一系列基础性步骤。

随后， 需要针对加固孔内部进行杂志清理，并进行钢筋的预处理以及埋植施工，方能够 将钢筋植入到建筑加固中去。

此一系列施工过程的执行，必须严格按照工作流程 执行，方能够最大成都确保钢筋植筋加固技术应用效果展现出来。

6 总结
综合全文论述分析能够发现，在进行建筑管理时，建筑在结构上的加固和维 护工作的展开，于很大程度上影响了土木工程建筑结构、功能以及使用条件水平 的高低，进一步造成了建筑构件的承载能力不高，影响建筑体质量。

在这一基础
上，进行土木工程建筑的结构损伤以及耐久性分析时，对于提升建筑本身的建筑 标准以及使用寿命延长起到了很好的促进效果。

目前，我国在进行土木工程建设 时，既有建筑的基础施工以及结构加固工作开展十分关键，受到复杂环境变化的 影响，所需要考量的施工内容也更具多变性，其与全新工程的建设并不相同，甚 至具有很大的差异性。

文中通过结构加固技术以及地基加固技术的应用，为土木 工程建设质量的提升奠定了技术，同时也为土木工程建筑企业经济效益保障以及 未来实现可持续发展奠定了基础。

参考文献 [1] 许 晓 旭 . 探 析 土 木 工 程 建 设 中 结 构 与 地 基 加 固 技 术 的 运 用 [J]. 城 市 建 筑 ， 2016，12(18)：140-140. [2] 饶 冰 洁 . 探 析 土 木 工 程 建 设 中 结 构 与 地 基 加 固 技 术 的 运 用 [J]. 四 川 水 泥 ， 2018，No.261(05)：166. [3]王文杰.土木工程建设中结构与地基加固技术的运用分析[J].门窗，2018， 14(9)：143-145. [4] 徐 云 涛 . 浅 谈 土 木 工 程 建 设 中 结 构 与 地 基 加 固 技 术 的 运 用 [J]. 江 西 建 材 ， 2017，12(24)：105+108. [5]张丽，王恒宝.土木工程设计中结构与地基加固技术的应用研究[J].江西建 材，2016，16(4)：50-50. [6]翟少冲.结构与地基加固技术在土木工程建设中的运用探讨[J].绿色环保建 材，2017，21(7)：177-179. [7]尚冬梅.浅谈土木工程设计中结构与地基加固技术的应用[J].中国房地产业， 2017，31(18)：137-139. [8]黄伟.结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用[J].建材与装饰，2017， 14(48)：77-78.
（上接第126页） 6、采用保护器后，人们对其它防护措施的重要性认识淡薄了，错误地将保护
器作为唯一的安全措施，放松了其它安全措施的实施，其实设计与施工中尚应注 意规范规定的几个重要措施：
(1)、电气设备的外露可导电部分应单独与保护导体相连接，不得串联联接， 连接导体的材质、截面积应符合设计要求。

(2)、户外照明装置用的灯具，其防护等级应不小于IP65来防止固体物和水的 进入。

水下灯具防护等级应不小于IP68。

(3)、室外照明配电箱电源母排处应装设I极试验的浪涌保护。

(4)、灯具固定应牢固可靠，在砌体和混凝土结构上严禁采用木楔、尼龙塞或 塑料塞固定。

灯具的外露可导电部分必须采用铜芯软导线与保护导体可靠连接，连接处应 设置接地标识，铜芯软导线的截面积应与进入灯具的电源线截面积相同。

总之，室外照明电气设计营造的休闲环境与人们的日常生活密切相关，如出
现故障，会牵连多人，所以无论是设计人员还是施工人员在设计施工中要严格按 照规范进行，做好一定的保护措施，尽量避免不合规范的设计给人们的生活带来 安全隐患。

参考文献 [1]JGJ162008.民用建筑电气设计规范[M].中国建筑工业出版社，2008，北京： [2]GB50052-2009.供配电系统设计规范[M].中国计划出版社，2010，北京： [3]GB50034-2013.建筑照明设计标准[M].中国建筑工业出版社，2013，北京： [4]GB50054-2011.低压配电设计规范[M].中国计划出版社，2012，北京： [5]GB13955-2017.剩余电流动作保护装置安装和运行安装和运行[M].中国计划 出版社，2018，北京： [6]工业与民用供配电设计手册，第四版[M].中国电力出版社，2016.12.北京；（简 称配四）； [7]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验第二版[M].中国电力出版社 2007 北 京：
（上接第 146 页）
4 修复建议
该地区管段结构性缺陷等级有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。

① 结构性缺陷Ⅰ级为轻微管道 缺陷，结构状况大致不受影响，但具有潜在变坏的可能。

结构条件大致完好，暂 时不需要修复。

② 结构性缺陷Ⅱ级结构在短时间内不会发生破坏现象，但制定修 复计划。

③ 对于结构性缺陷Ⅲ级结构在短期内可能会发生破坏，应采取修复措施， 为节省工程费用，可采用管道非开挖修复技术，如点状树脂内衬修复技术、不锈 钢发泡桶法（EXLT）、PE 穿插内衬等。

不开挖路面直接进行修复，更加简捷科学。

具有对道路交通影响小、施工工期短、甚至可以带水作业等优点[4]。

管段功能性缺 陷等级有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。

①功能性缺陷Ⅰ级为轻微影响，管道运行基本不受影响。

没有明显要处理的缺陷，不需要养护。

② 功能性缺陷Ⅱ级管道水流经过受阻比较 严重，运行受到明显影响。

应计划对管道进行养护。

③ 结构性缺陷Ⅲ级管道过流 受阻比较严重，运行受到明显影响。

应尽快对管道进行养护。

可采用市政清淤疏 通车来进行高压水枪清洗，效果良好。

5 结语
城市管道状况引用 CCTV 检测技术，对新建管道状态排查，可以有效防止排 水管线竣工后的质量问题。

最大限度地消除管道后期的运营隐患，避免在运营过 程中出现积水、堵塞等各种现象，影响正常使用。

建议对城市管道系统，加强 CCTV 技术检测、排查。

参考文献 [1]牟丹，李永清，孙伟君，等.基于 CCTV 方法的排水管道检测技术与应用[J]. 管道技术与设备，2015（2）：28-29. [2]潘文俊，韩葵，潘宏峰.CCTV 技术在排水管道检测中的应用与探讨[J].城市 勘测，2017（2）：163-166. [3]李哲锋，非开挖技术在大庆油田龙南地区供水管道更换工程中的初步应用 [D].长春: 吉林大学,2013: 20 [4]CJJ/T 210-2014，城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程[S].北京: : 中 国建筑工业出版社，2014.















。