电气标准(规范)的本源和内核是电气原理,是理性,这种理性融合了特定空间、时间下的情感、人、思考及其他关系关联,并呈现在我们面前。由于这种理性和感性融合的多面性决定了不同认知层面的受众对于标准(规范)的理解千差万别,而不变的是剔除一切感性因素之外的原理,所谓事物的本质。学习国外技术标准中值得借鉴的部分正是对事物本质在深度、宽度和广度上的追求,也是在当前全面建成小康社会的决胜时期下知己知彼的必然要求。
若设置RCD,是出于电击防护的哪条措施考虑,自动断电还是附加防护?
若从附加防护角度考虑,是不是不论何种室外照明均应设置RCD作为附加防护?
为什么英标BS 7671关于室外照明是否设置RCD作为附加防护的举例中,
为什么建筑电气及智能化通用规范《GB 55024-2022》第4.5.1条明确规定,室外照明终端回路应设置剩余电流动作保护电器作为附加防护。
BS 7430和IEEE Std80的简单介绍 接地极周围电位百分比的计算 BS 7671关于室外照明RCD设置修订的一点讨论
以上链接,文末对以上问题进行了某些特定的程度的讨论。最近,在阅读了EN 50522-2022 交流电压超过1kV的电力装置接地之后,对该问题又有了某些特定的程度的认识或者说感想。
建筑电气与智能化设计通用规范GB 55024-2022,第4.5.1条规定,
建筑物应设置照明供配电系统。照明配电终端回路应设短路保护、过负荷保护和接地故障保护,室外照明配电终端回路还应设置剩余电流动作保护电器作为附加防护。
低压配电设计一般要求配电干线回路设置短路保护和过负荷保护。在实际工程中,终端回路过长,容易忽视因发生接地故障未断电而引起的火灾事故,所以本条款规定照明配电终端回路除应设短路保护和过负荷保护外,还应设置接地故障保护。
接地故障保护并不一定要采用剩余电流动作保护电器(RCD),断路器在其接地故障允许保护线路最大长度内是可以将短路保护、过负荷保护和接地故障保护功能兼用的。
如果断路器保护线路长度大于其接地故障允许的最大长度,应校验断路器接地故障保护的灵敏度,灵敏度不够时,可采用RCD作接地故障保护。
室外照明配电终端回路还应设置剩余电流动作保护电器作为附加防护,主要是针对人员可触及的安装高度在2.5m及以下且采用交流低压供电的I类室外灯具。这部分室外灯具处于无等电位场所,受风吹、日晒、腐蚀等气候影响较大,加大了电击危险性,特别是对于人员可触及的室外照明装置,如安装在护栏上的灯具,在人行道等人员来往密集场所安装的落地式景观照明灯,人可以触摸到的灯具,人身电击危险更大,采用剩余电流保护作为附加保护措施,是十分必要的。《低压电气装置第 7-714部分:特殊装置或场所的要求户外 照明装置》GB/T 16895. 28 - 2017/IEC 60364-7-714: 2011,要求应加强防电击保护措施,如物理隔离、采用安全特低电压(SELV) 供电、采用剩余电流动作保护电器做附加保护的方法等。
实际上,GB标准中关于电击防护理论基本上完全来自于IEC 60364系列,从GB 55024-2022的以下条文说明即可印证。
“用作电击防护作用的RCD,......,RCD的额定剩余电流动作值都不应大于30mA”,以上说法,个人觉得,“电击防护”四个字似乎不严谨。个人觉得,更严谨的说法是,用作附加防护的RCD,其额定剩余电流动作值都不应大于30mA。
因为,电击保护措施包含很多种措施,例如自动断电和附加防护,这两种都是电击防护的措施。
从自动断电方面出发而设置的RCD,其I△n不一定就要≤30mA,比如我们大家常常选择100mA,300mA,500mA的RCD,即为自动断电的电击防护。但是,用作附加防护的RCD,其I△n必然≤30mA(原因下文解释)。
所以说,将条文说明中的电击防护改为附加防护,我个人觉得更恰当。
为什么在BS标准中是415.1条呢,因为BS标准的条文编码,几乎完全(说几乎是因为凡是我看过的IEC和BS有联系的标准,对应条文都是此编码原则,对于我未看过的,不武断下结论)与相应的IEC标准一一对应。
例如:BS 7671的第5部分的531条,第53章是讲保护、隔离、开断、控制、监测的,与此对应,IEC 60364-5-53也是电气设备的选择和安装(隔离、开断、控制),此553与彼553对应。
又如:BS 7671的415条是关于电击防护的规定,与此对应,IEC 60634-4-41也是关于电击防护的规定,此41与彼41对应。
再如:BS 7671的714部分是关于室外照明安装的,与此对应,IEC 60364-7-714也是关于室外照明安装的,此714与彼714对应。
IEC 60364-7-714中,需要设置不大于30mA的RCD的室外照明场所,举例如下:电话亭、公交候车亭、广告牌外部照明装置、街区和类似场所配套照明设备的供电回路。
为什么这里没说所有的室外照明场所,而是举了一些例子?难道还存在别的的室外照明场是例外的情况吗?
这种怀疑并不是空穴来风,在国内GB 55024-2022等全制性规范带来学习新热潮中,在这样一个世界的另外的地方,在另外的标准中,似乎存在有悖于GB 55024-2022的说法——不是所有的室外照明场所都需设置RCD作为附加防护。
2022版BS 7671规定,对于公众可触及的室外照明(电话亭、广告牌等)应设置RCD作为附加防护,而对于人员不易触及的室外照明(路灯、信号灯、铁路站台照明等)不做此要求。
公众可触及的室外照明应设置符合第415.1.1条规定特性的RCD进行附加防护。
要知道,在2022版BS 7671之前,BS标准和IEC标准关于室外照明部分的规定完全一致,而上述条文第5、6、7项,是2022年BS标准修订版中刚刚修订的内容。
为何要做如此修订,为何需要把路灯和交通信号灯等单列出来,并特意强调不需设置RCD作为附加防护措施?
对于以上疑惑,我和朋友做了交流讨论。从1234和567的区别来看,我们猜测,似乎是以
但是问题又来了,虽然路灯的灯在高处,属不易于触及,但金属灯杆仍属易于触及,照样存在电击风险。这样一来,BS 7671的这条标准似乎解释不通,那是不是英标的此条标准编制错误?
任何电击防护问题都要在以上框架中去讨论。(a)和(b)两个框架是相互联系的,比如,自动断电、双重绝缘、电气分隔、特低电压,以上每项保护措施中,既有基本防护的要求又故障防护的要求。
而附加防护在(a)和(b)两个框架中是相对独立的,但亦不能与别的部分割裂开来看。从BS 7671(或IEC标准)以下两个条文可见:
415.1.2条,使用RCD不是(安全)防护的唯一措施,不排除在需要时应采取第411至414条规定的保护的方法之一的必要性。
那么,首先能明确的是,2022版BS 7671将路灯和信号灯(street lighting & traffic signage)作为举例,并说明路灯无需设置RCD作为附加防护,不代表路灯回路无需设置满足自动断电时间要求的保护设施(RCD)。
按BS 7671的意思,室外路灯回路,以自动断电为目的,该设置RCD的时候,仍需设置RCD。但是,对于室外路灯回路,却没有必要以附加防护为目的来设置RCD。
的,而附加防护是更倾向于防护人身安全的,也就是说,附加防护是关于能否电死人的。]比如,额定剩余动作电流I△n=300mA的延时型RCD,可用作电击防护中自动断电的保护措施,但
,因为,如下图,300mA的RCD约定不动作时间为130ms,约定动作时间为500ms。在上述维持的时间下(130ms~500ms),300mA的电流,电流路径为手到脚的情况下,电流将对人体产生有害的生理病理学效应。>
。因为,附加防护的意义在于确保RCD能在故障(泄漏)电流产生对身体有害的病理生理学反应之前断电。会不会产生有害的病理生理学反应通过一条临界线给出了图形化定义,这条临界线中给出的发生心室纤维性颤动的时间电流曲线曲线右侧视为危险区。
同时,IEC61008-1定义了I△n≤30mA的RCD的脱扣特征点(表1),连接特征点即为脱扣曲线AC型和A型RCCB在交流剩余电流下的分断时间和不动作时间(s)>
图2 RCD(I△n=30mA)的脱扣特性曲线与交流电流对人体效应区域的叠加
I△n≤30mA的RCD的脱扣特性曲线能保证,故障(泄漏)电流产生对身体有害的病理生理学反应之前断电,故附加防护的I△n限值为30mA;
而I△n>30mA的S型RCD(type S)或延时型RCD(time-delay type)的脱扣特性特性曲线曲线左侧,故S型或延时型RCD不得用作附加防护。
根据2022版BS 7671规定,不讨论自动断电,仅讨论附加防护,花园景观照明灯应设RCD,而高杆路灯则不需要。
以上规定,是否仅从人员是否易于触及作为出发点,可类比GB 55024-2022第4.5.4和第4.6.5-2-3 条,
带着以上这些疑问,在接下来一段时间的阅读标准的过程中,我似乎找到了可以解释此问题的一些规定和条文。作为笔记,列举如下:
翻译:注5: 对于街道上的设施,规定了一个较小的间距(2m)。这是因为,
此外,由于地下管道通常处于建筑物轮廓外(埋设TT系统接地极可能破坏附近的地下管道),并且需要避免较大间距可能带来的问题(增大接触电压),所以PEN断线故障时转移到TT接地装置处的接触电压会降低(见下文H5)。另外,为避免工频故障电压Ut转移到TT系统,也需要保持一定的间距。
[TT系统(或IT系统)的接地极或埋地导电部分]与[PME或TN-S系统的接地极或埋地导电部分]的最小间距
由上图,对于非街道(道路)上的电动车充电设施,间距为2.5米,而街道(道路)上的电动车充电设施,间距为2米。
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根据上图,室外照明无需设置RCD作为附加防护的原因主要在于:基于这样一种前提,公众
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上图的允许接触电压曲线指的是裸皮肤到裸皮肤的接触,没考虑额外电阻(additional resistance),如鞋、手套、站立地面
换句话说,若站立的地面是诸如市政道路、沥青或地面铺装等材质,这种材质的土壤电阻率很高,此时考虑电击防护时,允许接触电压限值就可以放大,相对于不站立在高电阻率场所,如公园草坪或湿润土壤,对人的电击风险就更小,所以说,就可以不设置RCD作为附加防护。
F的典型值是2;当PEN导体存在多点接地时,可采用更高的F值;对某些的土壤状况,F值可达到5;当应用于具有以下特点的土壤时,有必要加以注意,即各层电阻率不同且顶层电阻率较高的土壤。在这种情况下,若低压系统的PEN导体或中性导体仅在高压接地系统处与大地相连,接触电压可能会超过UE的50%,F值应为1。转移电位允许值 表2,再一次提到了土壤电阻率和接触电压之间的相关性。F用来反应土壤电阻率的大小,土壤电阻率越大,F越小,UTp越大,越安全;
就在这篇完成后的几天,开始着手看美帝的接地标准,IEEE Std80-2013,结果又发现了一个依据。
但实际上,土壤电阻率会在水平方向和垂直方向上均有变化,因而,建立了两层土壤模型,表层电阻率为ρs,下层为ρ。Cs的作用在于增大了脚的电阻,相当于降低了流过人体的电流,在考虑了ρs和Cs后,Etouch的函数值增大,相当于更安全。
[地表高电阻率表层材料主要有砾石或鹅卵石、沥青、沥青混凝土、绝缘水泥。即使在下雨天,砾石或沥青混凝土仍能保持5000Ω·m的电阻率。建议在站内道路上敷设沥青或沥青混凝土,在设备周围敷设鹅卵石。
特别应当注意,普通的混凝土路面不能用来作为提高表层电阻率的措施,因为混凝土具有吸水性能,在下雨天其电阻率将降至几十Ω·m。
附加电阻。如,沥青路面等道路照明不需设置RCD作为附加防护,而公众可进入的公园景观照明需要设置RCD作为附加防护。
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