探析戶外燈具的接地形式

何艷婷

摘要：在我國快速發(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)。通過對兩種接地系統(tǒng)接地故障的分析計算，得出兩種接地形式應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剩余電流保護作為主保護。對于不能在燈具處設(shè)剩余電流保護的場所，需要根據(jù)情況對燈具采用遮攔或外護物防護、雙重或加強絕緣、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的安全。

關(guān)鍵詞：剩余電流動作保護器；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、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，容易受到風雨雷電侵襲引起設(shè)施老化，以及施工工藝水平的影響，導致電氣設(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，要做到及時發(fā)現(xiàn)難度相當大。為了確保城市道路照明設(shè)施正常運行和人民群眾的生命財產(chǎn)安全，必須高度重視并做好照明系統(tǒng)的保護接地。

1 TN—S系統(tǒng)重復接地必要性

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

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，即將金屬燈柱及座箱等與系統(tǒng)的PE線或PEN線相接，此時若發(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可達到百安培。但實際上如果故障點發(fā)生的不是金屬性接地故障，接地點的接地電阻難以預測。故障點如果不熔焊，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，這樣保護電器不能動作或延遲很久才動作。另外，故障點的電弧、電火花溫度可能很高，易引燃附近的可燃物，存在電氣火災隱患。故線路的保護裝置也很難可靠動作。燈柱及座箱上會長時間帶有危險電壓，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，其危及的面會更廣。（2）采用TN接地系統(tǒng)時，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，當戶外的某一燈具或電源側(cè)發(fā)生接地故障時，故障電壓可沿PE線傳導至其他與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)，人體可同時觸及的可導電部分電位差很小，可以保證在觸及帶故障電壓的設(shè)備外殼時不觸電；戶外照明裝置處于無等電位聯(lián)結(jié)場所，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，應取25V），是不安全的。

2.2 TT形式的問題分析

①只用導線與接地裝置和照明設(shè)備外露可導電部分連接，這種接地形式可以最大限度避免觸電的風險，提高線路的安全性和可靠性。②當照明設(shè)備發(fā)生外露可導電部分帶電，回路阻抗較大，不能使用斷路器或者熔斷器瞬時過電流作為接地故障保護，而是使用剩余電流作為接地故障保護。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，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作，因此必須確定整定值范圍。④每一個漏電保護裝置要求每個月都要進行測試。以廈門為例，全市有近500臺控制箱，每月檢查一遍，這個工作量非常大，在城市道路照明系統(tǒng)應用的時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)的戶外場所。3）世上沒有最好的接地系統(tǒng)，應根據(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。各地的實際情況不盡相同，應以實測值為準。需特別注意的是，對于TN、TT系統(tǒng)，之所以建議在每一路燈處安裝IΔn=30mA的RCD，是因為要保證每一路燈的剩余電流不超過30mA。當剩余電流超過30mA時，不管是正常的泄漏電流還是故障的泄漏電流，都會對人體造成傷害。因此，即使是正常的泄漏電流超過30mA，也需要此處的RCD進行分斷。僅靠電源處的RCD作接地故障保護或斷路器兼作接地故障保護分斷遠不如每個燈具處安裝的RCD可靠，會受到很多因素的影響。

3結(jié)語

戶外燈具的接地形式現(xiàn)在還沒有一個定論，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，戶外每一路燈處設(shè)置RCD作為接地故障主保護，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。

參考文獻：

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

[2]城市道路照明設(shè)計標準：CJJ45—2015[S].

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

（作者單位：河北省水利水電勘測設(shè)計研究院）