對室外道路照明電擊防護(hù)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(qū)常降暴雨或特大暴雨，導(dǎo)致城市內(nèi)澇，小區(qū)積水，經(jīng)常淹沒室外路燈基礎(chǔ)和燈桿，深度達(dá)1 m左右。由于電纜導(dǎo)線接頭裸露或防水處理不好，經(jīng)常會(huì)發(fā)生路人觸電身亡事故。因此，加強(qiáng)對室外照明系統(tǒng)的電擊防護(hù)，提高系統(tǒng)接地故障保護(hù)的可靠性，對保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全是非常重要的。通過這些年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)電擊防護(hù)資料，簡要敘述了室外道路燈具照明接地故障保護(hù)方面的內(nèi)容，以期為日后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：接地故障；短路保護(hù)；電擊防護(hù)；燈具照明

中圖分類號：TU113.6+66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.080

室外照明系統(tǒng)常用的配電方式有TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電路特點(diǎn)是不同的。本文簡要分析了不同系統(tǒng)接地故障的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決措施，同時(shí)，也對園區(qū)照明設(shè)計(jì)和道路照明保護(hù)提出了相關(guān)建議。

1 TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)方式

當(dāng)靈敏系數(shù)符合要求時(shí)，短路保護(hù)可兼作接地故障保護(hù)，同時(shí)，還可以采用剩余電流保護(hù)的方式。

2 提高TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)靈敏性的措施

在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以適當(dāng)加大相導(dǎo)體和保護(hù)接地導(dǎo)體的截面。截面增大，電阻減小，故障回路的總阻抗就會(huì)減小，從而提高了接地故障保護(hù)的靈敏性。

采用帶短延時(shí)過電流脫扣器的斷路器，斷路器的瞬時(shí)過電流脫扣器不能滿足靈敏性的要求時(shí)，則可以將帶短延時(shí)多電流脫扣器的斷路器作為接地故障保護(hù)。由《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)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(shí)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(zhí)行起來則困難很多。

采用帶剩余電路保護(hù)的斷路器，剩余電流保護(hù)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(hù)動(dòng)作電流Iα設(shè)定為≤30 mA，Iset4為剩余電流保護(hù)整定值，則需故障電流Id≥1.3Iset4.這個(gè)要求是很容易滿足的。

當(dāng)電源端進(jìn)線處重復(fù)接地，則會(huì)在發(fā)生接地故障時(shí)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(fù)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(jì)，則：

Ut=Id（ZPE+ZPEN）. （5）

由圖3可知，做重復(fù)接地后，當(dāng)RA與RB串聯(lián)，再與ZPEN并聯(lián)，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(fù)接地接觸電壓為：

Ut′=Id×ZPE+Id×ZPEN . （6）

做重復(fù)接地后，降低的預(yù)期接觸電壓為：

Ut-Ut′=Id（ZPE+ZPEN）-（Id×ZPE+Id×ZPEN ）

=Id×ZPEN . （7）

重復(fù)接地電阻RA越小，則降低的預(yù)期接觸電壓就越大。

ZL—相線阻抗；ZPE—地線阻抗；ZPEN—保護(hù)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(fù)接地電阻

3 TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)

由于TT系統(tǒng)的燈具接地極和電源系統(tǒng)接地極是相互獨(dú)立的，所以，當(dāng)發(fā)生接地故障，故障電壓不會(huì)沿著PE線傳到電源系統(tǒng)外露的、可導(dǎo)電的配電系統(tǒng)的外殼上。

TT系統(tǒng)配電線路間接接觸防護(hù)電器的動(dòng)作特性應(yīng)符合公式（8）的要求，即：

RA·Iα≤50 V. （8）

假設(shè)動(dòng)作電流Iα≤30 mA，RA為外露可導(dǎo)電部分和保護(hù)導(dǎo)體電阻之和，Iα很小，則RA比較大。

4 加強(qiáng)直接保護(hù)措施

直接保護(hù)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(fā)故障電流；②每個(gè)燈桿基礎(chǔ)附近實(shí)行保護(hù)接地線重復(fù)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(hù)的選擇建議

對于住宅小區(qū)和一般工廠內(nèi)庭院照明、廠內(nèi)道路照明，采用TN系統(tǒng)時(shí)，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(dāng)某臺燈具發(fā)生接地故障時(shí)，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(lián)接很容易引發(fā)電擊危險(xiǎn)，所以，不應(yīng)采用TN系統(tǒng)，而應(yīng)采用TT接地系統(tǒng)。為此，應(yīng)為電源線路裝設(shè)RCD作為接地故障保護(hù)，即I△n≤30 mA。

對于道路交通要道的路燈，不允許在電源側(cè)安裝RCD切斷電源。因?yàn)槁╇妱?dòng)作值比較小，所以，很容易導(dǎo)致所有的照明裝置被切斷，使道路交通照明停電，進(jìn)而引發(fā)交通安全事故。鑒于此，筆者建議采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)，短路故障兼接地故障保護(hù)，動(dòng)作元件采用斷路器，燈桿基礎(chǔ)部分重復(fù)接地。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕