道路照明采用TT 接地系統(tǒng)的故障保護分析

蔡浩然

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市化進程的發(fā)展，市政照明作為市政公共標準配套設施之一，其供電安全和故障保護措施受到日益高度的重視[1]。在道路建設項目中，照明系統(tǒng)具有供電線路很長，負荷分散的特點[2]。路燈多為金屬燈桿，且與不特定人群有頻繁接觸，一旦燈桿漏電，將有可能發(fā)生觸電事故，因此，合理設置照明配電系統(tǒng)的故障保護極為重要。

1 道路照明接地形式的選擇

道路照明故障保護的設置方式與系統(tǒng)的接地形式密不可分[3]。低壓照明系統(tǒng)的接地形式包含TT、TN、IT 系統(tǒng)。已有大量研究表明，IT、TN-C、TN-C-S 接地方式不適用于市政照明系統(tǒng)[4，5]，且《城市道路照明設計標準（CJJ 45—2015）》[6]第 6.1.8 條已規(guī)定，道路照明配電系統(tǒng)應采用TT 系統(tǒng)或TN-S 系統(tǒng)。在TT 系統(tǒng)中，采用專門的PE 線，把控制箱和燈桿接地極連成接地網(wǎng)絡，但與變壓器中性點不連接。鑒于TT 系統(tǒng)擁有安全、可靠性比較高的特點[7]，本文針對某市政道路采用TT 系統(tǒng)的故障保護進行工程實例分析。

2 工程實例分析

2.1 計算條件

根據(jù)某市政道路的建設條件，經(jīng)設計，該工程的照明系統(tǒng)如圖1 所示，采用TT 接地系統(tǒng)，以2#回路進行分析，系統(tǒng)的路燈配電如圖2 所示。

圖1 某道路照明系統(tǒng)

圖2 照明采用的TT 接地系統(tǒng)

表1 短路計算

2.2 保護分析

不同的故障類型，應選用不同的保護方式；針對相間短路、相零短路和過負荷等故障或不正常的運行狀態(tài)，可在QF1～QF4 選用微型斷路器進行保護。當選用B 型脫扣特性的斷路器時，瞬時脫扣范圍為3～5In，為滿足保護要求，根據(jù)《低壓配電設計規(guī)范（GB 50054—2011）》[7]的第 6.2.4 和 6.3.3 條，有：

式中：IB-回路的計算電流；Ik.min-線路末端的最小短路電流；In-B型脫扣特性斷路器額定電流。由式（1）、（2）知，對保護設備進行選型和整定時需同時考慮線路負荷和短路電流，因此，參考文獻[8]表9.4 的電纜參數(shù)，對圖1 中1～4#回路的負荷計算和短路計算結果如表1 所示。

根據(jù)表1 的計算結果，選用4 個供電回路均可選用In=25A的斷路器可滿足選型要求。

間接接觸保護：當TT 系統(tǒng)發(fā)生碰殼故障時，如圖2 所示TT系統(tǒng)的接地故障回路阻抗如下：

式中：Rph為相線阻抗，其中 2# 照明回路 Rph=0.502Ω；RA、RB分別為電源工作接地電阻和路燈保護接地電阻。大量實踐經(jīng)驗表明，系統(tǒng)沿供電線路通長敷設一條φ12 熱鍍鋅圓鋼作為水平接地體，RB一般不大于 4Ω，根據(jù)文獻[9]，RA通常不大于 4Ω，取 RA=RB=4Ω。

此時，接觸電壓Ua和故障電流Ik0為：

式中：U0為系統(tǒng)單相電壓，取220V。由于故障電流Ik0遠小于斷路器的可靠動作電流斷路器不跳閘，而接觸電壓Ua高達103.5V，此時人體一旦接觸燈桿，將遭受電擊。因此針對間接接觸保護，需增設瞬時動作的剩余電流保護裝置（RCD），防止觸電事故發(fā)生。RCD 整定時，應考慮躲開線路正常運行時的最大泄露電流，避免誤動作，同時保證足夠的靈敏度。

根據(jù)文獻[8]表11.7-16，35mm2聚乙烯絕緣電纜的泄漏電流為33mA/km，同時在所有路燈的導線分接頭處、燈具處均有泄露電流，分別按1mA 和0.1mA 考慮，因此，正常運行時2#照明回路的固有泄露電流為：

由于 RCD 的動作電流 IΔn應大于正常泄露電流 IΔ0的 2 倍[8]，而 RCD 的剩余不動作電流的優(yōu)選值為因此 0.5IΔn≥2IΔn?IΔn≥4IΔn=211.2mA，可選取 RCD 的額定電流為 0.5A。

3 結語

通過對某工程實例應用進行分析，市政照明在采用TT 接地系統(tǒng)的情況下，使用微型斷路器配合剩余電流保護裝置（RCD），可有效實現(xiàn)供電線路的短路保護和防觸電保護，但保護性能仍受供電線路長度的影響較大。針對不同的情況合理選擇設備參數(shù)，嚴格執(zhí)行相關規(guī)范標準，在電氣設計工作中至關重要，實現(xiàn)對城市道路照明系統(tǒng)的合理設計，最大限度發(fā)揮其在城市發(fā)展建設中的重要作用。