廠區(qū)室外照明接地系統(tǒng)類型選擇研究

摘要：通過對廠區(qū)室外照明接線系統(tǒng)中TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的優(yōu)缺點進(jìn)行對比，分析了建筑物內(nèi)接地系統(tǒng)對室外接地系統(tǒng)的影響，提出了廠區(qū)室外照明接地系統(tǒng)的選用方案，有助于實現(xiàn)廠區(qū)室外照明系統(tǒng)的安全、可靠運行。

關(guān)鍵詞：TT系統(tǒng);TN-S系統(tǒng);接地;保護(hù);選型

0 ? ?引言

當(dāng)前國內(nèi)用于廠區(qū)室外照明的接線系統(tǒng)主要有TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)，其中TN-S系統(tǒng)的應(yīng)用更為普遍。為了積極響應(yīng)社會發(fā)展對室外照明提出的更加安全、可靠、穩(wěn)定的需求，研究廠區(qū)室外照明接線系統(tǒng)如何根據(jù)工程項目實際情況，合理選擇TT系統(tǒng)或TN-S系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 ? ?廠區(qū)室外照明采用TN-S系統(tǒng)情況分析

室內(nèi)與室外同時采用TN接地系統(tǒng)示意圖如圖1所示，在國內(nèi)建筑物內(nèi)普遍采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)，建筑內(nèi)一般做等電位聯(lián)結(jié)，所有設(shè)備金屬外殼、金屬管道等都連接于總等電位箱，然后與PE線相連。所以在建筑物內(nèi)的人與用電設(shè)備的金屬外殼處于等點位狀態(tài)，一般不會發(fā)生設(shè)備漏電的電擊事故。若室外照明也采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)，室外照明的PE線與室內(nèi)變電所內(nèi)PE線連接，如圖1所示，設(shè)RB=4 Ω，室內(nèi)某設(shè)備發(fā)生故障，故障電流20 A，室外照明設(shè)備外殼與大地的電壓為Uf=IdRB=20×4=80 V>50 V，屬于危險電壓，存在較大安全風(fēng)險。

因此，需要采取以下措施，防止故障電壓通過PE線蔓延至室外：（1）在室外照明出線位置增加隔離變壓器，詳細(xì)做法及原理見王厚余先生的《建筑物電氣裝置600問》第7.9問;（2）降低PE線出現(xiàn)故障電流的概率，其方法為室外照明配電箱直接由變電所低壓柜引出，室外照明配電PE直接引至變電所PE排;（3）及時切除PE線故障電流，其方法為將上一級過電流保護(hù)開關(guān)自動切斷電源時間設(shè)置為0.4 s。

2 ? ?廠區(qū)室外照明采用TT系統(tǒng)情況分析

室內(nèi)TN接地系統(tǒng)與室外TT接地系統(tǒng)示意圖如圖2所示，室內(nèi)建筑物采用TN-S系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)，室外照明采用TT系統(tǒng)。從圖2中可以看出，室內(nèi)外PE線無連接，室內(nèi)故障電壓不可能傳至室外電桿。當(dāng)室外照明發(fā)生接地故障時，故障電流通過RA′、大地、RB后至變壓器，故障電流較小，無法通過斷路器的過流保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。所有TT系統(tǒng)一般采用RCD進(jìn)行保護(hù)，由于RCD一般靈敏度高，可以有效切斷電源?？紤]到室外電纜和設(shè)備本身存在一定的泄漏電流，所以室外照明RCD整定值一般設(shè)為100 mA。

3 ? ?TT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)優(yōu)缺點對比分析

TT接地系統(tǒng)優(yōu)點：（1）采用剩余電流保護(hù)器對室外照明回路進(jìn)行保護(hù)，靈敏度高，可以有效切除故障。（2）與TN-S系統(tǒng)相比，TT系統(tǒng)沒有PE線，可避免PE線傳導(dǎo)故障電壓造成的間接觸電事故。（3）與TN-S系統(tǒng)相比，節(jié)約PE線，節(jié)約一定工程造價成本。

TT接地系統(tǒng)缺點：（1）在山區(qū)地下水位低、土壤電阻率高地段，室外照明直接利用基礎(chǔ)地腳螺栓作為接地極，接地電阻值無法滿足要求，需單獨對每個燈桿另設(shè)接地極，施工難度較大，成本較高。（2）TT接地系統(tǒng)電源系統(tǒng)接地與設(shè)備接地需分開，在某些情況下比較難做到，比如室外照明距建筑很近的情況。（3）TT接地系統(tǒng)比TN-S接地系統(tǒng)故障電流小，采用剩余電流保護(hù)器做接地保護(hù)，靈敏度高，既是優(yōu)點又是缺點，因為降低了供電可靠性。在室外照明正常情況下，泄漏電流較大，如果剩余電流整定過小，誤動概率較大，所以IEC標(biāo)準(zhǔn)提出“TT系統(tǒng)接地電阻足夠小的情況下，切斷供電保護(hù)可用熔斷器”，不采用剩余電流保護(hù)器。

TN-S接地系統(tǒng)優(yōu)點：接地故障電流比TT系統(tǒng)大，更有利于斷路器或熔斷器的過流保護(hù)切斷故障電流。

TN-S接地系統(tǒng)缺點：（1）當(dāng)室外照明線路較長、負(fù)荷分散，短路電流就較小，不足以在規(guī)定時間內(nèi)切斷故障電流，導(dǎo)致故障點危險電壓危及人身安全。（2）存在故障電壓隨PE傳導(dǎo)，存在故障電壓蔓延的風(fēng)險。

4 ? ?TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)兼容性分析

當(dāng)前部分設(shè)計人員對由同一變電所供電室內(nèi)建筑和室外照明，室內(nèi)建筑采用TN接地系統(tǒng)、室外照明采用TT接地系統(tǒng)存在不兼容的疑問，這是由于設(shè)計人員對國內(nèi)外規(guī)范IEC標(biāo)準(zhǔn)缺乏了解，沒有掌握兩者供電接地方式原理造成的。無論是從規(guī)范還是從原理方面分析，兩者都可以共用于同一變壓器。

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ 16—2008）12.2.7條提出“應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)安全保護(hù)所具備的條件，并結(jié)合工程實際情況，確定系統(tǒng)接地形式。在同一低壓配電系統(tǒng)中，當(dāng)全部采用TN系統(tǒng)有困難時，也可部分采用TT系統(tǒng)接地形式”。

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ 16—2008）10.9.3條提出“安裝于室外的景觀照明中距建筑外墻20 m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20 m宜采用TT接地形式。室外分支線路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)器”。

以上規(guī)范條文都說明，TT系統(tǒng)與TN系統(tǒng)是可以共用于同一變壓器。如圖2所示，由同一變壓器引出的供電，其中室內(nèi)供電采用TN系統(tǒng)，室外照明采用TT接地系統(tǒng)。室外照明無總等點位聯(lián)結(jié)，室外照明設(shè)備外殼與室內(nèi)PEN線沒有導(dǎo)通，不存在傳來室內(nèi)故障電壓的風(fēng)險。室外照明的TT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時，故障電流通過RA′、大地、RB至變壓器中性點，故障電流較小，不能用熔斷器和斷路器切斷電源。在照明配電出線處安裝漏電保護(hù)器，可以實現(xiàn)路燈接地故障的有效切除。這就實現(xiàn)了室內(nèi)供電和室外供電的獨立運行，互不干擾，有效提高了室內(nèi)外供電的安全性。另外，室外照明一般都有燈桿基地，直接利用基礎(chǔ)螺栓作為接地極，一般可以滿足漏電保護(hù)器有效動作要求，極大節(jié)約了接地成本。

若室外照明采用TN系統(tǒng)，室內(nèi)故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈，而室外路燈無總等點位聯(lián)結(jié)，人接觸路燈金屬外殼的電壓Uf較高，一般大于50 V，存在安全風(fēng)險。若室外照明采用TT系統(tǒng)則避免了室內(nèi)故障電壓通過PEN線傳遞至室外路燈外殼的風(fēng)險。

5 ? ?結(jié)語

通過上述分析，TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，廠區(qū)室外照明需根據(jù)項目的具體情況選用接地系統(tǒng)類型。

TT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)兩種均可選用的情況包括：室外照明供電距離較近，供電半徑一般不大于300 m，且供電范圍較集中，所有室外照明適合做共同接地體。鑒于“以人為本、安全第一”的原則，在兩者均可選用的情況下，筆者更建議廠區(qū)室外照明采用TT接地系統(tǒng)。

建議采用TT系統(tǒng)的情況包括：（1）廠區(qū)土壤電阻率較低，接地良好。（2）室外照明供電距離較長，供電分散。

建議采用TN-S系統(tǒng)的情況包括：（1）在土壤電阻率高的山區(qū)。（2）室外照明距建筑物較近，電源系統(tǒng)接地與設(shè)備接地很難分開。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王厚余.建筑物電氣裝置600問[M].北京：中國電力出版社，2013.

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[3] 王厚余.TT系統(tǒng)接地和防電擊簡析[J].建筑電氣，2013（9）：3-5.

收稿日期：2020-02-06

作者簡介：肖澤豐（1985—），男，湖北武漢人，工程師，主要從事電力電氣設(shè)計工作。