Research on Grounding System for Outdoor Lighting

王一彬

(山东同圆设计集团有限公司，山东 济南 250101)



Research on Grounding System for Outdoor Lighting

室外照明接地的研究

王一彬

(山东同圆设计集团有限公司，山东 济南 250101)

A concrete analysis on the ground system of the outdoor lighting is made. The outdoor lighting solutions of TN and TT system are compared and the advantages and disadvantages of each system are analyzed. It is pointed out that the requirements of different resistance value of grounding system.

outdoor lighting, grounding system, TN system, TT system

0 引言

室外照明系统的接地形式是采用TN系统还是TT系统，一直以来都是大家争论的热点，TN系统的PE线自中性点分支引出，发生对地过电压时，设备绝缘承受的应电压较小，而TT系统的PE线引自就地的零电位接地极，设备对地绝缘较易受过电压损害；在同一变压器供电范围的TN系统内PE线都是连通的，任一处发生接地故障，其故障电压可沿PE线传导从而引起危害；而TT系统内可视情况就地设置互不联系的、单独的接地极和PE线，消除或减少故障电压的蔓延；TT系统可就地接地引出PE线，而TN系统则须自电源端引来PE线，因此TN系统设置PE线的投资往往较大。

1 TN接地系统

1.1 配电箱装于建筑内的TN接地系统

目前大多数的室外景观照明电源都是引自室内某个配电小间，而非直接引自变配电室，且大多数均在配电小间内做等电位联结。

图1所示为TN-C-S系统，设备A安装在建筑物内，做了等电位联结(MEB)，设备B为室外景观照明灯具。故障电流Id按式(1)计算：

(1)

式中，RB为变压器低压侧中性点接地电阻，RE为相导体在户外接地故障时的基地电阻。

Id通过RB产生电压降UN，即N点对地电位，如果UN>50V，将通过PEN、PE线传到设备(A、B)的外露可导电部分，造成不安全因素，主要是设备B在户外没有等电位联结，承受50V以上电压可能造成电击，因此要求：

(2)

由于

(3)

将(1)(2)式代入(3)式，得

整理后得：

(4)

式(4)即GB 50054-2011的第5.2.11条的规定。

为使UN≤50，应采取的措施：

(1)采用TT系统，特别是无等电位的户外设备，避免UN通过PE线传递到设备外壳。

(2)如用TN系统，应尽量降低RB值，最好RB<2Ω。

图1 TN-C-S系统

1.2 配电直接引自变配电室TN接地系统

如图2所示，变电所分设接地的TN系统中，假定室外照明路灯杆处均采用自然接地体(灯杆外壳及基础，PE线与外壳及基础连接)作为接地装置，但没有设置MEB总等电位联结。因为室外照明路灯的配电导体缆截面一般不会超过50mm2，所以低压接地故障回路可以仅考虑其配电线缆电阻而不考虑其电感。

图2 变电所分设接地的TN系统

假定低压处的额定相电压U为220V，变压器至室外照明灯具接地故障处的这段距离的相导体电阻为RL(导体截面为SL)，PE导线的电阻为RPE(截面为SPE)；室外照明灯具灯杆处的保护接地电阻为R1；变压器中性点接地电阻为R2；在忽略部分阻抗(变压器及母排)后，因为R1+R2≫RPE，则低压接地处的故障电流I为：

(5)

室外照明路灯灯杆处预期接触电压U′为：

(6)

(7)

依据《电流通过人体的效应》查表得知，147V对应允许最长持续通电时间约为0.1s，所以，当采用TN接地系统配电而室外照明路灯灯杆处没有设置等电位联结时，除了变配电所应分设接地外，路灯回路必须装设剩余电流动作保护器，且保护器比须在0.1s以内切除故障才能不对人身安全造成危害。

2 TT接地系统

如图3所示，TT系统室外照明路灯灯杆处只有保护接地装置，当发生低压接地故障后，在保护电器动作之前，路灯灯杆处的预期接触电压U为：

(8)

因采用TT系统的室外照明路灯末端保护电器一般采用瞬时动作型RCD，本文取其动作时间为0.04s，依据《电流通过人体的效应》查表得知，允许最大预期接触电压限值约为200V。于是U′<200V，即：

(9)

由式(9)可知，变配电室中心点接地电阻R2大小一旦确定，为使外照明路灯处的预期接触电压值不超标，灯杆处的保护接地电阻R1必须满足式(9)要求。若取R2=4Ω，则须R1=40Ω。

图3 TT系统

3 结束语

为降低室外照明灯杆处的预期接触电压值，应尽量减少PE导线的距离，通过对以上三种情况的 比较，室外照明最好采用TT系统，在室外照明灯杆处发生漏电的情况下，能够最大限度地保障人身安全。

[1] 陈车，李蔚，刘敏.室外照明系统接地形式与接地电阻浅析[J].智能建筑电气技术，2010(2).

[2] 曾碧阳. 景观照明配电系统的剩余电流动作保护探讨[J].福建建筑，2011(11).

[3] 李良胜 戴文涛 李融岩.高/低压接地故障对路灯配电系统的影响探讨[J].建筑电气，2012(12).

王一彬

硕士，高级工程师，研究方向为建筑电气，现供职于山东同圆设计集团有限公司。

Wang Yibin

对室外照明接地系统作了具体分析，并对采用TN、TT系统的室外照明方案做了比较，分析了各个系统的优缺点及危害，指出采用不同接地系统时电阻值的要求。

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