1、概述

我國是一個照明用電急劇增長的發(fā)展中國家。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對照明供電可靠性的需求將越來越高，并且已從簡單照明型向改善環(huán)境用電型和生活藝術(shù)用電型轉(zhuǎn)變。而我國一些地區(qū)的電氣線路設(shè)計(jì)往往片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約投資，線路容量設(shè)計(jì)得偏低，就像瓶頸一樣制約著照明用電的發(fā)展，更談不上適應(yīng)現(xiàn)代照明用電負(fù)荷增長的需要。現(xiàn)代照明電氣線路的敷設(shè)方式以暗敷設(shè)為主，因暗埋電氣線路是難以更換或增加的，它必須一步到位來滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的需要。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高及照明技術(shù)和照明電器設(shè)備的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，遠(yuǎn)期負(fù)荷是很難估算的，我們只能借鑒國外經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國情來合理設(shè)計(jì)我國目前的照明電氣線路。

２、照明電氣主干線路設(shè)計(jì)

現(xiàn)代照明電氣線路設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的線路應(yīng)具有安全性、功能性、舒適性和可持續(xù)發(fā)展性，在對現(xiàn)代照明電氣線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時還要有一定的超前意識。在正常工作情況下，以電流持續(xù)期間產(chǎn)生的熱效應(yīng)為條件，提供導(dǎo)線和絕緣體的合理壽命。選擇導(dǎo)線截面積時還要考慮到雷擊保護(hù)、過流保護(hù)、電壓降壓、導(dǎo)線所連接設(shè)備的端子的溫度限值等方面的影響。因此，如何科學(xué)合理地使用電纜、電線，準(zhǔn)確地選擇電纜、電線的載流量，合理規(guī)范地進(jìn)行管理和維護(hù)是至關(guān)重要的。針對以往電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題，新的國家標(biāo)準(zhǔn)《照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５００９６－１９９９）在某些條款上有了很大提高，如明確要求“電氣線路應(yīng)采用符合安全和防火要求的敷設(shè)方式配線，導(dǎo)線應(yīng)采用銅線，每套照明進(jìn)戶線截面不應(yīng)小于１０ｍｍ２，分支回路截面不應(yīng)小于２．５ｍｍ２”等。但應(yīng)注意到，這個標(biāo)準(zhǔn)只是照明電氣設(shè)計(jì)中電氣安全的最低要求。有鑒于此，全國建筑物電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)化委員會已提出編制計(jì)劃，上報國家技術(shù)監(jiān)督局，將國際電工委員會ＩＥＣ６０３６４—５—５２３標(biāo)準(zhǔn)等同采用為國家標(biāo)準(zhǔn)。

目前，我國一些照明電氣線路截面選用過小，除對遠(yuǎn)期負(fù)荷估計(jì)不足外，還有以下原因：

（1）我國至今沒有電纜電線載流量標(biāo)準(zhǔn)，而一些制造商提供的載流量則偏大，超過國際電工標(biāo)準(zhǔn)的載流量約２０％，而設(shè)計(jì)中卻沒有太多地考慮多回線路并列暗敷時相互發(fā)熱而導(dǎo)致載流量的降低，這些因素導(dǎo)致所選的線路截面更加偏小。

（2）照明電器中的非線性負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波（氣體放電燈、電子鎮(zhèn)流器等）日益增多，直接影響供電的電壓質(zhì)量。消除諧波危害的有效措施是減少回路阻抗，國外采用增大截面線路可以減少回路阻抗。我國家庭中非線性負(fù)荷家用電器的應(yīng)用，還不夠普及，經(jīng)驗(yàn)還不成熟，尚未充分認(rèn)識諧波在照明用電中的危害。

（3）照明線路截面太小引起線路阻抗增大，影響電壓質(zhì)量，這個問題在大型景觀中照明尤為突出。

線路截面太小的后果是電線發(fā)熱加劇，絕緣老化加速，易導(dǎo)致線間短路和接地故障，引起電氣火災(zāi)和人身電擊事故。而負(fù)載電流中諧波份量過大使一些對諧波敏感的照明電器產(chǎn)生損壞或工作不正常，或使用于照明系統(tǒng)中的電動機(jī)、變壓器等發(fā)熱加劇而縮短壽命，它還能使電氣線路上的斷路器頻繁跳閘、熔斷器經(jīng)常熔斷。所以，照明電氣線路設(shè)計(jì)必須對照明電氣安全有全面和長期的考慮。

３、分支回路的設(shè)計(jì)

照明供電系統(tǒng)的分支回路數(shù)太少，每回路所帶的負(fù)荷增大，實(shí)際等于減少了線路截面，其結(jié)果同樣是導(dǎo)致線路溫升的增加。線路載流量是指某一敷設(shè)方式和環(huán)境溫度條件下線路在允許工作溫度時通過的電流。此允許工作溫度是相對于其正常絕緣壽命而言的。例如ＰＶＣ絕緣的允許工作溫度為７０℃，工作溫度超過７０℃時，線路絕緣并不損壞，只是絕緣壽命相對縮短而已。有一組經(jīng)驗(yàn)數(shù)字顯示，ＰＶＣ絕緣工作溫度每超過允許工作溫度８℃，其使用壽命約減少一半。但７０℃并非ＰＶＣ絕緣的最合適的溫度，在使用中如減少負(fù)荷，降低其工作溫度，則可延緩其絕緣老化，使用壽命可以相應(yīng)延長，這對減少電氣線路事故是十分有利的。

分支回路數(shù)量的增加，相當(dāng)于減少每回路的阻抗，這對降低照明諧波電壓，減少諧波危害、提高供電質(zhì)量十分有利。照明系統(tǒng)有足夠的分支回路數(shù)量，就有條件將產(chǎn)生諧波的非線性負(fù)荷電器和對諧波敏感的照明電器做到分回路供電。這樣，非線性負(fù)荷諧波電流在其分支回路的阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓降便不會危害另一回路的敏感電器。如景觀照明的控制系統(tǒng)，應(yīng)采用獨(dú)立的分支回路供電。分支回路較多時，當(dāng)一條線路進(jìn)行檢修或因故跳閘，停電的范圍小，對照明系統(tǒng)造成不便的影響也較小。在照明電氣線路的設(shè)計(jì)中必須及早注意這一問題。

４、導(dǎo)線選型

現(xiàn)在，我國大部分的照明線路均使用銅導(dǎo)線，但也有部分地區(qū)依然使用鋁導(dǎo)線。已于19９９年６月１日實(shí)施的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確要求，照明線路內(nèi)應(yīng)使用銅導(dǎo)線。因鋁導(dǎo)線的特性決定了鋁線較銅線易于引起火災(zāi)。據(jù)美國消費(fèi)品安全委員會（ＣＰＣＳ）統(tǒng)計(jì)的火災(zāi)發(fā)生率，鋁線為銅線的５５倍，鋁線起火多的原因不在于鋁線本身而在于鋁線的接頭，鋁導(dǎo)線的連接部位易引起電氣火災(zāi)的主要原因有以下幾個方面。

４．１ 鋁線表面極易氧化

如將鋁線表面的氧化層刮凈，它能在幾秒鐘內(nèi)又形成新的氧化層，雖然厚度僅３-６ｍｍ，卻具有很高的電阻，且隨時間的增加而增大。當(dāng)大電流通過鋁線接頭時，所產(chǎn)生的Ｉ２Ｒｔ熱量易發(fā)生異常高溫，從而引燃近旁可燃物質(zhì)。當(dāng)線路絕緣損壞發(fā)生短路時，這一鋁線接頭的高電阻又能限制短路電流，使線路上的斷路器、熔斷器等過流保護(hù)電器不能及時切斷電源，增加了線路短路起火的危險性。

４．２ 鋁與銅的膨脹系數(shù)不同

如將鋁線與設(shè)備的銅質(zhì)接線端子相連，因鋁的膨脹系數(shù)超出銅約３６％，當(dāng)通過電流溫度升高時，鋁線膨脹較多，銅質(zhì)端子的膨脹少，使鋁線受擠壓變形。斷電冷卻后連接處出現(xiàn)空隙，空氣或潮氣乘虛而入，鋁線表面被氧化或腐蝕，使接觸電阻增大，再通過電流時連接處發(fā)熱加劇，形成惡性循環(huán)。當(dāng)達(dá)到危險高溫時連接處的絕緣被熔化，易導(dǎo)致線路短路，甚至引起火災(zāi)。

４．３ 鋁的電解作用

鋁為３價，銅為２價，連接處進(jìn)入潮（濕）氣后就形成局部電池效應(yīng)，使鋁被腐蝕，這也增加了接觸電阻。

４．４ 氯化氫的不利影響

如由于線路過載或上述連接不良等原因使鋁線連接處的溫度超過７５℃且持續(xù)較長的時間，ＰＶＣ絕緣將分解出氯化氫氣體。此氣體能腐蝕鋁線表面，增加接觸電阻，鋁線又可能因表面氧化，接觸電阻過大而不導(dǎo)電，使照明內(nèi)某一線路斷電，也可能因接觸電阻過大導(dǎo)致線路壓降過大，電氣設(shè)備無法正常運(yùn)行（如熒光燈無法起動）。因鋁線較脆，拆裝中容易折斷，且難于再接。與鋁線相比，銅線不易氧化和腐蝕，火災(zāi)危險�。汇~線韌性好，不易折斷。因此，為保證照明電氣的安全，電氣線路不應(yīng)采用鋁線而應(yīng)采用銅線。

５ 電氣連接

在照明系統(tǒng)中，不僅元件之間、電路之間、設(shè)備之間甚至元件內(nèi)部都需要可靠的電氣連接。任何一個連接處出現(xiàn)故障，都會影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，甚至引發(fā)停電事故或引發(fā)電氣火災(zāi)。根據(jù)電氣事故的統(tǒng)計(jì)分析，６０％的電氣事故的隱患和重大的電氣事故的發(fā)生，往往都與電氣連接的接觸不良有關(guān)。

然而，要確保電氣連接的接觸可靠并非易事。因電氣連接與需連接的電氣設(shè)備、連接器件、連接方式、連接工藝、連接材料等密切相關(guān)，其連接的可靠性不僅取決于連接器件本身的材料、結(jié)構(gòu)與幾何尺寸等參數(shù)，更因電氣連接的接觸點(diǎn)大多暴露在大氣中，大氣污染如塵土、腐蝕性氣體、濕度、溫度都會直接影響連接的可靠性。各種隨機(jī)因素也可能影響到電氣連接的可靠性，如電流熱效應(yīng)、電動力和電磁干擾等。

由于電氣連接的接觸表面有一定粗糙度，真正的接觸點(diǎn)非常�。ù蠖嘣谖⒚追秶鷥�(nèi)），一旦在該處介入塵土顆�；蚋g生成物，無法用宏觀方法觀察到。因?yàn)楦g生成物大多絕緣，故接觸表面的接觸電阻增加，導(dǎo)致電氣連接的電氣性能下降。

５．１ 接觸電阻

電氣連接中的接觸電阻是指兩個接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻，引起接觸電阻增加的原因如下。

（1）電氣連接安裝工藝不當(dāng)。在連接安裝過程中，錯誤使用砂紙打磨連接體的接觸表面時，將會有一定數(shù)量的玻璃屑及砂粒嵌入連接體的金屬接觸表面內(nèi)，導(dǎo)致有效接觸面積減少，使接觸電阻增大�！�

（2）緊固螺栓壓力不當(dāng)。電氣安裝人員在電氣連接操作中存在一個誤區(qū)，認(rèn)為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實(shí)不然。例如在鋁母線連接時，因鋁質(zhì)母線彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個臨界壓力值時，若材料的強(qiáng)度差，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫�，將會造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大。

（3）不同金屬的膨脹效應(yīng)引起。鋼制螺栓的金屬膨脹系數(shù)要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線小得多，尤其是螺栓型設(shè)備接頭。在運(yùn)行中隨著負(fù)荷電流及溫度的變化，鋁、銅與鐵的膨脹和收縮程度因差異而產(chǎn)生蠕變。所謂蠕變就是金屬在應(yīng)力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過程與接頭處的溫度有很大的關(guān)系。實(shí)踐證明，當(dāng)接頭處的運(yùn)行工作溫度超過８０℃時，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面位置錯開，形成微小空隙而氧化。當(dāng)負(fù)荷電流減少溫度降回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能達(dá)到原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會使下一次循環(huán)的熱量增加，所增加的較高溫度又使接頭的工作狀況進(jìn)一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

（4）不同材質(zhì)接頭接觸表面的微電池腐蝕效應(yīng)。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)文獻(xiàn)資料表明，銅的標(biāo)準(zhǔn)電勢為＋０．３４Ｖ，鋁的標(biāo)準(zhǔn)電勢為－１．２８Ｖ，銅鋁之間的電勢差為＋１．６２Ｖ。若銅鋁直接接觸，空氣中的水和氧化碳及其它有害雜質(zhì)會在接頭接觸表面形成電解液。由于兩極直接接觸，便會有微弱的電流流動，在電解液的作用下，使接觸表面逐漸腐蝕，引起接觸電阻增大�！�

５．2 降低接觸電阻的措施　

電氣連接若達(dá)不到連接的技術(shù)要求，將會使連接部位的接觸電阻增大，因而導(dǎo)致電氣設(shè)備不能正常運(yùn)行，甚至造成重大的事故和經(jīng)濟(jì)損失。在實(shí)際工作中，常采用以下措施降低接觸電阻。　

（1）清潔處理。清潔電氣連接部分不能用砂紙、抹布或紙來擦拭，砂紙上的顆粒比接觸材料的硬度大而且不導(dǎo)電，一旦侵入接觸面，會使其電阻增大１０～２０倍。

（2）防止氧化。為防止銅與銅的接觸面氧化，可在其表面涂錫。涂錫后雖然接觸電阻有所增加，但可使接觸電阻保持在相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)值內(nèi)。接觸表面的防氧化處理應(yīng)優(yōu)先采用電力復(fù)合脂（即導(dǎo)電膏）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凡士林。實(shí)踐表明，中性凡士林無任何導(dǎo)電作用，只能起到防止水分滲入和隔離空氣的作用，并且凡士林的滴點(diǎn)僅為５４℃（所謂滴點(diǎn)，就是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，油脂物質(zhì)從半固體變成液體狀態(tài)的溫度）。

當(dāng)運(yùn)行溫度高于５４℃時，凡士林就會慢慢滲化流失并干涸，空氣中的有害介質(zhì)沿接觸表面空隙侵入，使接頭表面氧化腐蝕。而新型的電力復(fù)合脂滴點(diǎn)達(dá)１８０℃～２２０℃且凝固點(diǎn)低（－２０℃～－３０℃），其中所含的鋅、鎳、鉻等金屬細(xì)粒填充在接頭接觸表面的縫隙中，金屬細(xì)粒在螺栓緊固力的作用下，能破碎接觸面的氧化膜層，降低接觸電阻。同時還可以在接頭整個表面形成一個保護(hù)層，從而起到隔絕空氣和水分的滲入，防止氧化的作用。這里需要指出的是，導(dǎo)電膏并非良導(dǎo)體，它在接觸面上的導(dǎo)電性能是借“隧道效應(yīng)”來實(shí)現(xiàn)的。所謂“隧道效應(yīng)”就是指粒子通過一個勢能大于總能量的有限區(qū)域。這是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，按照經(jīng)典力學(xué)是不可能出現(xiàn)的。因此，導(dǎo)電膏在接觸面上不可涂得太厚，否則會影響其使用效果。

（3）接觸壓力的保持。電氣設(shè)備在運(yùn)行中，其連接部分受電動力作用或其它機(jī)械震動，使連接螺栓松動，連接處接觸表面的壓力隨之減小，致使接觸面積減小，接觸電阻增大。為防止此種情況發(fā)生，可在螺帽下加彈簧墊�！�