国内外标准对于室外照明设置RCD作为附加防护的差异及讨论

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写在前面

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。

• 室外照明回路是不是都要设置RCD？
  
• 若设置RCD，是出于电击防护的哪条措施考虑，自动切断电源还是附加防护？
• 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，路灯（柏油马路上）照明不需要设置RCD作为附加防护？而公园的景观照明灯则需要设置RCD作为附加防护？
• 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，文末对上述问题进行了一定程度的讨论。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，对该问题又有了一定程度的认识或者说感想。

作为整理归纳，本文继续回答以上问题。

01

GB标准的规定及来源

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。

4.5.1 条文说明：

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切断电源而引起的火灾事故，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类室外照明灯具。这部分室外照明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防护措施，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，要求应加强防电击防护措施，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措施等。

可以看到最后提及了IEC 60364-7-714即为此规定的来源。

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。

关于以上条文说明，对于蓝色线标注的位置，说明以下两点：

① 4.6.5条条文说明

“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，个人认为，“电击防护”四个字似乎不严谨。个人认为，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，电击防护措施包含很多种措施，例如自动切断电源和附加防护，这两种都是电击防护的措施。

从自动切断电源角度出发而设置的RCD，其I△n不一定就要≤30mA，比如我们经常选择100mA，300mA，500mA的RCD，即为自动切断电源的电击防护。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"，我个人认为更恰当。

而BS 7671中的如下条文也有印证，

这里，顺便提一句，BS 7671和IEC 60364的联系。

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。

② 表6中不大于30mA的RCD的设置场所——户外照明装置（序号12）

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？难道还存在其他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等全文强制性规范带来学习新热潮中，在这个世界的其他地方，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。

到底哪种规定更有道理？

02

英标关于室外照明回路附加防护措施的规定

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。

翻译如下:

714.411.3.4 附加防护

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。

举例包括以下但不限于此:

1公众可进入的花园

2电话亭

3公交车候车亭

4 广告牌和城市规划图

不包括：

5道路照明（路灯）和交通信号灯

6纪念碑的照明

7 铁路/公共汽车站的站台照明。

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，为什么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"是否易于触及"作为区分。

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？

可是，全球使用范围如此之广的标准可能犯如此错误？可能性不大，我更愿意相信是我没有理解到位。

那么，到底如何来解释室外路灯不需要RCD作为附加防护。

终究是靠自我救赎，在阅读了一些国外的文件和标准后，特别是阅读了BS EN 50522-2022之后，我似乎找到了问题的答案。

BS EN 50522:2022 交流电压超过1 kV的电力装置接地（上）

BS EN 50522:2022 交流电压超过1 kV的电力装置接地（中）

BS EN 50522:2022 交流电压超过1 kV的电力装置接地（下）

03

电击防护的框架体系

GB标准中电击防护的理论基本上是基于IEC 60364-4-41:2017，GB 16895.21-2020对上述IEC标准做了同等采用（IDT）。而国际上应用较广的英标BS 7671中电击防护的框架体系（图1）也与IEC 60364-4-41相同。

图1 电击防护的框架体系

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，自动切断电源、双重绝缘、电气分隔、特低电压，以上每项防护措施中，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，但亦不能与其他部分割裂开来看。从BS 7671（或IEC标准）以下两个条文可见：

• 531.3.6条，安装在（一个或一组）回路首端的额定剩余动作电流不大于30mA的RCD，可以同时提供故障防护和附加防护。
• 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条规定的保护措施之一的必要性。

那么，首先可以明确的是，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切断电源时间要求的保护装置（RCD）。

也就是说，按BS 7671的意思，室外路灯回路，以自动切断电源为目的，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。

那么，附加防护到底是防护什么，它和自动切断电源有何不同？

04

RCD作为附加防护的要求及原理

附加防护和自动切断电源对于电击防护是两个不同层次（但却紧密联系）的要求。

[通俗说，自动切断电源是更倾向于保护线路和设备安全的，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切断电源的防护措施，但不能用作附加防护，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。

在上述持续时间下（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。

而用作附加防护的RCD，其额定剩余动作电流I△n必须不应大于30mA。因为，附加防护的意义在于确保RCD能在故障（泄漏）电流产生对人体有害的病理生理学反应之前切断电源。

是否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，这条临界线就是IEC 60479-1中给出的发生心室纤维性颤动的时间电流曲线，即C1曲线。通俗理解，C1左侧视为安全区，C1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。

表1AC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

将上述C1曲线和RCD脱扣特性曲线叠加（图2），可知：

I△n≤30mA的RCD的脱扣特性曲线可以确保，故障（泄漏）电流产生对人体有害的病理生理学反应之前切断电源，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不能确保完全位于C1曲线左侧，故S型或延时型RCD不得用作附加防护。

05

关于“路灯无需设置RCD作为附加防护”的探讨

根据2022版BS 7671规定，不讨论自动切断电源，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，2.5米以下照明灯具和人员可触及的室外电气设备之规定。

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:

依据①电动车充电设施安装实施指南（第五版.征求意见稿.英国），IET Code of Practice for Electric Vehicle Charging Equipment Installation，Fifth Edition(DPC)，此指南是截至目前为止最新的官方出版物，指南的编写单位为BS 7671标准的编写组，即IET。

英国工程技术学会（IET,The Institution of Engineering and Technology），总部位于英国伦敦，是欧洲规模最大、全球第二（仅次于IEEE）的国际专业学会。

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，混凝土、路面铺装和柏油马路的电阻率较高，电击风险通常较低。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，为了防止工频故障电压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。

依据②电动车充电设施安装实施指南（第五版.征求意见稿.英国），IET Code of Practice for Electric Vehicle Charging Equipment Installation，Fifth Edition(DPC)，

下面这段话，虽然出现在PME系统用于电动车充电设施的语境下，但似乎也可以作为室外照明的解释。

根据上图，室外照明无需设置RCD作为附加防护的原因在于：基于这样一种前提，公众不会故意触摸灯杆，因此倘若发生触摸可以认为是短暂和不频繁的，并且公众是在干燥条件且穿鞋的情况下做出的这个触摸行为。

再结合上一段文字，柏油马路、路面铺装等电阻率高，电击风险小。

依据③EN 50522-2022交流电压超过1kV的电力装置接地，5.4节

上图的允许接触电压曲线指的是裸皮肤到裸皮肤的接触，没有考虑额外电阻（additional resistance），如鞋、手套、站立地面等，但是EN 50522规定，允许使用附录A附录B的算法（详下链接）来考虑这些额外电阻。

BS EN 50522:2022 交流电压超过1 kV的电力装置接地（上）

RH手套等电阻

ZT人体阻抗

RF1鞋等电阻

RF2站立地面的电阻

而考虑这些额外电阻之后，计算出的允许接触电压就会变大。

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。

依据④EN 50522-2022交流电压超过1kV的电力装置接地 表2

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；对于某些的土壤状况，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；

土壤电阻率越小，F越大，UTp越小，越不安全。

借助ETAP计算，控制其他变量，只改变表层土壤电阻率，1000→2500→5000ρ·m，看计算结果。

表层土壤电阻率1000ρ·m的计算结果

表层土壤电阻率2500ρ·m的计算结果

表层土壤电阻率5000ρ·m的计算结果

可以看到仅改变表层土壤电阻率时，其他计算结果不变，变化的仅为允许接触电压和允许跨步电压。以允许接触电压为例：

ρ/Ω·m

UTp/V

EPR /V

F

1000

876

1576

1.8

2500

1633

1576

0.97

5000

2895

1576

0.54

依据⑤IEEE Std80-2013/GB 50065-2011地表层电阻率ρs和表层衰减系数Cs

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。

Cs出现在允许接触电位差Etouch和允许跨步电位差Estep的计算公式中，

起初，此公式以接地网的土壤电阻率ρ不变为模型，将Cs·ρs写作ρ，

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。

灰字引自GB 50065-2011

[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。

随着高阻层厚度的增加，接触电位差和跨步电位差允许值的增加具有饱和趋势，即增加高阻层厚度来提高安全水平具有饱和性。因此要使接触电压和跨步电压的提高满足人身安全要求，还必须将接地电阻降低到合适的值。地表高阻层的厚度一般可取10cm~35cm。]

06

结论

首先，室外照明回路设置RCD作为附加防护是电击防护的措施之一，此措施区别于自动切断电源的防护措施，是旨在确保人身免受电击的防护措施，回路首端设置的RCD必须能在电击引起有害的生理病理学反应之前切断电源。

作为附加防护的RCD，务必同时满足以下两个要求:

①额定剩余电流动作值不大于30mA

②应选用瞬动型RCD，不应采用延时型（time-delay）RCD或选择型RCD（Type S）。

其次，关于国外内标准中对于室外照明回路设置RCD（以附加防护为目的）的差异。

国内规范（GB 55024-2022），无差别对待，虽然条文说明中提及“易于触及”、“2.5米以下”等，但条文4.5.1规定，凡是室外照明回路就应设置RCD作为附加防护。

国外标准（BS 7671），分情况讨论，考虑是否易于触及，同时还考虑了诸如人体站立地面的附加电阻。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。

本文源自个人的微信公众号，微信搜索BenElectric。

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