路燈接地系統(tǒng)淺析

包頭市市政設(shè)計(jì)研究院 肖 鵬

路燈接地系統(tǒng)淺析

包頭市市政設(shè)計(jì)研究院 肖 鵬

前言

近年來(lái)隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷向前推進(jìn)，道路照明的作用顯得越來(lái)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?nèi)菀子|及到的公共場(chǎng)所，一旦發(fā)生漏電極易引發(fā)人員的觸電傷亡事故，因此也越來(lái)越受到人們的重視。本文通過(guò)不同接地形式的比較分析得出結(jié)論：采用TN—S系統(tǒng)更加安全。

1.路燈接地形式分析

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》——CJJ45（2015）第6.1.8條“道路照明配電系統(tǒng)的接地形式應(yīng)采用TT系統(tǒng)或TN—S系統(tǒng)”因此對(duì)兩種接地系統(tǒng)進(jìn)行比較。

（1）TT系統(tǒng)

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

圖1

（2）TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)的特點(diǎn)是電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分都與系統(tǒng)的接地裝置相連接，當(dāng)發(fā)生單相碰殼故障時(shí)漏電流可通過(guò)金屬導(dǎo)電部分形成回路，形成單相短路從而產(chǎn)生短路電流使保護(hù)裝置動(dòng)作。但是TN系統(tǒng)也有其不足的地方：1）由于路燈的特殊性，很難實(shí)現(xiàn)路燈系統(tǒng)的等電位連接，因此當(dāng)有他處電氣設(shè)備發(fā)生單相故障時(shí)，故障電壓就會(huì)沿著PEN線或者PE線傳導(dǎo)到路燈設(shè)備上從而增加了人員觸電的危險(xiǎn)。2）當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，在零線上出現(xiàn)不平衡電流，零線對(duì)地呈現(xiàn)電壓。當(dāng)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，觸及零線可能導(dǎo)致觸電事故（見圖1）。

2.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(lái)說(shuō)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(méi)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(wú)保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行重復(fù)接地后，PE線無(wú)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)。

3.路燈接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于TT系統(tǒng)及TN系統(tǒng)都有其優(yōu)點(diǎn)與不足，因此結(jié)合工程實(shí)際，在最大限度保證人員安全的基礎(chǔ)上，提出路燈接地解決方案。因?yàn)槁窡舳际前惭b在室外且路燈接地極都是埋在地下，長(zhǎng)時(shí)間的受到風(fēng)吹雨淋與地下物腐蝕，如果維護(hù)不及時(shí)就有可能造成接地極接地電阻達(dá)不到設(shè)計(jì)要求從而對(duì)人員安全帶來(lái)威脅。相比于南方多濕潤(rùn)氣候，北方天氣相對(duì)干燥因此單純的單燈接地接地電阻很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，結(jié)合北方實(shí)際采用TN—S接地系統(tǒng)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(fù)接地。將每基路燈的外露可導(dǎo)電部分都通過(guò)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(fù)接地極可采用G50鍍鋅鋼管在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€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?qǐng)D3。

圖3

在線路的首末段進(jìn)行重復(fù)接地的同時(shí)，每一基路燈都通過(guò)40×4的鍍鋅扁鋼與基礎(chǔ)的鋼筋及預(yù)埋件進(jìn)行可靠連接，在扁鋼的另外一側(cè)通過(guò)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(guò)預(yù)定值時(shí)能自動(dòng)動(dòng)作的開關(guān)。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(diǎn)接地的低壓配電系統(tǒng)。其特點(diǎn)是當(dāng)人身觸電時(shí)，由零序電流互感器檢測(cè)出一個(gè)漏電電流，使繼電器動(dòng)作，電源開關(guān)斷開。城市路燈照明系統(tǒng)漏電斷路器選擇的大都是電流動(dòng)作型。當(dāng)不發(fā)生泄露電流時(shí)各相電流的向量和為零（理論上），當(dāng)線路發(fā)生因絕緣損壞故障而產(chǎn)生漏電流時(shí)，漏電斷路器便會(huì)檢測(cè)到各相電流的向量和不為零，當(dāng)漏電流大于斷路器的額定漏電動(dòng)作值時(shí)斷路器動(dòng)作，切斷故障線路。根據(jù)筆者所處的北方地區(qū)實(shí)際情況，漏電流動(dòng)作值設(shè)置為300mA，動(dòng)作時(shí)間0.1S為宜，設(shè)置為300mA主要基于兩方面的考慮：a、當(dāng)線路發(fā)生漏電時(shí)斷路器要及時(shí)動(dòng)作切斷故障回路保證人身安全。b、不會(huì)因?yàn)槲⑿〉穆╇娏鲗?dǎo)致斷路器誤動(dòng)作。

5.結(jié)論

綜上所述，道路照明接地系統(tǒng)采用TN—S系統(tǒng)更加安全可靠，但應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1）配電線路首末段應(yīng)打重復(fù)接地極且可靠與PE連接。2）配電線路的的斷路器應(yīng)采用帶有漏電保護(hù)功能斷路器且動(dòng)作值應(yīng)根據(jù)路燈所處具體環(huán)境進(jìn)行選擇。