路灯接地系统浅析

2017-12-19包头市市政设计研究院

电子世界 2017年23期

包头市市政设计研究院肖鹏

路灯接地系统浅析

包头市市政设计研究院肖鹏

前言

近年来随着我国城市化进程的不断向前推进，道路照明的作用显得越来越重要。道路照明可以改善交通条件，减轻驾驶员疲劳，并有利于提高道路通行能力和保证交通安全，此外，还可美化市容，但是道路照明装置大多位于一些人们容易触及到的公共场所，一旦发生漏电极易引发人员的触电伤亡事故，因此也越来越受到人们的重视。本文通过不同接地形式的比较分析得出结论：采用TN—S系统更加安全。

1.路灯接地形式分析

根据《城市道路照明设计标准》——CJJ45（2015）第6.1.8条“道路照明配电系统的接地形式应采用TT系统或TN—S系统”因此对两种接地系统进行比较。

（1）TT系统

TT系统指的是电源中性点直接接地，且电气设备的外露可导电部分也直接与大地相连，俗称单灯接地。当线路发生单相故障，导线直接与路灯外壳接触时，由于接地装置的电阻小于人体的电阻，因此即使发生漏电故障人体接触到灯杆也不会发生触电事故，从而保证了人身安全。但是TT系统也有其不足的地方：1）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于接地的电流可能并不是很大导致低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成供电线路长时间带故障运行。2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，这也导致了漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的可能性。

图1

（2）TN系统

TN系统的特点是电气设备的外露可导电部分都与系统的接地装置相连接，当发生单相碰壳故障时漏电流可通过金属导电部分形成回路，形成单相短路从而产生短路电流使保护装置动作。但是TN系统也有其不足的地方：1）由于路灯的特殊性，很难实现路灯系统的等电位连接，因此当有他处电气设备发生单相故障时，故障电压就会沿着PEN线或者PE线传导到路灯设备上从而增加了人员触电的危险。2）当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故（见图1）。

2.TN—S系统重复接地必要性

对于TN—S系统，人们最主要关心的是PE线上的电位，因此重复接地对于TN—S系统来说就显得十分重要。（1）重复接地后，电源工作接地与重复接地形成并联，接地电阻大大降低，从而降低了PE线对地电动势，减少了人员触电危险。（2）如果线路没有进行重复接地，当PE线断开时，系统则处于了无保护状态。当进行重复接地后，PE线无故障时，系统处于接零保护。即使PE线断线，如果断线位置处于重复接地装置之前则系统也处在接地保护状态，这也是在线路首末段进行重复接地的原因。（3）PE线重复接地能够降低碰壳故障发生时灯杆等金属部件对地电动势。当发生路灯相线碰壳，外壳对大地的电动势为故障点同变压器中性点之间的电压，假设设备外壳接地电压220V，PE线与相线规格一致，从故障点起PE线阻抗与重复接地电阻同工作接地电阻形成并联，由于重复接地电阻同工作接地电阻串联后电阻远远大于PE线本身阻抗，因此故障点至变压器中性点的阻抗基本等于PE线本身阻抗，此时设备外壳对地电压仅仅为故障点与变压器中性点之间电压的一部分，降低了人员触电的危险。

3.路灯接地系统设计

由于TT系统及TN系统都有其优点与不足，因此结合工程实际，在最大限度保证人员安全的基础上，提出路灯接地解决方案。因为路灯都是安装在室外且路灯接地极都是埋在地下，长时间的受到风吹雨淋与地下物腐蚀，如果维护不及时就有可能造成接地极接地电阻达不到设计要求从而对人员安全带来威胁。相比于南方多湿润气候，北方天气相对干燥因此单纯的单灯接地接地电阻很难达到设计要求，结合北方实际采用TN—S接地系统更加可靠。

在线路的首末端打接地极组，在线路首末段形成重复接地。将每基路灯的外露可导电部分都通过PE线与首末段的接地极组可靠连接形成电气通路，如图2。

图2

重复接地极可采用G50镀锌钢管在当地冰冻线下每隔5米打一根，一组打5根，每根钢管上部采用40×4的镀锌扁钢可靠焊接，并做好防腐处理，做法参照图3。

图3

在线路的首末段进行重复接地的同时，每一基路灯都通过40×4的镀锌扁钢与基础的钢筋及预埋件进行可靠连接，在扁钢的另外一侧通过焊接与角钢人工接地极相连，见图3。这样做的好处是，即使PE线有断开的地方，利用线路的首末端接地极组与路灯的单灯接地极都可以形成可靠的接地通路。

4.漏电断路器选择

漏电断路器是电路中漏电电流超过预定值时能自动动作的开关。常用的漏电断路器分为电压型和电流型两类，而电流型又分为电磁型和电子型两种。电流型漏电断路器主要用于变压器中性点接地的低压配电系统。其特点是当人身触电时，由零序电流互感器检测出一个漏电电流，使继电器动作，电源开关断开。城市路灯照明系统漏电断路器选择的大都是电流动作型。当不发生泄露电流时各相电流的向量和为零（理论上），当线路发生因绝缘损坏故障而产生漏电流时，漏电断路器便会检测到各相电流的向量和不为零，当漏电流大于断路器的额定漏电动作值时断路器动作，切断故障线路。根据笔者所处的北方地区实际情况，漏电流动作值设置为300mA，动作时间0.1S为宜，设置为300mA主要基于两方面的考虑：a、当线路发生漏电时断路器要及时动作切断故障回路保证人身安全。b、不会因为微小的漏电流导致断路器误动作。