【摘要】為解決市政道路照明的故障保護(hù)問題,對某市政道路進(jìn)行工程設(shè)計實例分析。針對采用TT接地系統(tǒng)的市政照明供電線路,結(jié)合不同的故障類型的短路計算結(jié)果,對斷路器額定電流進(jìn)行整定,并進(jìn)行靈敏度校驗,驗證了采用微型斷路器配合剩余電流保護(hù)裝置(RCD),能有效實現(xiàn)市政照明線路的短路保護(hù)和防觸電保護(hù),滿足工程實踐要求。
【關(guān)鍵詞】照明;故障保護(hù);TT系統(tǒng);
0引言
隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展,市政照明作為市政公共標(biāo)準(zhǔn)配套設(shè)施,其供電安全和故障保護(hù)措施受到日益高度的重視[1]在道路建設(shè)項目中,照明系統(tǒng)具有供電線路很長,負(fù)荷分散的特點[2]。路燈多為金屬燈桿,且與不特定人群有頻繁接觸,一旦燈桿漏電,將有可能發(fā)生觸電事故,因此,合理設(shè)置照明配電系統(tǒng)的故障保護(hù)*為重要。
1道路照明接地形式的選擇
道路照明故障保護(hù)的設(shè)置方式與系統(tǒng)的接地形式密不可分[3]。低壓照明系統(tǒng)的接地形式包含TT、TN、IT系統(tǒng)。已有大量研究表明,IT、TN-C、TN-C-S接地方式不適用于市政照明系統(tǒng)[4,5],且《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(CJJ45—2015)》[6]第6.1.8條已規(guī)定,道路照明配電系統(tǒng)應(yīng)采用TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)。在TT系統(tǒng)中,采用專門的PE線,把控制箱和燈桿接地*連成接地網(wǎng)絡(luò),但與變壓器中性點不連接。鑒于TT系統(tǒng)擁有安全、可靠性比較高的特點[7],本文針對某市政道路采用TT系統(tǒng)的故障保護(hù)進(jìn)行工程實例分析。
2工程實例分析
2.1計算條件
根據(jù)某市政道路的建設(shè)條件,經(jīng)設(shè)計,該工程的照明系統(tǒng)如圖1所示,采用TT接地系統(tǒng),以2#回路進(jìn)行分析,系統(tǒng)的路燈配電如圖2所示。
2.2保護(hù)分析
不保同護(hù)的分故析障類型,應(yīng)選用不同的保護(hù)方式;針對相間短路、相零短路和過負(fù)荷等故障或不正常的運(yùn)行狀態(tài),可在QF1~QF4選用微型斷路器進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)選用B型脫扣特性的斷路器時,瞬時脫扣范圍為3~5In,為滿足保護(hù)要求,根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范(GB50054—2011)》[7]的第6.2.4和6.3.3條,有:
Ik.min≥1.3×5In=8.5In(1)
In≥IB(2)
式中:IB-回路的計算電流;Ik.min-線路末端的*小短路電流;In-B型脫扣特性斷路器額定電流。由式(1)、(2)知,對保護(hù)設(shè)備進(jìn)行選型和整定時需同時考慮線路負(fù)荷和短路電流,因此,參考文獻(xiàn)[8]表9.4的電纜參數(shù),對圖1中1~4#回路的負(fù)荷計算和短路計算結(jié)果如表1所示。
根據(jù)表1的計算結(jié)果,選用4個供電回路均可選用In=25A的斷路器可滿足選型要求。
間接接觸保護(hù):當(dāng)TT系統(tǒng)發(fā)生碰殼故障時,如圖2所示TT系統(tǒng)的接地故障回路阻抗如下:Zs=Rph+RA+RB(3)式中:Rph為相線阻抗,其中2#照明回路Rph=0.502Ω;RA、RB分別為電源工作接地電阻和路燈保護(hù)接地電阻。大量實踐經(jīng)驗表明,系統(tǒng)沿供電線路通長敷設(shè)一條φ12熱鍍鋅圓鋼作為水平接地體,RB一般不大于4Ω,根據(jù)文獻(xiàn)[9],RA通常不大于4Ω,取RA=RB=4Ω。
此時,接觸電壓Ua和故障電流Ik0為:
式中:U0為系統(tǒng)單相電壓,取220V。由于故障電流Ik0遠(yuǎn)小于斷路器的可靠動作電流(8.5In),斷路器不跳閘,而接觸電壓Ua高達(dá)103.5V,此時人體一旦接觸燈桿,將遭受電擊。因此針對間接接觸保護(hù),需增設(shè)瞬時動作的剩余電流保護(hù)裝置(RCD),防止觸電事故發(fā)生。RCD整定時,應(yīng)考慮躲開線路正常運(yùn)行時的*大泄露電流,避免誤動作,同時保證足夠的靈敏度。
根據(jù)文獻(xiàn)[8]表11.7-16,35mm2聚乙烯絕緣電纜的泄漏電流為33mA/km,同時在所有路燈的導(dǎo)線分接頭處、燈具處均有泄露電流,分別按1mA和0.1mA考慮,因此,正常運(yùn)行時2#照明回路的固有泄露電流為:
由于RCD的動作電流I△n應(yīng)大于正常泄露電流I△0的2倍[8],而RCD的剩余不動作電流的*值為0.5I△n[10],因此0.5I△n≥2I△n▲I△n≥4I△n=211.2mA,可選取RCD的額定電流為0.5A。靈敏度校驗:當(dāng)接觸電壓為50V時,泄露電流為I△=U0RA=540VΩ=12.5A,遠(yuǎn)大于RCD額定電流,RCD能可靠斷開,從而保護(hù)行人安全。
3安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護(hù)裝置,主要適用于交流50Hz,額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路,用來對電氣線路進(jìn)行接地故障保護(hù),防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故,也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護(hù)。
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀
3.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能:A型或者AC型剩余電流測量,剩余電流越限報警指示,額定剩余動作電流可設(shè)定,*限不驅(qū)動時間可設(shè)定,兩組繼電器輸出,具有就地,遠(yuǎn)程“測試”、“復(fù)位”功能;
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀具有以下功能:16路剩余電流監(jiān)測,1路預(yù)警繼電器輸出,16路報警繼電器輸出,2路DI輸入,自動重合閘功能,遠(yuǎn)程通訊功能,遠(yuǎn)程分合閘功能。
3.2技術(shù)指標(biāo)
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術(shù)指標(biāo)
項目
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指標(biāo)
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AC型
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A型
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輔助電源
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電壓
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AC110/220V(±10%)
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AC/DC85~270V
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功耗
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<5W
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<5W
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輸入
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額定剩余動作
電流I△n
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0.03、0.1、0.3、0.5(A)
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0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A)
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*限不驅(qū)動時間△t
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0.1、0.5(s)
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0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s)
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額定剩余不動作
電流I△no
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50%I△n
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50%I△n
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動作特性
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AC正弦交流電流
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AC正弦交流電流、
脈動直流電流
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頻率
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50Hz±5Hz
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50Hz±5Hz
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動作誤差
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-20%~-10%I△n
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-20%~-10%I△n
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輸出
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輸出方式
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一組常開、一組轉(zhuǎn)換
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一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換
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觸點容量
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5A250VAC
5A30VDC
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AL1:8A250VAC;5A30VDC
AL2:6A250VAC;5A30VDC
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復(fù)位方式
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就地、遠(yuǎn)程
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就地、遠(yuǎn)程、自動
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環(huán)境
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工作溫度
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運(yùn)行溫度:-20℃~+55℃,存儲溫度:-30℃~+70℃
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工作濕度
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≤95%RH,不結(jié)露,無腐蝕性氣體場所
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海拔高度
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≤2000m
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污染等級
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3級
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安裝類別
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Ⅲ類
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ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)
項目
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指標(biāo)
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電源
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電壓范圍
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AC/DC85V~265V
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*大功耗
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≤10VA
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輸入
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*大測量支路數(shù)
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16路
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剩余電流測量范圍
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1mA~30A
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額定剩余動作電流I△n
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1mA~30A連續(xù)可調(diào)
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動作特性
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AC正弦交流電流及脈動直流電流
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頻率
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50Hz±5Hz
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動作延時
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0~10s可設(shè)
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開關(guān)量
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2路無源干接點輸入
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輸出
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輸出方式
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1路水浸報警繼電器(常開)
16路剩余電流報警繼電器(常開)
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觸點容量
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AC250V/3ADC30V/3A
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重合閘
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次數(shù)
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0~99連續(xù)可設(shè)
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間隔時間
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0~999秒連續(xù)可設(shè)
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通訊
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方式1
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RS485通訊,Modbus-RTU協(xié)議
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方式2(可選)
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4G無線通訊
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環(huán)境要求
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溫度
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工作溫度:-10℃~55℃,存儲溫度:-30℃~70℃
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濕度
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≤95%,不結(jié)露
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海拔
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≤2500m
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平均無故障工作時間
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≥50000小時
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3.3選用說明
剩余電流動作繼電器在應(yīng)用時應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式
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系統(tǒng)接線
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說明
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TT系統(tǒng)
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采用ASJ。因為當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,故障電流很小,且較難估計,達(dá)不到開關(guān)的動作電流,外殼上將出現(xiàn)危險電壓。
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TN-S系統(tǒng)
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可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障,以提高安全可靠性,此時PE線不得穿過互感器,N線要穿互感器,且不得重復(fù)接地。
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其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用,防止出線誤動作或者不動作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇,
型號
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孔徑
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主回路額定電流
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變比
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AKH-0.66L45
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45mm
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80A
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1A:1mA
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AKH-0.66L80
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80mm
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250A
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1A:1mA
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AKH-0.66L100
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100mm
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400A
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1A:1mA
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AKH-0.66L150
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150mm
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630A
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1A:1mA
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AKH-0.66L200
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200mm
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1000A
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1A:1mA
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AKH-0.66L-260*100II
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265*104mm
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1000A
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1A:1mA
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實際應(yīng)如圖所示,互感器安裝在主回路或者支路上,通過測量剩余電流判斷是否驅(qū)動斷路器動作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應(yīng)用
3.4注意事項
當(dāng)采用剩余電流動作保護(hù)器(RCD)作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時,應(yīng)符合下列規(guī)定:
?額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA;
?額定電流不過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)器(RCD):
?供一般人員使用的電源插座回路;
?室內(nèi)移動電氣設(shè)備;
?人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
?剩余電流動作保護(hù)器(RCD)不應(yīng)作為*一的保護(hù)措施;
?采用剩余電流動作保護(hù)器(RCD)時應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體(PE)。
4結(jié)語
通過對某工程實例應(yīng)用進(jìn)行分析,市政照明在采用TT接地系統(tǒng)的情況下,使用微型斷路器配合剩余電流保護(hù)裝置(RCD),可有效實現(xiàn)供電線路的短路保護(hù)和防觸電保護(hù),但保護(hù)性能仍受供電線路長度的影響較大。針對不同的情況合理選擇設(shè)備參數(shù),嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),在電氣設(shè)計工作中至關(guān)重要,實現(xiàn)對城市道路照明系統(tǒng)的合理設(shè)計,*大限度發(fā)揮其在城市發(fā)展建設(shè)中的重要作用。