路燈接地系統淺析

包頭市市政設計研究院 肖 鵬

路燈接地系統淺析

包頭市市政設計研究院 肖 鵬

前言

近年來隨著我國城市化進程的不斷向前推進，道路照明的作用顯得越來越重要。道路照明可以改善交通條件，減輕駕駛員疲勞，并有利于提高道路通行能力和保證交通安全，此外，還可美化市容，但是道路照明裝置大多位于一些人們容易觸及到的公共場所，一旦發生漏電極易引發人員的觸電傷亡事故，因此也越來越受到人們的重視。本文通過不同接地形式的比較分析得出結論：采用TN—S系統更加安全。

1.路燈接地形式分析

根據《城市道路照明設計標準》——CJJ45（2015）第6.1.8條“道路照明配電系統的接地形式應采用TT系統或TN—S系統”因此對兩種接地系統進行比較。

（1）TT系統

TT系統指的是電源中性點直接接地，且電氣設備的外露可導電部分也直接與大地相連，俗稱單燈接地。當線路發生單相故障，導線直接與路燈外殼接觸時，由于接地裝置的電阻小于人體的電阻，因此即使發生漏電故障人體接觸到燈桿也不會發生觸電事故，從而保證了人身安全。但是TT系統也有其不足的地方：1）當電氣設備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設備絕緣損壞而漏電）時，由于接地的電流可能并不是很大導致低壓斷路器（自動開關）不一定能跳閘，造成供電線路長時間帶故障運行。2）當漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，這也導致了漏電設備的外殼長期帶電，增加了人體觸電的可能性。

圖1

（2）TN系統

TN系統的特點是電氣設備的外露可導電部分都與系統的接地裝置相連接，當發生單相碰殼故障時漏電流可通過金屬導電部分形成回路，形成單相短路從而產生短路電流使保護裝置動作。但是TN系統也有其不足的地方：1）由于路燈的特殊性，很難實現路燈系統的等電位連接，因此當有他處電氣設備發生單相故障時，故障電壓就會沿著PEN線或者PE線傳導到路燈設備上從而增加了人員觸電的危險。2）當三相負載不平衡時，在零線上出現不平衡電流，零線對地呈現電壓。當三相負載嚴重不平衡時，觸及零線可能導致觸電事故（見圖1）。

2.TN—S系統重復接地必要性

對于TN—S系統，人們最主要關心的是PE線上的電位，因此重復接地對于TN—S系統來說就顯得十分重要。（1）重復接地后，電源工作接地與重復接地形成并聯，接地電阻大大降低，從而降低了PE線對地電動勢，減少了人員觸電危險。（2）如果線路沒有進行重復接地，當PE線斷開時，系統則處于了無保護狀態。當進行重復接地后，PE線無故障時，系統處于接零保護。即使PE線斷線，如果斷線位置處于重復接地裝置之前則系統也處在接地保護狀態，這也是在線路首末段進行重復接地的原因。（3）PE線重復接地能夠降低碰殼故障發生時燈桿等金屬部件對地電動勢。當發生路燈相線碰殼，外殼對大地的電動勢為故障點同變壓器中性點之間的電壓，假設設備外殼接地電壓220V，PE線與相線規格一致，從故障點起PE線阻抗與重復接地電阻同工作接地電阻形成并聯，由于重復接地電阻同工作接地電阻串聯后電阻遠遠大于PE線本身阻抗，因此故障點至變壓器中性點的阻抗基本等于PE線本身阻抗，此時設備外殼對地電壓僅僅為故障點與變壓器中性點之間電壓的一部分，降低了人員觸電的危險。

3.路燈接地系統設計

由于TT系統及TN系統都有其優點與不足，因此結合工程實際，在最大限度保證人員安全的基礎上，提出路燈接地解決方案。因為路燈都是安裝在室外且路燈接地極都是埋在地下，長時間的受到風吹雨淋與地下物腐蝕，如果維護不及時就有可能造成接地極接地電阻達不到設計要求從而對人員安全帶來威脅。相比于南方多濕潤氣候，北方天氣相對干燥因此單純的單燈接地接地電阻很難達到設計要求，結合北方實際采用TN—S接地系統更加可靠。

在線路的首末端打接地極組，在線路首末段形成重復接地。將每基路燈的外露可導電部分都通過PE線與首末段的接地極組可靠連接形成電氣通路，如圖2。

圖2

重復接地極可采用G50鍍鋅鋼管在當地冰凍線下每隔5米打一根，一組打5根，每根鋼管上部采用40×4的鍍鋅扁鋼可靠焊接，并做好防腐處理，做法參照圖3。

圖3

在線路的首末段進行重復接地的同時，每一基路燈都通過40×4的鍍鋅扁鋼與基礎的鋼筋及預埋件進行可靠連接，在扁鋼的另外一側通過焊接與角鋼人工接地極相連，見圖3。這樣做的好處是，即使PE線有斷開的地方，利用線路的首末端接地極組與路燈的單燈接地極都可以形成可靠的接地通路。

4.漏電斷路器選擇

漏電斷路器是電路中漏電電流超過預定值時能自動動作的開關。常用的漏電斷路器分為電壓型和電流型兩類，而電流型又分為電磁型和電子型兩種。電流型漏電斷路器主要用于變壓器中性點接地的低壓配電系統。其特點是當人身觸電時，由零序電流互感器檢測出一個漏電電流，使繼電器動作，電源開關斷開。城市路燈照明系統漏電斷路器選擇的大都是電流動作型。當不發生泄露電流時各相電流的向量和為零（理論上），當線路發生因絕緣損壞故障而產生漏電流時，漏電斷路器便會檢測到各相電流的向量和不為零，當漏電流大于斷路器的額定漏電動作值時斷路器動作，切斷故障線路。根據筆者所處的北方地區實際情況，漏電流動作值設置為300mA，動作時間0.1S為宜，設置為300mA主要基于兩方面的考慮：a、當線路發生漏電時斷路器要及時動作切斷故障回路保證人身安全。b、不會因為微小的漏電流導致斷路器誤動作。

5.結論

綜上所述，道路照明接地系統采用TN—S系統更加安全可靠，但應注意以下幾個方面：1）配電線路首末段應打重復接地極且可靠與PE連接。2）配電線路的的斷路器應采用帶有漏電保護功能斷路器且動作值應根據路燈所處具體環境進行選擇。