防止路燈漏電傷人的探討

摘要：分析了市政路燈低壓配電系統常見的保護接地方式以及存在的缺陷，闡述了正確選擇和裝設漏電保護器能夠彌補保護接地的不足，從而有效地防止人身觸電，并指出了在具體使用中應注意的問題。

關鍵詞：路燈；觸電；保護接地；漏電保護器

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）27-0124-02

市政路燈低壓配電系統是電力系統組成的一部分。路燈的金屬燈桿是導電體，而且分布在城鎮行人密集的街道兩旁。路燈的導線接頭、鎮流器等元件都安裝在燈桿內。路燈運行過程中，由于用電環境惡劣、線路老化、電纜接頭絕緣不良、整流器嚴重發熱、外力損壞、產品質量等原因造成漏電，使路燈的金屬燈桿帶電，直接危及到行人的安全。因此，探討如何防止市政路燈漏電造成安全事故具有實際的意義。

一、路燈的保護接地

路燈的保護接地是為了保證人身和設備安全。將正常時不帶電而故障時可能帶電的路燈金屬燈柱及座箱等與地有良好的電氣連接。接地保護與接零保護統稱為保護接地，按照接線方式的不同，目前在市政路燈低壓配電系統中最常見的有TN接線和TT接線兩種方式。

1.路燈的TN接線系統

路燈的TN接線系統是指電源中性點直接接地，而將路燈金屬燈柱及座箱等通過保護線接到此接地點的低壓配電系統。依據中性線（N線）和保護線（PE線）的不同組合，TN系統包括TN—C、TN-S—C、TN-S三種接線形式。

TN-C系統是指整個系統內中性線N與保護線PE是合用的，三相四線制供電。保護中性線用PEN表示。路燈屬于氣體放電燈，是典型的非線性負荷，而且是三相不平衡負荷，其配電線路中含有較大的高次諧波電流。保護中性線PEN上通過較大的高次諧波電流時，將在PEN線上產生壓降，使得路燈金屬燈柱及座箱等在正常運行時不可避免地帶有較高的電壓，這對安全運行是很不利的。更為嚴重的是當零線斷線時，零線斷線后面接零的路燈金屬燈柱及座箱等將會出現更高的電壓持續存在，直接威脅到行人的安全，而且還可能燒毀大量的路燈。因此，這種接線方式不適合路燈低壓配電系統。

TN-S—C系統是指系統的前一部分中性線N與保護線PE合為PEN線，而后一部分中性線N與保護線PE是分開的。它是TN-C系統的變通，但仍然帶有TN-C系統的缺陷，因此也不適合路燈低壓配電系統。

TN-S系統是指整個系統內中性線N與保護線PE是分開的，三相五線制供電。TN-S系統使金屬燈柱始終處于“地”電位，解決了工作零線上電壓直接傳遞到路燈金屬燈柱上的問題，消除了金屬燈柱產生危險電壓的隱患，具有較高的電氣安全性。

路燈低壓配電系統的特點為：供電距離太遠（一般是幾百米，甚至上千米）、負荷分散、行人多且觸及路燈金屬燈柱的可能性較大。采用TN-S系統，當發生單相金屬性接地故障時，線路的保護裝置一般能夠可靠動作，切除故障；但是當發生在線路末端而且是單相非金屬性接地故障時，由于供電線路長、阻抗大，再加上故障點接地電阻的影響，單相接地電流就比較小，常規的線路保護裝置可能無法快速切除故障。路燈金屬燈柱及座箱上就會長時間帶有危險電壓，并且這種“危險電壓還可能通過PE線傳遞到系統的所有路燈金屬燈柱及座箱等”，因此，還必須加裝防止觸電的其他措施。

在TN-S接線系統中，有的地方采用將每數根路燈金屬燈柱設置一組接地裝置的“措施”，以提高人身安全性，如圖1所示。

當保護線PE斷線時，這相當于在同一個系統中保護線PE斷線前的那部分金屬燈柱及座箱等采用保護接零（Ro和Re兩個接地電阻并聯后接到了中性點上，設備外殼接到保護線PE上），而保護線PE斷線后的那一部分金屬燈柱及座箱等變成保護接地。當后者一相絕緣碰殼時，接地電流將受到接地電阻和中性點電阻的限制，致使保護裝置動作失靈，使故障不能迅速切除。同時，當接地電流通過電源的中性點接地電阻時，在保護線PE上產生高電壓，使未發生故障的路燈金屬燈柱及座箱等都將帶有不允許的對地電壓，因此這種“措施”對人身并不絕對安全，關鍵的是運行中的保護線PE不能斷線。

防止保護線PE斷線應注意以下幾個方面：一是必須保證保護線有足夠的機械強度，應采用PE線與相線相同的導線截面。二是保證保護線連接的施工質量，路燈金屬燈柱及座箱等與保護零線連接應采用銅鼻子等可靠連接，不得采用鉸接。三是對路燈配電線路應定期維護，發現缺陷立即處理。四是路燈接線柱應鍍鋅或涂防腐油脂或經過瀝青防腐處理。五是保護線上不能裝設熔斷器、開關等。

2.路燈的TT接線系統

路燈的TT接線系統是指電源中性點直接接地，而將路燈金屬燈柱及座箱等與各自的PE線分別接地，三相四線制供電。市政路燈低壓配電系統可以采用TN-S接線，也可以采用TT接線。但TT接線系統要求接地電阻不大于10歐，這在很多地區的人行道上一般較難滿足要求。當然在土壤電阻率較低的地區，也可以考慮采用TT接線系統，如圖2所示（不含用虛線畫的Rc）。

當一個路燈金屬燈柱發生漏電故障時，由于受到電源處接地電阻RO和燈柱接地電阻Re的限制，漏電電流Id較小，電路中的電流保護裝置可能不會動作，從而使漏電的路燈金屬燈柱長期帶電。電源處接地電阻RO一般為4歐，假設燈柱接地電阻Re也為4歐，電源相電壓Up為220V，則路燈金屬燈柱上的電壓Ud=ReUp/（RO+Re）=4×220/（4+4）=110V，這樣行人一旦觸及后通過人體（一般情況下人體的電阻為1000～2000歐）的電流值可達數百毫安，足以致人于死地。可見，安全性方面TT接線系統不如TN-S接線系統。因此，在路燈配電系統中較少采用TT接線系統。

中性線N重復接地就是增加圖2中用虛線畫的Rc，這樣燈柱接地電阻Re與重復接地電阻Rc經過大地串聯后接到中性線N上，TT接線系統實際上就變成了TN—C接線系統。因此，TT接線系統中性線不能重復接地。

二、裝設漏電保護器

1.裝設漏電保護器的必要性

由上述分析可知，市政路燈低壓配電系統無論是采用TN-S還是TT接線，其安全可靠性方面還沒有達到令人滿意的效果。因此，為了防止人身觸電和由于漏電造成的種種危害，必須裝設漏電保護器。漏電保護器具有動作靈敏、切斷時間迅速的性能，可以有效地彌補接地保護存在的缺陷。漏電保護裝置還可以作為單相接地短路保護的后備保護。當單相接地短路保護整定的不合理或因為供電距離太遠，電纜截面太小，單相接地短路保護的靈敏度不夠等原因而拒動時，漏電保護裝置能夠迅速動作切斷故障線路。在TN-S和TT接線系統中，未裝漏電保護器時，如果發生接地故障情況，路燈金屬柱上可能會產生對人身有危險的接觸電壓；當裝有漏電保護器之后，即使發生了接地故障，接觸電壓在還沒有達到危及人身生命時，漏電保護器就會立即切斷電源回路。由此可見，路燈配電系統裝設漏電保護后，可有效防止路燈漏電致人傷亡的事故。

2.選擇合適的漏電保護器動作電流和動作時間

在市政路燈低壓配電系統中，一般采用二級漏電保護，即分別在分配電箱和分支路開關箱中裝設漏電保護。動作電流和動作時間選擇應考慮上下級保護協調配合。漏電斷路器的額定漏電動作電流（I△n）一般要大于系統正常漏電電流的2倍；額定漏電不動作的電流值一般應選漏電動作電流值的二分之一。為了保證多級保護的選擇性，下一級額定漏電動作電流應小于上一級額定漏電動作電流，各級額定漏電動作電流應有級差1.2～2.5倍。動作時間上下級保護配合是：上級漏電保護器可返回時間要大于下級漏電保護器全分斷時間。開關箱中的漏電保護延時動作時間一般不超過0.1秒；配電箱中的漏電保護延時動作時間一般不超過0.2～0.3秒。

室內低壓配電系統開關箱中廣泛采用額定動作電流30mA、延時動作時間不超過0.1秒的漏電保護器。根據實測或相關資料顯示：路燈系統正常時泄露電流比室內低壓配電系統大，因此路燈開關箱中漏電保護動作電流也要選擇大些，否則線路運行中漏電保護器可能會經常性的誤動作。

總之，漏電保護器具體的動作電流應根據當地情況整定，如接地電阻的大小、正常漏電電流大小、氣候等，應保證漏電保護在發生人身觸電或泄漏電流超過允許值時能可靠動作；而在正常泄漏電流作用下不誤動。這樣既能保證行人的安全，又能防止供電中斷而造成不必要的熄燈。當然要使漏電保護器在市政路燈低壓配電系統中發揮應有的作用，就必須保證接線正確。

3.保證漏電保護器接線正確

TN-S系統安裝漏電保護器時，應注意線路中性線的正確接法，即工作中性線一定要穿過漏電電流互感器，而保護中性線則不能穿過漏電電流互感器。否則，將造成漏電保護器誤動作。

TN-S系統在干線上安裝漏電保護器時，工作中性線不可重復接地。如果工作中性線重復接地，部分正常負荷電流將流經大地，對漏電保護器形成剩余電流而使其誤動作。

漏電保護器應安裝在配電箱或開關箱靠近負荷的一側。如果接反，會導致電子式漏電保護器的脫扣線圈無法隨電源切斷而斷電，以致長時間通電而燒毀。

三、結束語

市政路燈低壓系統采用保護接地措施對人身安全起到了重要作用，而裝設漏電保護器只是彌補了保護接地的不足。漏電保護器雖然是一種很有效的觸電防護措施，但不能作為防止電擊事故的唯一措施，它只有與基本防護措施（保護接地、絕緣、屏護、安全電壓等）一起做好，才能最大限度地減少觸電傷亡事故的發生。

參考文獻：

[1]國家電力監管委員會，電力業務資質管理中心編寫組.電工進網作業許可考試參考教材[M].北京：中國財政經濟出版社，2012.

（責任編輯：王祝萍）