道路照明接地型式及防电击措施

文/刘芹

随着社会经济的高速发展和人民物质水平的提高，人们对于居住的城市环境尤其是夜间环境要求越来越高。道路照明对城市夜间交通安全，保障城市治安环境起到了非常重要的作用。

由于道路照明属户外照明设施，极易受到各种外部恶劣环境的影响，如风吹日晒、机械损伤等均会导致其绝缘水平的降低。加之无法实现等电位联结，在同样故障的情况下，户外照明装置较户内照明装置的接触电压高，电击危险性更大，合理选择配电系统接地型式及防电击措施非常重要。

1 道路照明接地形式

根据道路照明相关规范的规定，道路照明配电系统的接地形式应采用TT 或TN-S 系统。

1.1 TT系统

TT 系统是有一个直接接地点，电气装置的外露导电部分接至电气上与低压系统的接地点无关的接地装置。

1.2 TN-S系统

TN 系统是有一点直接接地，电气装置的外露导电部分用保护线与该点连接。TN 系统有TN-S、TN-C、TN-C-S 三种型式。TN-S 系统即在全系统内N 线和PE 线是分开的。

2 不同的接地系统道路照明的故障防护措施

2.1 自动切断电源措施的几个基本要求

道路照明灯具通常采用的是I 类灯具。对于I 类灯具的外露导电部分应按不同接地系统的不同要求，经PE 线作保护接地，如果没有作接地，仅仅自动切断电源不能单独成为一个防电击措施。

表1：三相四线制配电线路（TN-S）末端接地故障电流Id(A)

根据IEC 的规定，干燥和潮湿环境条件下的预期接触电压限值分别是50V 和25V，自动切断电源这一防间接接触电击措施的采用应按不同环境条件不同接触电压限值要求处理。

当TT 系统或TN 系统电气装置内某一处发生接地故障时，该处的电源应由一保护电器自动及时切断，使电气装置内由此引起的危险接触电压不持续存在，TT 系统内配电回路其切断电源的时间不允许超过1s，TN 系统内配电回路其切断电源的时间不允许超过5s。

2.2 TT接地系统的故障保护措施

TT 系统内发生接地故障时，故障回路包含有电气装置外露导电部分保护接地的接地极和电源处系统接地的接地极的接地电阻，与TN 系统相比，TT 系统故障回路的阻抗较大，故障电流会相对较小，故障点未被熔焊而呈现接触电阻，其阻值难以估算。因此用预期接触电压值来规定对保护电器动作特性的要求，即Id=50/Ra ≥Ia 或Ra*Ia ≤50，当预期接触电压超过50V 时，保护电器应在规定时间内切断故障电路。

当接地故障的保护电器采用剩余保护电器RCD 时，Ia 为RCD 的额定动作电流IΔn；当采用瞬时动作的低压断路器时，为断路器瞬时过电流脱扣器整定电流的1.3 倍；当采用熔断器时，其熔断时间应符合Ra*Ia ≤50 的时间要求。由于TT 系统的故障电流不易准确地计算，长延时过电流保护的Ia 值实际上难以确定，而TT 系统的故障电较小，过电流保护常难以满足灵敏度要求，因此在TT 系统中应采用RCD 作接地故障保护。

剩余电流保护电器RCD 作接地故障电流保护其动作电流整定值IΔn 应符合以下要求：

（1）发生接地故障时，漏电保护电器一定能保证可靠动作。

（2）正常运行时，不应发生误动作。

因为正常运行中，线路对地电容将产生泄漏电流，不同类型的电缆、不同的敷设条件其泄漏电流大小都不相同。额定动作电流IΔn 应能充分保证人体遭受间接接触电击时的安全，其额定不动作电流IΔn0 ≥0.5IΔn，它应大于被保护回路的正常泄漏电流，并留有一定的裕量，以适应日久回路绝缘电阻降低、用电设备增加、电压偏差以及气候变化等因素引起的泄漏电流增加。基于这个考虑，IΔn 整定值应等于或大于正常泄漏电流的2.5～3 倍。考虑道路照明配电线路一般较长，IΔn 整定一般按100～500mA整定是合适的，如果整定值IΔn 还按室内插座回路取30mA 话，正常运行时，剩余电流断路器有可能就会动作。

2.3 TN-S接地系统的故障保护措施

TN-S 系统内因绝缘损坏而引起接地故障有多种可能，容易使人产生电击的一种是两金属部分熔化后互相焊牢，使故障继续存在，其故障点阻抗可忽略不计，如果故障电流足够大，过电流防护电器能迅速切断电源，则可以避免电击事故的发生。如果故障电流不足以使电流防护电器动作或者防护电器动作不及时，而PE 线上的接触电压超过其限值，这时如果人体接触到带电设备外露导电部分，就有可能发生电击。还有一种情况是本回路并未发生接地故障，而是TN 系统内其他回路发生接地故障，故障电压沿PE 线传导，使无故障回路内其外露导电部分也呈现故障电压，导致使用该回路电气设备的人遭受电击。

当发生接地故障时，TN 系统的保护电器以及回路的阻抗应能满足在规定时间内自动切断电源的要求，即Zs*Ia ≤Uo

TN 系统故障可以采用过电流保护电器和RCD。

当采用断路器作为短路保护电器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3 倍，即Id ≥1.3Iset3 或Id ≥1.3Iset2。

由于道路照明配电线路一般按400～1000m设定，配电电缆一般采用铜芯聚氯乙烯（VV）或交联聚乙烯（YJV) 电缆，截面一般为16mm2、25mm2及35mm2三种规格的五芯电缆，根据相关资料查询到的接地故障电流（Id）值列于表1。

从表1我们可以看到，配电线路越长，末端线路接地故障电流越小，断路器的灵敏度要求越高；但对道路照明回路来说，配电线路越长，线路所带负荷也越大，断路器长延时过电流脱扣器整定电流相反会越大，相应瞬时过电流脱扣器整定电流也越大，断路器保护范围会因此受到限制，所以道路照明配电线路长度一般都控制在500～800m 以内，瞬时过电流脱扣器可靠系数通常按3～5 倍来选择。

当配电回路较长，接地故障电流较小，保护电器难以满足接地故障保护灵敏性的要求时，还可以采取加大相导体及保护接地导体截面积，以提高接地故障电流。对于瞬时过电流脱扣器不能满足接地故障要求时，则可采用带短延时过电流脱扣器的断路器作间接接触防护。因为短延过电流脱扣器整定电流值Iset2通常只有瞬时过电流脱扣器整定电流值Iset3的1/5～1/3，所以间接接触防护灵敏度更容易满足。在线路过长，导线截面无法加大的情况下，采用带接地故障保护的断路器，为避免误动作，断路器剩余电流整定值应按等于或大于正常泄漏电流的2.5～3 倍来整定。

由于道路照明处于无等电位联结的户外环境，如果供电干线任一相在户外发生接地故障，而对地故障电压一旦超过50V，将对人身构成危害，为此应尽量使工作接地极的电阻Rb 与接地故障电阻Re 之比满足下式要求：Rb/Re ≤50/(U0-50)≤0.29。

在道路照明设计中一般要求路灯基础接地电阻不大于10Ω，所以在可能条件下应尽量降低变电所低压侧中性点的接地电阻Rb，并应在每杆路灯的进线处将PE 线作重复接地。

3 结束语

对于道路照明，不同的接地型式应采用不同的防电击保护措施。TT 接地系统配电电缆采用的是四芯电缆，从投资成本上可以大大降低，同时采用的剩余电流断路器作为防护电器，灵敏度也大大提高。但海南地处潮湿地带，如果剩余电流断路器整定值不合理，会导致大面积停电，影响整个城市的交通安全，所以，道路照明接地型式及防电击措施应结合实际情况合理设置。