室外照明接地系統(tǒng)和接地電阻及其安全措施探討

原冬梅

（中鐵城建集團(tuán)第一工程有限公司 山西太原 030000）

0 引言

多年來針對(duì)室外照明接地系統(tǒng)和接地電阻問題，一直存在一定爭(zhēng)議。在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)用中結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，才能確定最佳設(shè)計(jì)方案。

1 室外照明的接地系統(tǒng)和重復(fù)接地的問題

關(guān)于夜景照明的接地系統(tǒng)和重復(fù)接地的問題，一直存在一定爭(zhēng)議和誤區(qū)。例如，單純看末端，3*2.5的電纜，是TT還是TN？如何確定做不做重復(fù)接地？其實(shí)，無(wú)論TT還是TN接地系統(tǒng)，末端都可以是3根線，也可以2根線，都可以有重復(fù)接地，也可以沒有重復(fù)接地。

TN系統(tǒng)，2根線的情況就是，前端或整體是TN，后面是安全電壓，不需要PE，3根情況就是最常見的220V單相三線，L，N，PE。TT系統(tǒng)，按（GB 16895.21—2011）要求共用接地，末端仍然是三根線，220V單相三線，L，N，PE。有的甚至從總箱出線開始都帶PE，只是這個(gè)PE和電源處的PE無(wú)金屬連接即可，當(dāng)然，如果是安全電壓，仍然是2根線。

圖1、圖2分別為TT和TN系統(tǒng)重復(fù)接地示意圖。

圖1 TNS系統(tǒng)PE重復(fù)接地

圖3 TT系統(tǒng)PE重復(fù)接地

2 接地電阻問題

接地電阻問題，尤其是TT系統(tǒng)的。根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）的5.2.15，規(guī)范正文內(nèi)容如下：

5.2.15 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)符合下式的要求：RAIa≤50V（5.2.15）式中：RA-外露可導(dǎo)電部分的接地電阻和保護(hù)導(dǎo)體電阻之和（Ω）。

有的同行包括一些比較權(quán)威的資料認(rèn)為直接50V除以30mA，得出1666.7歐姆，不超這個(gè)接地電阻就行。

真的如此？筆者不這樣認(rèn)為，有以下三個(gè)疑點(diǎn)：①TT系統(tǒng)多用于室外環(huán)境，而室外的安全電壓，憑什么用50V？室外下雨的時(shí)候至少算潮濕吧？趕上積水多（積水多于規(guī)定值，是排水專業(yè)的問題了），局部地區(qū)弄不好算水下了。用50V肯定是不合適，至少應(yīng)該用25V。②憑什么一定用30mA？一些供電距離較遠(yuǎn)，兩三百米，甚至三五百米也比較常見，顯然30mA不合適，根據(jù)線路長(zhǎng)度及類別和用電設(shè)備總泄露電流并計(jì)及余量確定額定漏電動(dòng)作電流，可能需要設(shè)置為100mA，300mA，500mA，1000mA（甚至有整定更大的情況）等。③當(dāng)泄露電流達(dá)到RCD的額定動(dòng)作值，動(dòng)作時(shí)間是否滿足電擊防護(hù)的要求？5倍問題，顯著快速分?jǐn)嗟氖?，有時(shí)候可以滿足，有時(shí)候不能滿足，雖然不一定5倍才滿足，有的2倍或3倍也能滿足，但這個(gè)條件也是不能忽視的。

那么重新計(jì)算，按RCD額定動(dòng)作電流1000mA也就是1A、安全電壓按25V、RCD的5倍滿足動(dòng)作時(shí)間為條件，根據(jù)前面公式計(jì)算：25÷1÷5=5歐姆。和之前的1666.7歐姆，天差地別，差幾百倍。當(dāng)然，這只是假設(shè)的較為不利的情況，實(shí)際當(dāng)中也可能有其他情況，那么再算兩個(gè)。按額定動(dòng)作電流100mA也就是0.1A、安全電壓按25V、RCD的5倍滿足動(dòng)作時(shí)間為條件，根據(jù)前面公式計(jì)算：25÷0.1÷5=50歐姆。按額定動(dòng)作電流3000mA也就是0.3A、安全電壓按25V、RCD的5倍滿足動(dòng)作時(shí)間為條件，根據(jù)前面公式計(jì)算：25÷0.3÷5=16.7歐姆。這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果也與1666.7歐姆相去甚遠(yuǎn)。

3 民規(guī)當(dāng)中關(guān)于接地形式的要求及分析

依據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 16—2008）的10.9.3第三款中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析：

10．9．3供電與控制應(yīng)符合下列規(guī)定：

3安裝于建筑內(nèi)的景觀照明系統(tǒng)應(yīng)與該建筑配電系統(tǒng)的接地形式一致。安裝于室外的景觀照明中距建筑外墻20m以內(nèi)的設(shè)施，應(yīng)與室內(nèi)系統(tǒng)的接地形式一致，距建筑物外墻大于20m宜采用TT接地形式。

分析如下：這里對(duì)供電半徑和接地形式有一個(gè)基本要求。只是宜，實(shí)際當(dāng)中各大院實(shí)際做法TN和TT都有，純理論角度也是各有利弊。

其實(shí)，無(wú)論TT還是TN接地系統(tǒng)，最為安全可靠的是加上等電位，但規(guī)范并不是十分明確直接，僅15D圖集當(dāng)中有個(gè)室外等電位的圖示和基本要求。所以常規(guī)項(xiàng)目想做室外等電位，并不容易執(zhí)行。路燈和庭院燈還好，燈較大，數(shù)量較少。如果是景觀照明，燈具數(shù)量較多甚至極多，而且很多燈很小，做室外等電位難度大，非要做等電位也不是不能做，只是經(jīng)濟(jì)性和安全可靠很難兼顧。

4 低規(guī)當(dāng)中關(guān)于共用接地的要求及分析

2.3 依據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）的5.2.14中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析：

5.2.14 TT系統(tǒng)中，配電線路內(nèi)由同一間接接觸防護(hù)電器保護(hù)的外露可導(dǎo)電部分，應(yīng)用保護(hù)導(dǎo)體連接至公用或各自的接地極上。當(dāng)有多級(jí)保護(hù)時(shí)，各級(jí)應(yīng)有各自的或共同的接地極。

分析：這里尚未強(qiáng)制共用接地，可以獨(dú)立接地，也可以共用。

5 低壓電氣裝置4-41當(dāng)中關(guān)于共用接地的要求及分析

依據(jù)《低壓電氣裝置第4-41部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)》（GB/T 16895.21—2011）的411.5.1相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析：

411.5 TT系統(tǒng)

411.5.1 由同一個(gè)保護(hù)電器的所有外露可導(dǎo)電部分，都應(yīng)通過保護(hù)導(dǎo)體連接至這些外露可導(dǎo)電部分共用的接地極上。多個(gè)保護(hù)電器串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)保護(hù)電器所保護(hù)的所有外露可導(dǎo)電部分，都要分別符合這一要求。

供配系統(tǒng)的中性點(diǎn)或中間點(diǎn)應(yīng)接地。如果該系統(tǒng)沒有中性點(diǎn)或中間點(diǎn)或其中性點(diǎn)或中間點(diǎn)未從電源設(shè)備引出，則應(yīng)將一線導(dǎo)體接地。

分析：按這個(gè)規(guī)范，TT系統(tǒng)每個(gè)用電設(shè)備獨(dú)立接地已經(jīng)不允許了，至少每個(gè)回路要共用，除非每個(gè)回路只有一個(gè)用電設(shè)備，只要不止一個(gè)用電設(shè)備，那么接地就要共用，不能有多個(gè)用電設(shè)備。這個(gè)原理分析在《建筑物電氣裝置600問》的8.9問當(dāng)中有講，考慮了N線發(fā)生接地故障而RCD未跳閘的情況下，再出現(xiàn)L發(fā)生接地故障，降低了RCD的可靠性。

6 室外無(wú)等電位的TN系統(tǒng)應(yīng)用分析

那么，室外照明是否必須用TT？是否可以用TN系統(tǒng)？TN系統(tǒng)是否必須配合等電位一起用？其實(shí)這個(gè)問題，在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）當(dāng)中倒是有明確，TN系統(tǒng)是允許用在無(wú)等電位的場(chǎng)所的，只是要滿足一定要求。規(guī)范原文內(nèi)容如下：

5.2.11 當(dāng)TN系統(tǒng)相導(dǎo)體與無(wú)等電位聯(lián)結(jié)作用的地之間發(fā)生接地故障時(shí)，為使保護(hù)導(dǎo)體和與之連接的外露可導(dǎo)電部分的對(duì)地電壓不超過50V，其接地電阻的比值應(yīng)符合下式的要求：

RB/RE≤50/（U0-50）（5.2.11）

式中：RB——所有與系統(tǒng)接地極并聯(lián)的接地電阻（Ω）；

RE——相導(dǎo)體與大地之間的接地電阻（Ω）。

5.2.12 當(dāng)不符合本規(guī)范公式（5.2.11）的要求時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充其他有效的間接接觸防護(hù)措施，或采用局部TT系統(tǒng)。

分析：這里講，滿足5.2.11即可在無(wú)等電位的場(chǎng)所應(yīng)用TN系統(tǒng)，自然室外也可以。那么這個(gè)公式好滿足嗎？U0是標(biāo)稱相電壓，在我們最常見的220/380V系統(tǒng)當(dāng)中來說，就是220V，RE作為相導(dǎo)體直接和大地之間發(fā)生接地故障的接地電阻，通常是比較大，通常明顯大于RB的，RB是所有接地和系統(tǒng)接地并聯(lián)，單純系統(tǒng)接地通常都是要求1歐姆以下了，而單個(gè)設(shè)備的重復(fù)接地，打接地極，通常至少是幾十歐姆級(jí)別，線導(dǎo)體發(fā)生于大地之間發(fā)生的接地故障的接地電阻通常比常規(guī)接地極電阻還要大。這是因?yàn)殡娋€電纜絕緣破損通常是局部，除非是架空裸線斷線掉地面或池塘，可能接地電阻較小。這里可以看出，系統(tǒng)接地電阻越小越安全，所以強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，很多同行在接受等電位理念之后，出現(xiàn)新的誤區(qū)，認(rèn)為等電位做好即可，接地電阻過小無(wú)意義，這個(gè)觀點(diǎn)不合適，因?yàn)橥ǔo(wú)法保證所有地方都有良好的等電位。

故障電壓分析示意圖如圖3所示。

圖3 TN系統(tǒng)相線直接和大地之間發(fā)生接地故障

7 結(jié)束語(yǔ)

從規(guī)范要求和原理角度綜合分析，室外照明或配電，TT和TN系統(tǒng)都是允許的，只是各有利弊，需要結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目情況確定合適的接地方案。有些頂級(jí)項(xiàng)目，庭院燈的外殼采用的是不導(dǎo)電的非金屬材質(zhì)，如陶瓷。也有些頂級(jí)項(xiàng)目，單燈做室外局部等電位，以燈桿為中心，做2～3圈扁鋼，埋深0.6m左右，水平間距0.6m左右。這兩種方式在電擊防護(hù)角度是非常有效的方式，但，苦無(wú)規(guī)范明確依據(jù)做支撐，實(shí)際當(dāng)中，往往只能是較為頂級(jí)的項(xiàng)目，較為頂級(jí)的設(shè)計(jì)人員，才能做到。TT系統(tǒng)過于依賴RCD，一旦RCD失效或?qū)嶋H泄露電流較大，管理人員無(wú)奈之下拆掉RCD，這種情況下，如果出現(xiàn)接地故障，隱患極大。另外就是，二次傷害，雨天，漏電概率更大，有些地方有一定積水，本身人體電阻下降，此時(shí)被電擊，可能抽搐或暈倒，導(dǎo)致摔傷甚至溺亡。近年室外照明，噴泉等電擊事故多次發(fā)生，宜設(shè)計(jì)、施工、產(chǎn)品、維護(hù)、宣傳教育等多管齊下，綜合治理。