对室外道路照明电击防护的探讨

郝朝俊

摘 要：近年来，随着极端天气的增多，我国很多地区常降暴雨或特大暴雨，导致城市内涝，小区积水，经常淹没室外路灯基础和灯杆，深度达1 m左右。由于电缆导线接头裸露或防水处理不好，经常会发生路人触电身亡事故。因此，加强对室外照明系统的电击防护，提高系统接地故障保护的可靠性，对保证人们的生命财产安全是非常重要的。通过这些年的实际工作经验，结合国内外的相关电击防护资料，简要叙述了室外道路灯具照明接地故障保护方面的内容，以期为日后的工作提供参考。

关键词：接地故障；短路保护；电击防护；灯具照明

中图分类号：TU113.6+66 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.080

室外照明系统常用的配电方式有TN系统和TT系统，不同的系统发生接地故障时，电路特点是不同的。本文简要分析了不同系统接地故障的特点，提出了相应的解决措施，同时，也对园区照明设计和道路照明保护提出了相关建议。

1 TN系统接地故障保护方式

当灵敏系数符合要求时，短路保护可兼作接地故障保护，同时，还可以采用剩余电流保护的方式。

2 提高TN系统接地故障保护灵敏性的措施

在经济条件允许的情况下，可以适当加大相导体和保护接地导体的截面。截面增大，电阻减小，故障回路的总阻抗就会减小，从而提高了接地故障保护的灵敏性。

采用带短延时过电流脱扣器的断路器，断路器的瞬时过电流脱扣器不能满足灵敏性的要求时，则可以将带短延时多电流脱扣器的断路器作为接地故障保护。由《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）6.2.4可知：

Id≥1.3Iset2. （1）

Id≥1.3Iset3. （2）

式（1）（2）中：Id为故障电流；Iset为整定电流值。

由于短延时过电流脱扣器整定电流值Iset2通常只有Iset3

的 ～ ，约 左右，所以，式（1）的要求很容易满足，但式（2）

的要求执行起来则困难很多。

采用带剩余电路保护的断路器，剩余电流保护所检测的三相（或单相）电流加中性线电流的相量和为：

PE= U+ V+ W+ N. （3）

将剩余电流保护动作电流Iα设定为≤30 mA，Iset4为剩余电流保护整定值，则需故障电流Id≥1.3Iset4.这个要求是很容易满足的。

当电源端进线处重复接地，则会在发生接地故障时降低接触电压，具体情况如图1、图2、图3所示。

由图2可知，未做重复接地，则有：

Id=Uo/Zs=Uo/（ZT+ZL+ZPE+ZPEN）. （4）

另外，RB+Rs+Rt对ZPE+ZPEN的分流可以忽略不计，则：

Ut=Id（ZPE+ZPEN）. （5）

由图3可知，做重复接地后，当RA与RB串联，再与ZPEN并联，则

RA上的电压降为ZPEN上电压降的分压，其值为 ，ZPEN

太小可忽略。

在此，重复接地接触电压为：

Ut′=Id×ZPE+Id×ZPEN . （6）

做重复接地后，降低的预期接触电压为：

Ut-Ut′=Id（ZPE+ZPEN）-（Id×ZPE+Id×ZPEN ）

=Id×ZPEN . （7）

重复接地电阻RA越小，则降低的预期接触电压就越大。

ZL—相线阻抗；ZPE—地线阻抗；ZPEN—保护中性线阻抗；Zt—人体阻抗为；Rs—人体接地接触电阻；RB—变电所接地电阻；ZT—变压器阻抗；ZA—重复接地电阻

3 TT系统接地故障保护

由于TT系统的灯具接地极和电源系统接地极是相互独立的，所以，当发生接地故障，故障电压不会沿着PE线传到电源系统外露的、可导电的配电系统的外壳上。

TT系统配电线路间接接触防护电器的动作特性应符合公式（8）的要求，即：

RA·Iα≤50 V. （8）

假设动作电流Iα≤30 mA，RA为外露可导电部分和保护导体电阻之和，Iα很小，则RA比较大。

4 加强直接保护措施

直接保护措施主要有：①提高灯杆上接线头（维修孔）的位置（建议+800 mm），接线头采取防水、防潮措施，电缆采用防水性能较好的型号，避免破皮浸水引发故障电流；②每个灯杆基础附近实行保护接地线重复接地，使金属灯杆连接上PE地线，形成局部辅助等电位接地，从而降低接触电压。

5 接地故障保护的选择建议

对于住宅小区和一般工厂内庭院照明、厂内道路照明，采用TN系统时，由于所有灯具的金属外壳都是通过PE或PEN线互相连通的，当某台灯具发生接地故障时，其故障电压可沿PE或PEN线传到其他灯具上。而在户外，无等电位联接很容易引发电击危险，所以，不应采用TN系统，而应采用TT接地系统。为此，应为电源线路装设RCD作为接地故障保护，即I△n≤30 mA。

对于道路交通要道的路灯，不允许在电源侧安装RCD切断电源。因为漏电动作值比较小，所以，很容易导致所有的照明装置被切断，使道路交通照明停电，进而引发交通安全事故。鉴于此，笔者建议采用TN-S系统或TN-C-S系统，短路故障兼接地故障保护，动作元件采用断路器，灯杆基础部分重复接地。

参考文献

[1]中国机械工业联合会.GB 50054—2011 低压配电设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[2]王厚余.建筑物电气装置500问[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].第三版.北京：中国电力出版社，2005.

〔编辑：白洁〕