城市道路照明设施接地保护形式分析

冯黎强（广西卓亚照明有限公司，广西南宁530000）

城市道路照明设施接地保护形式分析

冯黎强（广西卓亚照明有限公司，广西南宁530000）

城市道路系统在城市整体建设中占据着重要的地位，特别是城市道路照明系统关系着城市夜晚的交通安全、城市的安防建设、城市的景观水平等等诸多方面，对于提高人民生活质量，甚至是提高城市的商业经济、文化建设等方面都发挥着越来越重要的作用。但由于城市道路照明受露天、天气影响非常明显，常常会导致漏电等情况发生，甚至还会发生触电等悲剧发生，这对于城市道路照明接地保护提出了更高的要求，本文主要针对这一问题展开研究，希望给城市建设提供一定的参考。

城市道路；照明设施；接地保护；形式分析

引言

由于城市道路照明设施漏电而发生的触电等问题常常见于报端，必须认真分析原因，查找对策，笔者通过长期调研实践感到：①照明设施本身存有质量上的问题导致漏电；②天气如雨、雪等潮湿的环境，扩大了漏电的范围，所以常常出现电死路人的情况；③照明设施内部绝缘没有做好，发生了碰壳等情况导致短路。以上这些情况在一定导电介质传导情况下将进一步扩大影响。为避免以上情况出现，实现照明系统的安全用电，就必然涉及到一些用电方面的技术问题和管理维护问题，接地保护问题探讨就是其中之一，实现城市道路系统的接地保护，一个是可以使行人免受电击伤害，另一个是可以确保照明的正常进行，防止出现电路方面的故障，减少不必要的大面积停电等。

1 城市道路照明设施接地保护主要形式分析

目前，开展城市道路照明设施接地保护的主要依据是《城市道路照明设计标准》，其中对城市道路照明设施接地形式进行了规范，大致分为三种：①采用TT系统；②联网TT系统；③TN-S系统，三种方式中主要涉及三个字母，解释如下：TT系统的第一个“T”主要表示中性点接地，第二个“T”主要表示设施外壳也进行了接地。联网“TT”系统主要指采用专门的PE线，把控制箱和灯杆接地极连成接地网络，但与变压器中性点不连接。TN-S系统中的“T”代表将中性点进行直接接地，符号“N”代表负载接零保护；符号“s”代表保护线与零线严格分开。具体接线形式如图1～3所示，下面区分三种情况进行一一分析。

图1 TT系统

图2 联网TT系统

图3 TN-S系统

（1）TT系统具体分析。由故障电流计算公式计算可以得知，如果相线与碰壳发生接地故障，系统一般不会在短时间内切断保护，产生的电压大于人体所能承受的50V的电压，足以使人发生触电事故。一些设计师特别是一些没有具体城市设计实践的电气设计人员会按照标准加装漏保，认为安装了这个就万事大吉，也可以借以推卸责任，但实践完全不同，漏电保护之所以作用不好主要原因在于：一个是没有考虑到室外布线的实际，对于较长的线路，一般都会出现电流的泄露，有电气设计师经过计算，可以加装300～500mA的漏电保护器，但是其忘记了下雨、潮湿等恶劣情况，在这些条件下，电气元件、线路的泄露电流会急剧增大。笔者对此也进行了专门的试验和调研，采取500mA的漏电保护器，天气较好运转正常，一旦遇到雨天就会频频发生误动作。以南通开发区为例，去年高架9个控制点共发生问题200多次，这还仅仅是一个城市局部的情况，如果把这种情况推向全城市，这样的误动作在多条线路，多个控制箱的综合作用下，会发生什么情况就不得而知了，可以说漏电保护基本不起作用了，没有任何使用价值。另一个是，没有考虑到补偿电容、镇流器等故障时也会产生漏电动作，而且处理的紧迫性不如停电来得强。再一个是，每个漏保都会有“每月测试一次”的要求，以一个中等城市为例，整个城市安装的漏保数量为700多个，每个月要按一次，全年需要跑近万次，这个工作量无疑是巨大的。从以上问题不难看出，仅仅靠安装漏保的方式实施漏电保护是有短板的，TT系统在城市照明系统的运用必须谨慎。

（2）联网TT系统具体分析。作为一种保护接地方式，主要有两种形式：一种是每根电线杆实施接地，另一种是每隔一根接地极，在用专门PE线接地，形成网络。通过故障电流计算公式计算可得知，故障电压总体小于50V，为“安全电压”，但由于电流较小，所以在规定时间内也无法切断开关，但是从I=U/ R可以得知，电阻的作用不容忽视，每个人作为个体的电阻也不尽相同，同样的电压当电阻较小的人，电流就会较大，而决定人受伤害的因素最主要的是电流。另外，还要充分考虑到天气对电阻的影响，一般来说，空气越潮湿，电阻越小，所以雨天人员受触电而发生事故的概率较大，依据《城市照明设计与施工》，对于潮湿环境下的安全电压具体规定为小于25V，所以从这个意义上来看，采用联网TT系统，尽管漏电电压依据降低到所谓的安全电压，但对于雨天等潮湿环境，依然不是安全电压，这也是雨天城市道路照明系统问题频发的主要原因。

（3）TN-S系统具体分析。依据《城市道路照明工程施工及验收规程》，接地电阻不大于10Ω，如果PE线与相线规格相同，则P点对中性点的电压计算为110伏，此时外壳对地电压U=110×R/（Ro+Rd）=79V，大于人体安全电压50V，判断为危险电压。如果重复接地装置较多，实测R值则相对稍小，此时U= 55V，仍然大于人体安全电压50V，判读为危险电压。存在危险电压，就要采取措施及时消除危险电压，此时电缆截面数值就显得尤为重要，必须根据计算所得要求实施，确保能及时切断电源故障。

2 情况判断结论

（1）采取第一种方式，即TT系统或是联网TT系统，当发生相线碰壳时，短路电流较小，不可能及时切断开关，如不安装漏保，系统就会长时间带故障运行，虽然联网TT系统可以使电压大大下降，但对于诸如小孩、雨天等特殊人群和天气则作用不大，笔者通过大量的实践也证明，在城市中全面安装漏保也是不切合实际的。不过，TT接地保护方式也有其固有的优点：一是反应较为灵敏，故障电流相比其他方式较小，对于断路器等不能满足其要求，但选用剩余电流动作保护器，其要求电流仅仅为几百甚至是几十毫安，动作则较为灵敏，安全性能得到保证。剩余电流相比其他，保护一般线路比较短，长度大约几米至几十米不等，要求的电流较小，一般小于30mA，在一些特殊场合该数值还会更小，线路短同时带来的还有泄露的电流较小，只要正常操作，一般不会引起误动作。道路照明的线路则不同，一般会达几千米，少的也有几百米，如果也保持30mA的电流，则其泄露电流必须较大，导致跳闸是必然的。所以此方法有待进一步商榷

（2）采取第三种方式，即TN-S系统，当发生线路碰壳时，只要配置合理，瞬间短路电流可以使开关切断，比较符合规定要求，但也要注意使用该系统供电半径不可太长，线径不可太小，断路器等开关要合适匹配，同时不能改变设备的现状，如在电线杆上加装其他电器，设置广告等，这样会进一步增加电路的载荷，造成不可预测的矛盾问题。

（3）当照明设施内部的绝缘体发生损坏，一些电线头出现了裸露，此时虽然没有发生短路碰壳故障，但一旦遇到大面积的水源就会急剧扩大受伤害的范围，在实际工作中，曾经有人问过笔者：雨水作为导体，遇到电流时，为什么不发生跳闸动作？雨水和地面虽然是导体，但其作为导体的电阻也是存在的，在这整体构成的回路中，其回路电流往往不足以切断开关。所以笔者认为，在城市照明设施安装时，一定要处理好电线电缆的绝缘接头，在必要的地方要留出一定的距离，比如表箱和灯杆门离地面的高度等等。对于一些广场中埋设在地表以下的电线电缆，主要存在雨水的浸淹，主要是地势较低处，还有就是灯光和投光易被损坏，特别是靠近人行道两侧的设备，所以实践中，其电线电缆设施最好采用低压的LED光源，实施低压供电，实践中一般采用24V以下电压较为保险。

3 结语

国民经济的飞速发展促进了城乡建设的发展，人民对于物质、文化、环境要求越来越高，道路照明系统作为人民生产、生活、娱乐、从事经济活动的组成部分，必须跟上时代的发展和人民的需求，但在考虑照明的同时不能忽视安全问题，城市照明用电、供电必须做到全时安全、全域安全，所以选择哪种道路照明方式非常重要，文中列举的几种方式各有优长，但也各有短处，在实践使用中要科学选择，扬长避短，将最合适的接地保护方式使用在最需要的部位。

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TU113.666

A

2095-2066（2016）36-0248-02

2016-12-14

冯黎强（1981-），男，工程师，本科，主要从事城市道路照明方面的工作。