道路照明采用TT 接地系统的故障保护分析

蔡浩然

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

随着我国城市化进程的发展，市政照明作为市政公共标准配套设施之一，其供电安全和故障保护措施受到日益高度的重视[1]。在道路建设项目中，照明系统具有供电线路很长，负荷分散的特点[2]。路灯多为金属灯杆，且与不特定人群有频繁接触，一旦灯杆漏电，将有可能发生触电事故，因此，合理设置照明配电系统的故障保护极为重要。

1 道路照明接地形式的选择

道路照明故障保护的设置方式与系统的接地形式密不可分[3]。低压照明系统的接地形式包含TT、TN、IT 系统。已有大量研究表明，IT、TN-C、TN-C-S 接地方式不适用于市政照明系统[4，5]，且《城市道路照明设计标准（CJJ 45—2015）》[6]第 6.1.8 条已规定，道路照明配电系统应采用TT 系统或TN-S 系统。在TT 系统中，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。鉴于TT 系统拥有安全、可靠性比较高的特点[7]，本文针对某市政道路采用TT 系统的故障保护进行工程实例分析。

2 工程实例分析

2.1 计算条件

根据某市政道路的建设条件，经设计，该工程的照明系统如图1 所示，采用TT 接地系统，以2#回路进行分析，系统的路灯配电如图2 所示。

图1 某道路照明系统

图2 照明采用的TT 接地系统

表1 短路计算

2.2 保护分析

不同的故障类型，应选用不同的保护方式；针对相间短路、相零短路和过负荷等故障或不正常的运行状态，可在QF1～QF4 选用微型断路器进行保护。当选用B 型脱扣特性的断路器时，瞬时脱扣范围为3～5In，为满足保护要求，根据《低压配电设计规范（GB 50054—2011）》[7]的第 6.2.4 和 6.3.3 条，有：

式中：IB-回路的计算电流；Ik.min-线路末端的最小短路电流；In-B型脱扣特性断路器额定电流。由式（1）、（2）知，对保护设备进行选型和整定时需同时考虑线路负荷和短路电流，因此，参考文献[8]表9.4 的电缆参数，对图1 中1～4#回路的负荷计算和短路计算结果如表1 所示。

根据表1 的计算结果，选用4 个供电回路均可选用In=25A的断路器可满足选型要求。

间接接触保护：当TT 系统发生碰壳故障时，如图2 所示TT系统的接地故障回路阻抗如下：

式中：Rph为相线阻抗，其中 2# 照明回路 Rph=0.502Ω；RA、RB分别为电源工作接地电阻和路灯保护接地电阻。大量实践经验表明，系统沿供电线路通长敷设一条φ12 热镀锌圆钢作为水平接地体，RB一般不大于 4Ω，根据文献[9]，RA通常不大于 4Ω，取 RA=RB=4Ω。

此时，接触电压Ua和故障电流Ik0为：

式中：U0为系统单相电压，取220V。由于故障电流Ik0远小于断路器的可靠动作电流断路器不跳闸，而接触电压Ua高达103.5V，此时人体一旦接触灯杆，将遭受电击。因此针对间接接触保护，需增设瞬时动作的剩余电流保护装置（RCD），防止触电事故发生。RCD 整定时，应考虑躲开线路正常运行时的最大泄露电流，避免误动作，同时保证足够的灵敏度。

根据文献[8]表11.7-16，35mm2聚乙烯绝缘电缆的泄漏电流为33mA/km，同时在所有路灯的导线分接头处、灯具处均有泄露电流，分别按1mA 和0.1mA 考虑，因此，正常运行时2#照明回路的固有泄露电流为：

由于 RCD 的动作电流 IΔn应大于正常泄露电流 IΔ0的 2 倍[8]，而 RCD 的剩余不动作电流的优选值为因此 0.5IΔn≥2IΔn⇒IΔn≥4IΔn=211.2mA，可选取 RCD 的额定电流为 0.5A。

3 结语

通过对某工程实例应用进行分析，市政照明在采用TT 接地系统的情况下，使用微型断路器配合剩余电流保护装置（RCD），可有效实现供电线路的短路保护和防触电保护，但保护性能仍受供电线路长度的影响较大。针对不同的情况合理选择设备参数，严格执行相关规范标准，在电气设计工作中至关重要，实现对城市道路照明系统的合理设计，最大限度发挥其在城市发展建设中的重要作用。