對室外道路照明電擊防護的探討

郝朝俊

摘 要：近年來，隨著極端天氣的增多，我國很多地區常降暴雨或特大暴雨，導致城市內澇，小區積水，經常淹沒室外路燈基礎和燈桿，深度達1 m左右。由于電纜導線接頭裸露或防水處理不好，經常會發生路人觸電身亡事故。因此，加強對室外照明系統的電擊防護，提高系統接地故障保護的可靠性，對保證人們的生命財產安全是非常重要的。通過這些年的實際工作經驗，結合國內外的相關電擊防護資料，簡要敘述了室外道路燈具照明接地故障保護方面的內容，以期為日后的工作提供參考。

關鍵詞：接地故障；短路保護；電擊防護；燈具照明

中圖分類號：TU113.6+66 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.080

室外照明系統常用的配電方式有TN系統和TT系統，不同的系統發生接地故障時，電路特點是不同的。本文簡要分析了不同系統接地故障的特點，提出了相應的解決措施，同時，也對園區照明設計和道路照明保護提出了相關建議。

1 TN系統接地故障保護方式

當靈敏系數符合要求時，短路保護可兼作接地故障保護，同時，還可以采用剩余電流保護的方式。

2 提高TN系統接地故障保護靈敏性的措施

在經濟條件允許的情況下，可以適當加大相導體和保護接地導體的截面。截面增大，電阻減小，故障回路的總阻抗就會減小，從而提高了接地故障保護的靈敏性。

采用帶短延時過電流脫扣器的斷路器，斷路器的瞬時過電流脫扣器不能滿足靈敏性的要求時，則可以將帶短延時多電流脫扣器的斷路器作為接地故障保護。由《低壓配電設計規范》（GB 50054—2011）6.2.4可知：

Id≥1.3Iset2. （1）

Id≥1.3Iset3. （2）

式（1）（2）中：Id為故障電流；Iset為整定電流值。

由于短延時過電流脫扣器整定電流值Iset2通常只有Iset3

的 ～ ，約 左右，所以，式（1）的要求很容易滿足，但式（2）

的要求執行起來則困難很多。

采用帶剩余電路保護的斷路器，剩余電流保護所檢測的三相（或單相）電流加中性線電流的相量和為：

PE= U+ V+ W+ N. （3）

將剩余電流保護動作電流Iα設定為≤30 mA，Iset4為剩余電流保護整定值，則需故障電流Id≥1.3Iset4.這個要求是很容易滿足的。

當電源端進線處重復接地，則會在發生接地故障時降低接觸電壓，具體情況如圖1、圖2、圖3所示。

由圖2可知，未做重復接地，則有：

Id=Uo/Zs=Uo/（ZT+ZL+ZPE+ZPEN）. （4）

另外，RB+Rs+Rt對ZPE+ZPEN的分流可以忽略不計，則：

Ut=Id（ZPE+ZPEN）. （5）

由圖3可知，做重復接地后，當RA與RB串聯，再與ZPEN并聯，則

RA上的電壓降為ZPEN上電壓降的分壓，其值為 ，ZPEN

太小可忽略。

在此，重復接地接觸電壓為：

Ut′=Id×ZPE+Id×ZPEN . （6）

做重復接地后，降低的預期接觸電壓為：

Ut-Ut′=Id（ZPE+ZPEN）-（Id×ZPE+Id×ZPEN ）

=Id×ZPEN . （7）

重復接地電阻RA越小，則降低的預期接觸電壓就越大。

ZL—相線阻抗；ZPE—地線阻抗；ZPEN—保護中性線阻抗；Zt—人體阻抗為；Rs—人體接地接觸電阻；RB—變電所接地電阻；ZT—變壓器阻抗；ZA—重復接地電阻

3 TT系統接地故障保護

由于TT系統的燈具接地極和電源系統接地極是相互獨立的，所以，當發生接地故障，故障電壓不會沿著PE線傳到電源系統外露的、可導電的配電系統的外殼上。

TT系統配電線路間接接觸防護電器的動作特性應符合公式（8）的要求，即：

RA·Iα≤50 V. （8）

假設動作電流Iα≤30 mA，RA為外露可導電部分和保護導體電阻之和，Iα很小，則RA比較大。

4 加強直接保護措施

直接保護措施主要有：①提高燈桿上接線頭（維修孔）的位置（建議+800 mm），接線頭采取防水、防潮措施，電纜采用防水性能較好的型號，避免破皮浸水引發故障電流；②每個燈桿基礎附近實行保護接地線重復接地，使金屬燈桿連接上PE地線，形成局部輔助等電位接地，從而降低接觸電壓。

5 接地故障保護的選擇建議

對于住宅小區和一般工廠內庭院照明、廠內道路照明，采用TN系統時，由于所有燈具的金屬外殼都是通過PE或PEN線互相連通的，當某臺燈具發生接地故障時，其故障電壓可沿PE或PEN線傳到其他燈具上。而在戶外，無等電位聯接很容易引發電擊危險，所以，不應采用TN系統，而應采用TT接地系統。為此，應為電源線路裝設RCD作為接地故障保護，即I△n≤30 mA。

對于道路交通要道的路燈，不允許在電源側安裝RCD切斷電源。因為漏電動作值比較小，所以，很容易導致所有的照明裝置被切斷，使道路交通照明停電，進而引發交通安全事故。鑒于此，筆者建議采用TN-S系統或TN-C-S系統，短路故障兼接地故障保護，動作元件采用斷路器，燈桿基礎部分重復接地。

參考文獻

[1]中國機械工業聯合會.GB 50054—2011 低壓配電設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[2]王厚余.建筑物電氣裝置500問[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3]中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊[M].第三版.北京：中國電力出版社，2005.

〔編輯：白潔〕