摘 要：为了保证景观灯具能够达到照明设计师的设计要求和灯具的使用安全，提高灯具的寿命，需要电气设计人员做好景观照明配电设计。从以下四点，来阐述景观照明配电设计方法：配电箱定位、配电缆线路由的选取、剩余电流动作保护器的选择、景观照明灯具接地保护。设计通过对包头建设路体育馆景观照明配电设计在细节上的把控，不仅可以保证景观照明的艺术效果，还可以减少灯具维修次数，在经济上为业主单位节省维修费用。当人体接触到灯具时不会被电击伤。灯具安装在高层建筑外立面时合理的接地保护可以保证灯具的正常使用。
关键词：景观照明；配电设计；剩余电流动作保护器；接地
0 引言
目前，随着我国城市建设的加速发展，建筑立面景观照明发展很快，景观照明的配电根据灯具设备的更新也在不断发展。景观照明配电与室内相比，更注重灯具的使用寿命和灯具暴露在室外恶劣的环境下，会造成灯具和导线绝缘老化，易发生人体电击的情况。因此合理地选择供电路由和灯具上级保护开关相当重要。现今在高层建筑外立面LED灯具做建筑勾边照明非常普遍，灯具外壳在室外环境下会积聚电荷，因此合理地设计释放这些电荷的方法对于灯具正常工作非常重要。
本文结合《民用建筑电气设计规范》上对景观照明配电设计的要求，完成了包头建设路体育馆景观照明配电设计。在设计过程中对灯具数量和导线供电距离进行限制，使灯具在正常工作时泄露电流不会对人体造成电击伤害，对LED灯具进行静放电抗扰度检测，LED灯具在空气和接触静放电条件下可以正常工作，达到了效果和安全共赢的要求。
1 景观配电系统可行性研究
1.1 建筑概述
包头建设路体育馆平面由圆形和长方形叠加组合构成，外部为半径58米的圆形。内部看台与比赛大厅为长方形。比赛场地设计尺寸为70米长、40米宽，可满足体操、手球、篮球、排球等单项比赛的要求，有7800个座位。可以通过布置活动座位来调节场地大小，从而取得较好的比赛观看效果。体育馆的看台分上下两层。总建筑面积23460平方米，占地面积12920平方米。由山东冠鲁集团下属冠鲁建设股份有限公司承建。
1.2 景观配电系统研究
包头建设路体育馆景观照明归由当地的市政路灯管理处管理，电源由体育馆内的配电室低压柜提供。从建筑电气设计了解：本馆景观照明属于三级负荷，电源部分采用220V/380V，TN-S供电系统。场馆是圆形建筑设计，地上四层，地下一层，地下一层东西各有一个配电室。因此可以把场馆分成东西两区，在东西配电室各设一个照明总箱，西区称为JG-AL1，东区称为JG-AL2。在一层和三层为每个总箱配一个照明分箱，分别承担两层景观照明负荷，确保末端设备至电源箱的距离不超过100m。用电计量设在两个总箱中。用电计量主要是为了方便物业统计景观照明的用电量。体育馆高度超过24米，属于一类建筑且在开运动会时人流密集，因此配电主电源和各个分支回路均采用WDZ-YJ（F）E电缆穿SC（镀锌钢管）敷设。
2 景观配电系统可行性设计
2.1 景观照明灯具周边环境简介
IEC（国际电工委员会）将室外照明设备列为电击危险大的特殊装置。这是因为室外照明装置需承受种种恶劣环境条件的影响，例如雨淋、日晒、风吹等气候条件以及当地某些腐蚀性气体和尘土的危害。它还暴露于不懂电气安装的公众前，也易受鸟类或其他动物的触动。这些不利因素使它易受机械损伤，其绝缘水平也易下降，从而导致电气事故的发生。和其他室外电气装置一样，它还存在另一些不利因素，即它通常处于无等电位联结的场所，在相同故障情况下室外照明装置较室内照明装置的接触电压高，从而增大了电击致伤的危险。
由于包头地区多风沙，所以景观照明灯具灯具防护等级应都在IP54以上。第一个数字是放固体异物进入的要求：5即表示防尘。第二个数字是防水进入的要求：4即表示防溅水。
2.2 景观照明灯具上级开关保护
根据《民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008》10.9.3.4室外分支线路应装设剩余电流动作保护器。[1]在考虑动作电流和动作时间时，应参照表1的曲线：
图1 交流电流通过人体时的效应
因为电流通过人体时引起的心室纤维性颤动是电击致死的主要原因，通过人体的电流越大，电流效应作用的时间越长，人体电击致死的危险越大。因此为避免人体电击致死，应尽量限制通过人体的电流，并尽量缩短电流通过人体的持续时间。
在图1中有4个电流效应的区域，在各区域内人体对电流效应的生理反应是这样的：
○1区直线a左侧的区域，通常无感觉。此值与电流通过的持续时间长短无关。
○2区直线a与折线b之间的区域，有电的感觉，但无病理反应。
○3区折线b至曲线c之间的区域，通常无器官损伤，可能出现肌肉收缩、呼吸困难、心房纤颤、无心室纤颤的短暂心脏停跳，此等病理反应随电流和时间的增大而加剧。
○4区曲线c右侧的区域，除出现③区的病理反应外，还出现导致死亡的心室纤颤以及心脏停跳、呼吸停止、严重烧伤等反应，它随电流和时间的增大而加剧。
通常以③区内离曲线c一段距离的曲线L作为人体是否安全的界限，如图1所示。从曲线L可知，通过人体电流小于30mA，人体就不致因发生心室纤颤而电击致死。据此在建筑外立面上安装的景观照明灯具上级开关都选用额定动作电流值取为30mA的高灵敏度剩余电流动作保护器。[2]
由于配电线路和用电设备本身会有一定的泄露电流，根据《工业与民用配电设计手册（第三版）》的要求“配电线路的剩余电流动作保护器动作电流应不小于正常运行泄露电流的2.5倍，同时还应不小于其中泄露电流最大的一台用电设备正常运行泄露电流的4倍。”
在体育馆景观照明项目中，笔者在布置室外分支回路时保证供电距离最远要求不超过100m。
表1 单相及三相线路埋地、沿墙敷设穿管电线每千米泄露电流 单位：mA/km
绝缘材料
截面（mm2）
4
6
10
16
聚乙烯
17
20
25
26
剩余电流动作保护器的额定动作电流应大于被保护回路的正常泄漏电流，并留有一定的裕量，以适应电缆线日久回路绝缘电阻降低、用电设备增加以及气候变化等因素引起的泄漏电流增大。基于这些考虑，在设计安装中应限制剩余电流动作保护器所保护回路内的设备数量，使通过剩余电流动作保护器的正常泄漏电流不超过额定动作电流的0.4倍，即12 mA。[2]笔者在配电箱内选用的是动作电流为30mA，动作时间为0.1s的剩余电流动作保护器。[3]拿JG-AL1箱的WL2回路举例：这个回路带了10盏70W金卤投光灯，单灯的泄露电流在0.2～0.3mA之间，10盏灯具泄露电流为0.3×10=3mA。经现场测量回路WDZ-YJ（F）E-3×4电缆约90米，电缆的泄露电流为17÷1000×90=1.53mA。此回路灯具和电缆总泄露电流为3+1.53=4.53 mA<12mA。在设计景观照明灯具时还要注意供电距离不要太远，首先是压降问题，其次如果离配电箱开关过远，工人在检查灯具时可能造成配电箱被人误合开关造成触电事故。
3 景观照明灯具接地保护可行性设计
根据体育馆建筑电气设计图纸，室内接地系统是TN-S系统。本景观照明配电系统是在配电室低压柜开关取电，总箱也设置在配电室旁边的专用房间内，然后通过分支管线为灯具供电，灯具安装于建筑屋顶和建筑外立面幕墙上，因此其接地系统应与建筑物室内系统接地形式相一致。在接地设计时做了如下方案：
凡正常不带电而当绝缘破坏时有可能带电的灯具外壳均应可靠接地。突出屋面的灯具、金属管线及电气设备外壳等应与建筑物避雷装置可靠连接。建筑立面的管线就近与该建筑的防雷接地系统可靠联接。当管线集中的地方可采用金属线槽明敷，线槽全长应不少于2处就近与该建筑的接地干线可靠连接。
体育馆外立面采用大量LED线型灯。因为现在的LED灯具都是从交流220V取电，经过隔离变压器（集成在灯体或者单独做一个电器盒）输出直流24V或者12V为LED模组供电。如果模组在强磁场和大电压化境下，会造成模组被烧毁，造成较大的损失。因此在灯具厂家供货产品中，随机选出灯具做了静放电实验，检测LED灯具产品质量。
对LED做静放电实验需参照《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2；2001》。静电放电抗扰度试验主要检查人或物体在接触设备时所引起的放电（直接放电），以及人或物体对设备邻近物体的放电（间接放电）时对设备工作造成的影响。所以静电放电不会对人产生很大的伤害，但对集成电路芯片等电子产品可能产生破坏性的危害。静电放电试验对LED灯具的测试等级为：接触放电4kV；空气放电：8kV。[4]在检测过程中灯具在接触和空气放电过程中，灯具光效不变或者只有瞬时闪烁，均算合格。如果试验中灯具熄灭，实验结束后也不能恢复工作状态，即认为此灯具不合格。在厂家灯具做检测时，发现一些厂家的灯具虽然满足空气放电的测试要求，但是在做接触放电实验灯具模组烧毁，其原因是灯具内部绝缘层不符合要求，甚至样品灯内部就没有绝缘材料。
LED灯具在室外工作环境下外壳会积累大量电荷，通过接地措施，将其释放。做法是：外壳要与建筑的接地干线或者外甩点可靠连接。如：在建筑外立面的LED线型灯，最长的一条灯带达23.8米，由23盏1米和1盏0.8米（定制）LED灯组成。具体实施：沿灯具敷设一条40*4的热镀锌扁钢。扁钢首端与屋顶避雷带、楼层均压环外甩点可靠联接，末端与建筑物底部接地外甩点可靠联接，扁钢首尾的连接点不应少于2处。每盏灯具外壳均用不小于6mm2铜线与扁钢联接。方案提出的时候业主认为，增加了大量的热镀锌扁钢，造价增高。但一个一米长LED灯具售价就在千余元左右，增加的扁钢造价肯定要比日后维护、更换灯具的费用要低的多。业主采纳了以上做法。
4 结语
（1）经过现场对灯具数量和供电距离的约束，在人体接触外露灯具时即使有能使人产生电击感觉的泄露电流，剩余电流动作保护器的也能在额定动作时间内断开故障电流，保护人身安全。
（2）静放电实验能够检测LED灯具在空气和接触放电时的工作状态。
（3）安装在建筑外立面的LED灯外壳需要与建筑的接地系统可靠连接，来保证外壳多余电荷的释放。这种措施可以保障灯具的正常工作。
参考文献：
[1]民用建筑电气设计规范[S].JGJ16-2008.
[2]王厚余.建筑物电气装置500问[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3]工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.
[4]电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验[S].GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2，2001.
