探析戶外燈具的接地形式

何艷婷

摘要：在我國(guó)快速發(fā)展的過程中，戶外的燈具在不斷地增多，戶外燈具的接地形式主要有TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。通過對(duì)兩種接地系統(tǒng)接地故障的分析計(jì)算，得出兩種接地形式應(yīng)用的條件和具體的接地措施。建議無論采用那種接地形式，均在燈具處設(shè)30mA剩余電流保護(hù)作為主保護(hù)。對(duì)于不能在燈具處設(shè)剩余電流保護(hù)的場(chǎng)所，需要根據(jù)情況對(duì)燈具采用遮攔或外護(hù)物防護(hù)、雙重或加強(qiáng)絕緣、特低電壓供電等措施，這樣才能最大限度地保障人體接觸到戶外燈具時(shí)的安全。

關(guān)鍵詞：剩余電流動(dòng)作保護(hù)器；路燈；安全電壓；TN系統(tǒng)；TT系統(tǒng)

城市道路照明系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施重要的組成部分，直接關(guān)系到城市道路交通安全和城市安防建設(shè)，在城市經(jīng)濟(jì)、文化方面發(fā)揮著重要作用。但是城市道路照明一般在戶外，容易受到風(fēng)雨雷電侵襲引起設(shè)施老化，以及施工工藝水平的影響，導(dǎo)致電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。由于設(shè)施量分散，巡檢量大，且多偶發(fā)性，要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)難度相當(dāng)大。為了確保城市道路照明設(shè)施正常運(yùn)行和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須高度重視并做好照明系統(tǒng)的保護(hù)接地。

1 TN—S系統(tǒng)重復(fù)接地必要性

對(duì)于TN—S系統(tǒng)，人們最主要關(guān)心的是PE線上的電位，因此重復(fù)接地對(duì)于TN—S系統(tǒng)來說就顯得十分重要。（1）重復(fù)接地后，電源工作接地與重復(fù)接地形成并聯(lián)，接地電阻大大降低，從而降低了PE線對(duì)地電動(dòng)勢(shì)，減少了人員觸電危險(xiǎn)。（2）如果線路沒有進(jìn)行重復(fù)接地，當(dāng)PE線斷開時(shí)，系統(tǒng)則處于了無保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行重復(fù)接地后，PE線無故障時(shí)，系統(tǒng)處于接零保護(hù)。即使PE線斷線，如果斷線位置處于重復(fù)接地裝置之前則系統(tǒng)也處在接地保護(hù)狀態(tài)，這也是在線路首末段進(jìn)行重復(fù)接地的原因。（3）PE線重復(fù)接地能夠降低碰殼故障發(fā)生時(shí)燈桿等金屬部件對(duì)地電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)發(fā)生路燈相線碰殼，外殼對(duì)大地的電動(dòng)勢(shì)為故障點(diǎn)同變壓器中性點(diǎn)之間的電壓，假設(shè)設(shè)備外殼接地電壓220V，PE線與相線規(guī)格一致，從故障點(diǎn)起PE線阻抗與重復(fù)接地電阻同工作接地電阻形成并聯(lián)，由于重復(fù)接地電阻同工作接地電阻串聯(lián)后電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PE線本身阻抗，因此故障點(diǎn)至變壓器中性點(diǎn)的阻抗基本等于PE線本身阻抗，此時(shí)設(shè)備外殼對(duì)地電壓僅僅為故障點(diǎn)與變壓器中性點(diǎn)之間電壓的一部分，降低了人員觸電的危險(xiǎn)。

2戶外燈具的接地形式

2.1戶外路燈采用TN接地系統(tǒng)存在的問題分析

（1）過去TN接地系統(tǒng)中均采用接零保護(hù)，即將金屬燈柱及座箱等與系統(tǒng)的PE線或PEN線相接，此時(shí)若發(fā)生接地故障，其接地電流Id=U/Zo，其中Zo為相-零回路阻抗，對(duì)于路燈常用的小截面電纜，其值一般為1Ω/km左右。故理論上Id可達(dá)到百安培。但實(shí)際上如果故障點(diǎn)發(fā)生的不是金屬性接地故障，接地點(diǎn)的接地電阻難以預(yù)測(cè)。故障點(diǎn)如果不熔焊，可能產(chǎn)生電弧、電火花，其具有很大的電阻，使故障接地電流大幅降低，這樣保護(hù)電器不能動(dòng)作或延遲很久才動(dòng)作。另外，故障點(diǎn)的電弧、電火花溫度可能很高，易引燃附近的可燃物，存在電氣火災(zāi)隱患。故線路的保護(hù)裝置也很難可靠動(dòng)作。燈柱及座箱上會(huì)長(zhǎng)時(shí)間帶有危險(xiǎn)電壓，并且這種電壓還可能通過PE線或PEN線傳到系統(tǒng)的所有燈柱和座箱。從某種意義上講，其危及的面會(huì)更廣。（2）采用TN接地系統(tǒng)時(shí)，所有的路燈或其他的戶外照明裝置的外殼都是通過PE線而相互連通的，而PE線又是與電源側(cè)相連的，當(dāng)戶外的某一燈具或電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電壓可沿PE線傳導(dǎo)至其他與PE線相連的所有設(shè)備及裝置（包括路燈）的外殼上，戶內(nèi)與PE線相連接的裝置外殼雖然也帶故障電壓，但由于戶內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)，人體可同時(shí)觸及的可導(dǎo)電部分電位差很小，可以保證在觸及帶故障電壓的設(shè)備外殼時(shí)不觸電；戶外照明裝置處于無等電位聯(lián)結(jié)場(chǎng)所，此故障電壓與地面零電位的電壓差形成接觸電壓，如果該接觸電壓高于50V（考慮到戶外可能存在的潮濕環(huán)境，應(yīng)取25V），是不安全的。

2.2 TT形式的問題分析

①只用導(dǎo)線與接地裝置和照明設(shè)備外露可導(dǎo)電部分連接，這種接地形式可以最大限度避免觸電的風(fēng)險(xiǎn)，提高線路的安全性和可靠性。②當(dāng)照明設(shè)備發(fā)生外露可導(dǎo)電部分帶電，回路阻抗較大，不能使用斷路器或者熔斷器瞬時(shí)過電流作為接地故障保護(hù)，而是使用剩余電流作為接地故障保護(hù)。③由于城市道路照明系統(tǒng)安裝在市政道路上，線路比較長(zhǎng)，則泄漏的電流比較大，如果整定值比較小，很容易造成線路誤動(dòng)作，因此必須確定整定值范圍。④每一個(gè)漏電保護(hù)裝置要求每個(gè)月都要進(jìn)行測(cè)試。以廈門為例，全市有近500臺(tái)控制箱，每月檢查一遍，這個(gè)工作量非常大，在城市道路照明系統(tǒng)應(yīng)用的時(shí)候也是需要考慮的問題。⑤從理論上TT系統(tǒng)還是較適用于無等電位聯(lián)結(jié)的戶外場(chǎng)所。3）世上沒有最好的接地系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)情況選用合適的接地系統(tǒng)。

路燈由于在戶外，遇到的情況復(fù)雜多變，如雨/雪天氣等，因此路燈分支回路的正常泄漏電流隨環(huán)境的變化也在不斷變化。各地的實(shí)際情況不盡相同，應(yīng)以實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)。需特別注意的是，對(duì)于TN、TT系統(tǒng)，之所以建議在每一路燈處安裝IΔn=30mA的RCD，是因?yàn)橐ＷC每一路燈的剩余電流不超過30mA。當(dāng)剩余電流超過30mA時(shí)，不管是正常的泄漏電流還是故障的泄漏電流，都會(huì)對(duì)人體造成傷害。因此，即使是正常的泄漏電流超過30mA，也需要此處的RCD進(jìn)行分?jǐn)唷H靠電源處的RCD作接地故障保護(hù)或斷路器兼作接地故障保護(hù)分?jǐn)噙h(yuǎn)不如每個(gè)燈具處安裝的RCD可靠，會(huì)受到很多因素的影響。

3結(jié)語(yǔ)

戶外燈具的接地形式現(xiàn)在還沒有一個(gè)定論，戶外燈具在各種環(huán)境下的正常泄漏電流也沒有權(quán)威可信的數(shù)據(jù)可依據(jù)。建議對(duì)于電話亭、候車亭、廣告牌等類似的配套照明設(shè)備設(shè)30mARCD作為附加保護(hù)，戶外每一路燈處設(shè)置RCD作為接地故障主保護(hù)，電源處根據(jù)一般原則選擇TN、TT接地系統(tǒng)后，設(shè)置斷路器或RCD作為接地故障的后備保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]余悅蘭.談戶外照明裝置的接地故障保護(hù)[J].建筑電氣，2003，22（5）：11-16.

[2]城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：CJJ45—2015[S].

[3]低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50054—2011[S].

（作者單位：河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）