王一彬

(山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

?

Research on Grounding System for Outdoor Lighting

室外照明接地的研究

王一彬

(山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)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

室外照明系統(tǒng)的接地形式是采用TN系統(tǒng)還是TT系統(tǒng)，一直以來都是大家爭(zhēng)論的熱點(diǎn)，TN系統(tǒng)的PE線自中性點(diǎn)分支引出，發(fā)生對(duì)地過電壓時(shí)，設(shè)備絕緣承受的應(yīng)電壓較小，而TT系統(tǒng)的PE線引自就地的零電位接地極，設(shè)備對(duì)地絕緣較易受過電壓損害；在同一變壓器供電范圍的TN系統(tǒng)內(nèi)PE線都是連通的，任一處發(fā)生接地故障，其故障電壓可沿PE線傳導(dǎo)從而引起危害；而TT系統(tǒng)內(nèi)可視情況就地設(shè)置互不聯(lián)系的、單獨(dú)的接地極和PE線，消除或減少故障電壓的蔓延；TT系統(tǒng)可就地接地引出PE線，而TN系統(tǒng)則須自電源端引來PE線，因此TN系統(tǒng)設(shè)置PE線的投資往往較大。

1 TN接地系統(tǒng)

1.1 配電箱裝于建筑內(nèi)的TN接地系統(tǒng)

目前大多數(shù)的室外景觀照明電源都是引自室內(nèi)某個(gè)配電小間，而非直接引自變配電室，且大多數(shù)均在配電小間內(nèi)做等電位聯(lián)結(jié)。

圖1所示為TN-C-S系統(tǒng)，設(shè)備A安裝在建筑物內(nèi)，做了等電位聯(lián)結(jié)(MEB)，設(shè)備B為室外景觀照明燈具。故障電流Id按式(1)計(jì)算：

(1)

式中，RB為變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)接地電阻，RE為相導(dǎo)體在戶外接地故障時(shí)的基地電阻。

Id通過RB產(chǎn)生電壓降UN，即N點(diǎn)對(duì)地電位，如果UN>50V，將通過PEN、PE線傳到設(shè)備(A、B)的外露可導(dǎo)電部分，造成不安全因素，主要是設(shè)備B在戶外沒有等電位聯(lián)結(jié)，承受50V以上電壓可能造成電擊，因此要求：

(2)

由于

(3)

將(1)(2)式代入(3)式，得

整理后得：

(4)

式(4)即GB 50054-2011的第5.2.11條的規(guī)定。

為使UN≤50，應(yīng)采取的措施：

(1)采用TT系統(tǒng)，特別是無等電位的戶外設(shè)備，避免UN通過PE線傳遞到設(shè)備外殼。

(2)如用TN系統(tǒng)，應(yīng)盡量降低RB值，最好RB<2Ω。

圖1 TN-C-S系統(tǒng)

1.2 配電直接引自變配電室TN接地系統(tǒng)

如圖2所示，變電所分設(shè)接地的TN系統(tǒng)中，假定室外照明路燈桿處均采用自然接地體(燈桿外殼及基礎(chǔ)，PE線與外殼及基礎(chǔ)連接)作為接地裝置，但沒有設(shè)置MEB總等電位聯(lián)結(jié)。因?yàn)槭彝庹彰髀窡舻呐潆妼?dǎo)體纜截面一般不會(huì)超過50mm2，所以低壓接地故障回路可以僅考慮其配電線纜電阻而不考慮其電感。

圖2 變電所分設(shè)接地的TN系統(tǒng)

假定低壓處的額定相電壓U為220V，變壓器至室外照明燈具接地故障處的這段距離的相導(dǎo)體電阻為RL(導(dǎo)體截面為SL)，PE導(dǎo)線的電阻為RPE(截面為SPE)；室外照明燈具燈桿處的保護(hù)接地電阻為R1；變壓器中性點(diǎn)接地電阻為R2；在忽略部分阻抗(變壓器及母排)后，因?yàn)镽1+R2?RPE，則低壓接地處的故障電流I為：

(5)

室外照明路燈燈桿處預(yù)期接觸電壓U′為：

(6)

(7)

依據(jù)《電流通過人體的效應(yīng)》查表得知，147V對(duì)應(yīng)允許最長(zhǎng)持續(xù)通電時(shí)間約為0.1s，所以，當(dāng)采用TN接地系統(tǒng)配電而室外照明路燈燈桿處沒有設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)時(shí)，除了變配電所應(yīng)分設(shè)接地外，路燈回路必須裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，且保護(hù)器比須在0.1s以內(nèi)切除故障才能不對(duì)人身安全造成危害。

2 TT接地系統(tǒng)

如圖3所示，TT系統(tǒng)室外照明路燈燈桿處只有保護(hù)接地裝置，當(dāng)發(fā)生低壓接地故障后，在保護(hù)電器動(dòng)作之前，路燈燈桿處的預(yù)期接觸電壓U為：

(8)

因采用TT系統(tǒng)的室外照明路燈末端保護(hù)電器一般采用瞬時(shí)動(dòng)作型RCD，本文取其動(dòng)作時(shí)間為0.04s，依據(jù)《電流通過人體的效應(yīng)》查表得知，允許最大預(yù)期接觸電壓限值約為200V。于是U′<200V，即：

(9)

由式(9)可知，變配電室中心點(diǎn)接地電阻R2大小一旦確定，為使外照明路燈處的預(yù)期接觸電壓值不超標(biāo)，燈桿處的保護(hù)接地電阻R1必須滿足式(9)要求。若取R2=4Ω，則須R1=40Ω。

圖3 TT系統(tǒng)

3 結(jié)束語

為降低室外照明燈桿處的預(yù)期接觸電壓值，應(yīng)盡量減少PE導(dǎo)線的距離，通過對(duì)以上三種情況的 比較，室外照明最好采用TT系統(tǒng)，在室外照明燈桿處發(fā)生漏電的情況下，能夠最大限度地保障人身安全。

[1] 陳車，李蔚，劉敏.室外照明系統(tǒng)接地形式與接地電阻淺析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010(2).

[2] 曾碧陽(yáng). 景觀照明配電系統(tǒng)的剩余電流動(dòng)作保護(hù)探討[J].福建建筑，2011(11).

[3] 李良勝 戴文濤 李融巖.高/低壓接地故障對(duì)路燈配電系統(tǒng)的影響探討[J].建筑電氣，2012(12).

王一彬

碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ姎?，現(xiàn)供職于山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司。

Wang Yibin

對(duì)室外照明接地系統(tǒng)作了具體分析，并對(duì)采用TN、TT系統(tǒng)的室外照明方案做了比較，分析了各個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及危害，指出采用不同接地系統(tǒng)時(shí)電阻值的要求。

室外照明 接地系統(tǒng) TN系統(tǒng) TT系統(tǒng)