人民防空地下室出入口照明回路設(shè)計探討

賈玉龍

(河北九易莊宸科技股份有限公司，石家莊 050000)

0 引言

隨著建筑業(yè)市場的迅速發(fā)展，各種民用建筑內(nèi)配套建設(shè)了大量防空地下室。GB 50038-2005《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“《人防設(shè)計規(guī)范》”)、05SFD10《<人民防空地下室設(shè)計規(guī)范>圖示》、07FD01《防空地下室電氣設(shè)計示例》等，都對規(guī)范指導(dǎo)人防地下室的設(shè)計施工發(fā)揮了重要作用。筆者謹對防空地下室出入口照明回路設(shè)計存在的一些問題談些個人理解，不足之處希望同行批評指正。

1 案例分析

根據(jù)《人防設(shè)計規(guī)范》第7.5.16條，從防護區(qū)內(nèi)引到非防護區(qū)的照明電源回路，當防護區(qū)內(nèi)和非防護區(qū)燈具共用一路電源回路時，應(yīng)在防護密閉門內(nèi)側(cè)、臨戰(zhàn)封堵處內(nèi)側(cè)設(shè)置短路保護裝置，或?qū)Ψ欠雷o區(qū)的燈具設(shè)置單獨回路配電。當防護區(qū)內(nèi)和非防護區(qū)燈具共用一路電源回路時，根據(jù)05SFD10《<人民防空地下室設(shè)計規(guī)范>圖示》、07FD01《防空地下室電氣設(shè)計示例》，在人防密閉門內(nèi)側(cè)、臨戰(zhàn)封堵處內(nèi)側(cè)加裝熔斷器或斷路器；在工程實踐中，不少設(shè)計師采用在防護密閉門內(nèi)側(cè)設(shè)置熔絲盒的做法，如圖1所示。此做法看似滿足了規(guī)范的條文要求，實則并未貫徹落實規(guī)范的本義。

1.1 接地故障電流計算

假設(shè)人防外靠近人防內(nèi)K點(圖2)發(fā)生接地故障，K點接地故障電流計算公式見式(1)。

(1)

式中，U0為相對地標稱電壓，V；電源側(cè)阻抗系數(shù)取值0.8～1.0；S為相導(dǎo)體截面積，mm2；K1為電纜電抗校正系數(shù)；K2為多根相導(dǎo)體并聯(lián)使用的校正系數(shù)；ρ為20℃時的導(dǎo)體電阻率，Ω·mm2/m；L為電纜長度，m；m為材料相同的每相導(dǎo)體總截面積(Sn)與PE導(dǎo)體截面積(SPE)之比。

圖1 防護密閉門內(nèi)側(cè)設(shè)置熔絲盒做法示意圖

公式(1)可以等效公式(2)。

Ik= (0.8～1.0)U/[1.5ρ(1+m1)L1/S1k11k21]+

[1.5ρ(1+m2)L2/S2k12k22]+

[1.5ρ(1+m3)L3/S3k13k23]

(2)

式中，S1、S2、S3分別為L1、L2、L3段導(dǎo)體的相導(dǎo)體截面積，此處取值分別為150mm2、16mm2、2.5mm2；m1、m2、m3分別為L1、L2、L3段導(dǎo)體相應(yīng)參數(shù)，此處取值分別為150/70、1、1；k11、k21、k12、k22、k13、k23分別為L1、L2、L3段導(dǎo)體相應(yīng)參數(shù)，k21、k22、k23取值均為1，k11、k12、k13取值分別為0.96(S=150 mm2時對應(yīng)取值)、1、1。

因短路點遠離配電變壓器，故阻抗校正系數(shù)取0.95，U0=220V，ρ=1/54(Ω·mm2/m)。則：Ik=0.95×220/[(60.63+104.17+1 111.11)×10-3]A=164A。

圖2 人防外靠近人防內(nèi)接地故障電流計算示意圖

1.2 保護選擇性分析

上級配電箱回路采用C10A/1P微型斷路器，保護動作靈敏系數(shù)Krel=164A/(10A×10)≈1.6，滿足規(guī)范要求。分別選取SH201-C10A型微型斷路器和OFAF_H gG 6A型熔斷器，其特性曲線見圖3～4。

圖3 某公司微型斷路器C型脫扣曲線

圖4 某OFAF_H gG型熔斷器時間-電流特性曲線

由圖3～4可知，當Ik=164A時，斷路器和熔斷器的動作時間均<0.01s，上下級之間沒有選擇性。

《人防設(shè)計規(guī)范》7.5.16條文解釋：當非防護區(qū)與防護區(qū)內(nèi)照明燈具合用同一回路時，非防護區(qū)的照明燈具、線路戰(zhàn)時一旦被破壞，發(fā)生短路會影響到防護區(qū)內(nèi)的照明回路。若上下級設(shè)置的短路保護裝置沒有選擇性，則失去了在防護密閉門內(nèi)側(cè)設(shè)置短路保護裝置的意義。

若下級熔斷器改為斷路器，斷路器長延時整定電流為6A，不難看出，人防外靠近人防內(nèi)處發(fā)生單相接地故障時，上下級之間仍不具有選擇性。

1.3 其他短路保護裝置組合方案探討

1.3.1 上級熔斷器+下級斷路器

此時要求熔斷器的時間-電流特性曲線上對應(yīng)于預(yù)期短路電流值的熔斷時間比斷路器瞬時脫扣器的動作時間快0.1s以上，才能滿足選擇性要求。由圖4可知，預(yù)期電流(Prospective current)為164A，對應(yīng)弧前時間(Pre-arcing time)≥0.1s時，熔斷器的Ir至少為25A，而此時，熔斷器下級2.5mm2導(dǎo)線的保護，顯然不滿足GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》式6.3.6-1：Ic≤IN≤IZ的要求。而加大導(dǎo)線截面至6mm2，顯然又不經(jīng)濟。此短路保護裝置組合方案不推薦用在小截面回路中。

1.3.2 上級熔斷器+下級熔斷器的方式

熔斷器之間的選擇性在GB 13539.1-2015《低壓熔斷器 第1部分：基本要求》中已有規(guī)定。標準規(guī)定了當弧前時間≥0.1s時，熔斷體的過電流選擇特性用“弧前時間-電流”特性校驗；當弧前時間<0.1s時，其過電流選擇性則以I2t特性校驗。當上級熔斷器的弧前I2tmin值>下級熔斷體的熔斷I2tmax值時，可認為在弧前時間>0.01s時，上下級熔斷體間的選擇性可得到保證。標準規(guī)定額定電流16A及以上的串聯(lián)熔斷體的過電流選擇比為1.6∶1，即在一定條件下，上級熔斷體電流不小于下級熔斷體電流的1.6倍，就能實現(xiàn)有選擇性熔斷。

圖5 弧前和熔斷I2t特性曲線

由圖4知，Ik=164A時，10A熔斷器弧前時間≥0.01s；圖5為某公司gG熔斷器弧前(Pre-arcing)I2t和熔斷(operating)I2t特性，可查得，I2tmin(In=25A)>I2tmax(In=10A)，即需采用上級25A下級10A的配合方案才能滿足選擇性要求。上級采用25A熔斷器時，導(dǎo)線截面仍不免加大。

1.3.3 上級帶選擇性的斷路器(SMCB)+下級非選擇性斷路器

選擇性的斷路器(SMCB)符合GB 24350-2009《家用及類似場所用帶選擇性的過電流保護斷路器》的要求。相關(guān)原理可參見文獻[2]11.3.5節(jié)。圖6是某公司提供的S750 DR型SMCB的脫扣曲線。

結(jié)合S750 DR型SMCB產(chǎn)品樣冊，上級采用S750 DR 16A的SMCB,下級配合S201 10A型微斷,即可滿足選擇性要求。根據(jù)另一家公司產(chǎn)品樣冊，上級選用FTB1-100/E20/1P，下級選一般C10A微型斷路器即可滿足短路保護選擇性要求，但FTB1-100/E20/1P保護的下級導(dǎo)線應(yīng)加大至4mm2。

2 建議做法

通過以上分析，筆者總結(jié)，防護區(qū)外照明回路配電正確的做法是：對非防護區(qū)的燈具設(shè)置單獨回路供電，或防護區(qū)內(nèi)和非防護區(qū)燈具共用一個電源回路，兼顧經(jīng)濟性，采用1.3.3所述配置方案。

圖6 S750 DR型帶選擇性過電流保護斷路器脫扣曲線(16-25A)

3 結(jié)束語