通过某高层住宅楼道路照明工程实例,探讨了电梯井道照明配电系统中单相短路保护的设置和灵敏度校核问题。在TN-S系统中,B型微型断路器可作为电梯井道照明配电的总开关。灯具应加补偿电容器,灯具的功率因数应大于0.9。
现在高层民用建筑越来越多,都配有电梯。规范中对电梯井道的照明有明确的要求。《民用建筑电气设计规范》第9.4.5条规定,电梯井道应设照明,照度不应小于50lx,并应符合下列要求:①井道最高点和最低点各0.5m以内装设一个灯具,中间间隔不大于7m装设一个灯具,机房和地坑内分别装设控制开关;②桥顶及竖井照明电源易为36V;当必须安装220V时,应安装剩余电流动作保护器。
对于高层建筑电梯井的照明配电线路,一般认为根据计算的电流来选择开关和线路就可以了。对于不是很高的建筑,一般没有问题。但是对于30层以上的建筑,仅仅考虑线路的过载保护是不够的,还要考虑灯具的特性、线路的短路保护、电压损失等。
个案研究
一栋32层的居民楼,高3米。地下室设配电室,公用电由室外两箱改为+1x)。一路380/220V电源引至地下室配电柜,两路均采用ZRYJV22-4x150mm2电缆,m1线长度为50m。
经配电柜分配后,分别引至风机和应急照明。应急照明线路采用树干式+放射式供电,两条主干线路采用NHYJV电缆,规格为4x35+1x16mm2,线路长度m2为100m。每四层设置一个应急双电源开关箱,屋顶机房照明单独设置一个双电源开关箱,通过trunk T接线与供电干线相连。
屋顶双电源开关箱电路包括电梯井道照明、机房照明、机房插座、电梯井道插座、导航空障碍灯等电路,其中电梯井道照明电路由220/36V变压器供电,井道最高点和最低点各0.5m内安装一盏灯,中间为奇数层,共18盏灯。照明灯为飞利浦紧凑型节能灯,功率13W,光通量900,带补偿。
电梯井道照明配电线路的保护应有过载保护和短路保护,并应避开灯具的启动电流。
工程线路末端发生短路时,线路中有高压系统、10/0.4kV变压器、低压母线、低压电缆m1、低压电缆m2、220/36V变压器、低压导线m3等七种阻抗元件。根据《工业与建筑配电设计手册》第三版第155-159页表4-22-25中的数据,可以计算出各元件单相L-N回路的阻抗,进而计算出短路电流。经计算,短路电流为,Id=105.2A
电梯井道照明配电线路的保护应符合下列要求:
1)照明用低压断路器的长延时脱扣器的整定电流应大于线路的计算电流。、
2)照明用低压断路器瞬时过电流脱扣器的整定电流应大于线路计算电流的4~7倍。
3)为保证断路器的灵敏度,断路器瞬时过电流脱扣器的整定电流应小于线路末端最小短路电流的1/1.3倍。
就本项目而言,计算的回路电流IB为IB = P/UCOS φ = 18X13/= 7.2A,因此,IZD1 ≥ 1.1 7.2 = 7.9a,初步取IZD1 = 16a断路器瞬时过电流脱扣器整定电流的计算公式为:ID/1.3 ≥ IZD3 ≥ KZD3 IB,即105.2/1.3 ≥ IZD3 ≥ 6.7.2,即80.92≥I zd3≥43.2。
选用B特性曲线的TCL小型断路器,短路脱扣电流3~5In,最小动作电流IZD3 = 3x16 = 48 > 43.2,满足要求,最大动作电流IZD3 = 5x16 = 80 < 81.31,满足要求。
如果灯的功率因数较低,比如0.8,则线路的计算电流为IB=8.1A,IZD3 = 48 < 8.1x6 = 48.6。无论如何调节,微型断路器都很难避开6倍的灯启动电流。
若选用一般C型断路器,操作电流为5~10 In,最大操作电流IZD3 = 10x16 = 180 > 81.31,不符合要求。即使断路器的额定电流降低到10A,IZD3 = 10x10 = 100 > 81.31,仍然不符合要求。
如果灯具主配电选用两根BV6mm2的导线,回路电阻会增加60%以上。由于短路电流会下降很多,断路器动作电流既保证了灵敏度,又避免了灯的启动电流。
以上讨论是针对微型断路器的。如果选用塑壳断路器,当然会因为瞬时倍数可以调节而容易很多,但是这里用塑壳断路器显然是一种浪费。
结束语
对于长距离供电线路,由于电阻大,单相短路电流小,必须充分重视断路器的灵敏度校验。当使用低压断路器时,线路短路灵敏度与线路短路电流和断路器的整定电流密切相关。如果电缆截面积太小,开关的整定电流不合适,可能不足以使其动作,起不到保护作用。
如果能增加导体的截面积,就能有效降低导体的电阻,增加短路电流,有利于短路保护,降低电压损失。



