廠區室外照明接地系統類型選擇研究

摘要：通過對廠區室外照明接線系統中TT系統和TN-S系統的優缺點進行對比，分析了建筑物內接地系統對室外接地系統的影響，提出了廠區室外照明接地系統的選用方案，有助于實現廠區室外照明系統的安全、可靠運行。

關鍵詞：TT系統;TN-S系統;接地;保護;選型

0 ? ?引言

當前國內用于廠區室外照明的接線系統主要有TT系統和TN-S系統，其中TN-S系統的應用更為普遍。為了積極響應社會發展對室外照明提出的更加安全、可靠、穩定的需求，研究廠區室外照明接線系統如何根據工程項目實際情況，合理選擇TT系統或TN-S系統顯得尤為重要。

1 ? ?廠區室外照明采用TN-S系統情況分析

室內與室外同時采用TN接地系統示意圖如圖1所示，在國內建筑物內普遍采用TN-S系統或TN-C-S系統，建筑內一般做等電位聯結，所有設備金屬外殼、金屬管道等都連接于總等電位箱，然后與PE線相連。所以在建筑物內的人與用電設備的金屬外殼處于等點位狀態，一般不會發生設備漏電的電擊事故。若室外照明也采用TN-S系統或TN-C-S系統，室外照明的PE線與室內變電所內PE線連接，如圖1所示，設RB=4 Ω，室內某設備發生故障，故障電流20 A，室外照明設備外殼與大地的電壓為Uf=IdRB=20×4=80 V>50 V，屬于危險電壓，存在較大安全風險。

因此，需要采取以下措施，防止故障電壓通過PE線蔓延至室外：（1）在室外照明出線位置增加隔離變壓器，詳細做法及原理見王厚余先生的《建筑物電氣裝置600問》第7.9問;（2）降低PE線出現故障電流的概率，其方法為室外照明配電箱直接由變電所低壓柜引出，室外照明配電PE直接引至變電所PE排;（3）及時切除PE線故障電流，其方法為將上一級過電流保護開關自動切斷電源時間設置為0.4 s。

2 ? ?廠區室外照明采用TT系統情況分析

室內TN接地系統與室外TT接地系統示意圖如圖2所示，室內建筑物采用TN-S系統或TN-C-S系統，室外照明采用TT系統。從圖2中可以看出，室內外PE線無連接，室內故障電壓不可能傳至室外電桿。當室外照明發生接地故障時，故障電流通過RA′、大地、RB后至變壓器，故障電流較小，無法通過斷路器的過流保護器進行保護。所有TT系統一般采用RCD進行保護，由于RCD一般靈敏度高，可以有效切斷電源。考慮到室外電纜和設備本身存在一定的泄漏電流，所以室外照明RCD整定值一般設為100 mA。

3 ? ?TT系統與TN-S系統優缺點對比分析

TT接地系統優點：（1）采用剩余電流保護器對室外照明回路進行保護，靈敏度高，可以有效切除故障。（2）與TN-S系統相比，TT系統沒有PE線，可避免PE線傳導故障電壓造成的間接觸電事故。（3）與TN-S系統相比，節約PE線，節約一定工程造價成本。

TT接地系統缺點：（1）在山區地下水位低、土壤電阻率高地段，室外照明直接利用基礎地腳螺栓作為接地極，接地電阻值無法滿足要求，需單獨對每個燈桿另設接地極，施工難度較大，成本較高。（2）TT接地系統電源系統接地與設備接地需分開，在某些情況下比較難做到，比如室外照明距建筑很近的情況。（3）TT接地系統比TN-S接地系統故障電流小，采用剩余電流保護器做接地保護，靈敏度高，既是優點又是缺點，因為降低了供電可靠性。在室外照明正常情況下，泄漏電流較大，如果剩余電流整定過小，誤動概率較大，所以IEC標準提出“TT系統接地電阻足夠小的情況下，切斷供電保護可用熔斷器”，不采用剩余電流保護器。

TN-S接地系統優點：接地故障電流比TT系統大，更有利于斷路器或熔斷器的過流保護切斷故障電流。

TN-S接地系統缺點：（1）當室外照明線路較長、負荷分散，短路電流就較小，不足以在規定時間內切斷故障電流，導致故障點危險電壓危及人身安全。（2）存在故障電壓隨PE傳導，存在故障電壓蔓延的風險。

4 ? ?TT系統與TN系統兼容性分析

當前部分設計人員對由同一變電所供電室內建筑和室外照明，室內建筑采用TN接地系統、室外照明采用TT接地系統存在不兼容的疑問，這是由于設計人員對國內外規范IEC標準缺乏了解，沒有掌握兩者供電接地方式原理造成的。無論是從規范還是從原理方面分析，兩者都可以共用于同一變壓器。

《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16—2008）12.2.7條提出“應根據系統安全保護所具備的條件，并結合工程實際情況，確定系統接地形式。在同一低壓配電系統中，當全部采用TN系統有困難時，也可部分采用TT系統接地形式”。

《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16—2008）10.9.3條提出“安裝于室外的景觀照明中距建筑外墻20 m以內的設施，應與室內系統的接地形式一致，距建筑物外墻大于20 m宜采用TT接地形式。室外分支線路應裝設剩余電流動作保護器”。

以上規范條文都說明，TT系統與TN系統是可以共用于同一變壓器。如圖2所示，由同一變壓器引出的供電，其中室內供電采用TN系統，室外照明采用TT接地系統。室外照明無總等點位聯結，室外照明設備外殼與室內PEN線沒有導通，不存在傳來室內故障電壓的風險。室外照明的TT系統內發生接地故障時，故障電流通過RA′、大地、RB至變壓器中性點，故障電流較小，不能用熔斷器和斷路器切斷電源。在照明配電出線處安裝漏電保護器，可以實現路燈接地故障的有效切除。這就實現了室內供電和室外供電的獨立運行，互不干擾，有效提高了室內外供電的安全性。另外，室外照明一般都有燈桿基地，直接利用基礎螺栓作為接地極，一般可以滿足漏電保護器有效動作要求，極大節約了接地成本。

若室外照明采用TN系統，室內故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈，而室外路燈無總等點位聯結，人接觸路燈金屬外殼的電壓Uf較高，一般大于50 V，存在安全風險。若室外照明采用TT系統則避免了室內故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈外殼的風險。

5 ? ?結語

通過上述分析，TT系統和TN-S系統各有優缺點，廠區室外照明需根據項目的具體情況選用接地系統類型。

TT系統和TN-S系統兩種均可選用的情況包括：室外照明供電距離較近，供電半徑一般不大于300 m，且供電范圍較集中，所有室外照明適合做共同接地體。鑒于“以人為本、安全第一”的原則，在兩者均可選用的情況下，筆者更建議廠區室外照明采用TT接地系統。

建議采用TT系統的情況包括：（1）廠區土壤電阻率較低，接地良好。（2）室外照明供電距離較長，供電分散。

建議采用TN-S系統的情況包括：（1）在土壤電阻率高的山區。（2）室外照明距建筑物較近，電源系統接地與設備接地很難分開。

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收稿日期：2020-02-06

作者簡介：肖澤豐（1985—），男，湖北武漢人，工程師，主要從事電力電氣設計工作。