2018室外道路照明配电系统的接地型式及保护

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　　摘要文章通过对笔者实际的设计实例分析，简要阐述了室外道路照明配电系统的接地型式及保护。并经分析比较，提出了对室外道路照明配电系统采用TT接地型式加剩余电流动作保护器的配电方案。
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　　关键词室外道路照明接地型式安全保护TN系统TT系统剩余电流动作保护器
　　
　　1 概述
　　随着我国现代化建设的不断发展，国家经济实力的不断增强，城乡建设也在发生着翻天覆地的变化，人们对生存环境的要求也在不断的提高。室外道路照明作为其中的一个主要因素也必须适应新形势的需要。它不仅要满足最基本的照明要求，更应能满足用电的安全性。
　　室外道路照明装置是属于I类电击防护等级的用电设备，其金属杆件、壳体等常处于人体易接触的范围内。当它们发生接地故障而使灯具的金属壳体呈现故障电压时，如果人体与之接触，将会导致电击，从而危及人身安全。因此，只有做好室外道路照明装置的接地故障安全保护，采用合理的接地型式，才能保证其用电的安全性和可靠性。
　　2 低压配电系统的接地型式
　　按照国际电工委员会（IEC）和我国现行的相关标准，低压配电系统的接地型式分为以下三类：
　　2.1 TN系统
　　电源端变压器低压侧中性点直接接地，用电端用电设备的外露可导电部分通过一条导线连接至电源中性点，按该导线连接方式的不同，又分为以下三种：
　　a. TN-S系统：中性线（N线）与保护线（PE线）分开；
　　b. TN-C系统：中性线（N线）与保护线（PE线）合二为一，即保护中性线（PEN线）；
　　c. TN-C-S系统：配电系统的前半部分采用TN-C系统，后半部分采用TN-S系统。
　　2.2 TT系统
　　电源端变压器低压侧中性点直接接地，用电端用电设备的保护线也直接接地，电源端与用电端之间无单独的PE线。
　　2.3 IT系统
　　电源端变压器低压侧中性点不接地（或采用高阻抗接地），用电端用电设备的保护线直接接地。
　　3 室外道路照明配电系统接地型式的选择
　　电气装置接地故障安全保护的设置与其配电系统的接地型式有直接关系。因此，讨论室外道路照明装置的接地故障安全保护就必须先正确地选择其配电系统的接地型式。
　　在建筑物内部，低压配电系统的接地型式一般都采用TN-S系统，再辅以等电位联结，就可以有效地做到防电击作用。而室外道路照明装置，由于其常年暴露于室外，常受风霜雪雨的侵袭，而且负荷分散，线路较长，泄露电流较大，做等电位联结更是难上加难。所以，如何做好室外道路照明配电系统的接地故障安全保护是每一位电气同仁应该更加值得关注的问题。
　　对于I类电击防护等级的用电设备，其接地故障保护，一般采取以下两个主要措施：一是采用装设过流保护器（如断路器、熔断器）或剩余电流动作保护器等快速切断故障回路；二是采用等电位联结以降低接触电压。二者相互结合，相辅相成。而室外道路照明装置布置分散，难以做等电位联结，其接地故障保护只能依靠过流保护器或剩余电流动作保护器来快速切除故障回路。
　　3.1 室外道路照明采用TN-S系统
　　当TN系统的室外道路照明装置发生接地故障时，其外壳上产生的预期接触电压有可能超过安全电压限值（交流50V。对室外用电设备，考虑雨雪天气时的潮湿环境，安全电压限值为25V），且多为金属性短路。因此，接地故障电流较大（一般为百安级）。如果过流保护器不能迅速切断故障回路，故障电压将会沿着共用的PE线传递至同一配电支路上的其它室外道路照明装置上，或沿配电箱中共用的PE线传递至由该配电箱供电的其它室外道路照明装置上。当人体与这些室外道路照明装置的金属外壳接触时，就很难避免被电击致死的危险。
　　3.2 室外道路照明采用TT系统
　　当TT系统的室外道路照明装置发生接地故障时，接地故障电流较小（一般为安培级）,过流保护器难以动作，而如果选用剩余电流动作保护器，就能快速切断故障回路。因为这种保护器能检测到很小的漏电电流，其动作电流一般为几安培、几百毫安，甚至几十、十几毫安。即使剩余电流动作保护器拒动，由于室外道路照明装置采用了TT系统，所以，接地故障电压也不会传递至故障点以外的其它室外道路照明装置上。这样，就大大缩小了接地故障范围，提高了室外道路照明装置的用电安全水平。
　　由此，我们可以看出，室外道路照明配电系统的接地型式采用TT系统要比TN-S系统更能满足接地故障安全保护的要求，用电更加安全可靠。
　　4 实例分析
　　室内TN系统带漏电保护的插座配电回路，由于其供电线路短，正常泄漏电流较小，一般采用不大于30mA的剩余电流动作保护器就能起到很好的保护作用，不会引起正常运行时的误动作。
　　室外道路照明情况就大不一样了，往往一回配电线路要延伸几百米，甚至上千米，线路泄漏电流较大，而如果仍采用不大于30mA的剩余电流动作保护器，那么，保护装置的误动作就会增多，造成不必要的跳闸停电。
　　笔者参与设计完成的“北方奔驰蓬莱分公司项目”、“昆明光电子产业基地项目”都是投资数亿元、占地百余亩的国家重大项目。在设计厂区室外道路照明时，我们采用了不配出PE线的TT系统加剩余电流动作保护器的配电方案。将照明配电箱设置在厂区10KV配变电所内，每回配电线路均采用三相供电并加装动作电流为100mA的剩余电流动作保护器，配电干线均采用截面不小于25mm2的铜芯电缆，且每回配电线路长度均不超过一千米。同时，在每一室外道路照明装置下打一根L50x50x5、长度L=2500mm的接地极。通电运行一个月后，我们进行了实测，每回配电线路的泄漏电流均不超过60mA，每一室外道路照明装置的接地电阻均不超过20欧姆。以上两项目通过近几年的运行，目前均未发生一起触电事故。
　　5 结论
　　总之，随着我国现代化建设的快速发展，和谐社会的不断完善，室外道路照明装置也在迅猛的增加，其用电可靠安全性越来越受到人们的重视。合理选择室外道路照明配电系统的接地型式及保护措施，确保广大人民群众的人身安全，是每一位电气同仁不可推卸的责任。通过以上理论分析比较，并经实例运行证明，对室外道路照明的配电系统，采用TT接地型式并加剩余电流动作保护器的配电方案，才是最安全可靠的。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。