探析户外灯具的接地形式

何艳婷

摘要：在我国快速发展的过程中，户外的灯具在不断地增多，户外灯具的接地形式主要有TN系统和TT系统。通过对两种接地系统接地故障的分析计算，得出两种接地形式应用的条件和具体的接地措施。建议无论采用那种接地形式，均在灯具处设30mA剩余电流保护作为主保护。对于不能在灯具处设剩余电流保护的场所，需要根据情况对灯具采用遮拦或外护物防护、双重或加强绝缘、特低电压供电等措施，这样才能最大限度地保障人体接触到户外灯具时的安全。

关键词：剩余电流动作保护器；路灯；安全电压；TN系统；TT系统

城市道路照明系统是城市基础设施重要的组成部分，直接关系到城市道路交通安全和城市安防建设，在城市经济、文化方面发挥着重要作用。但是城市道路照明一般在户外，容易受到风雨雷电侵袭引起设施老化，以及施工工艺水平的影响，导致电气设备载流部分的绝缘损坏。由于设施量分散，巡检量大，且多偶发性，要做到及时发现难度相当大。为了确保城市道路照明设施正常运行和人民群众的生命财产安全，必须高度重视并做好照明系统的保护接地。

1 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電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。

2户外灯具的接地形式

2.1户外路灯采用TN接地系统存在的问题分析

（1）过去TN接地系统中均采用接零保护，即将金属灯柱及座箱等与系统的PE线或PEN线相接，此时若发生接地故障，其接地电流Id=U/Zo，其中Zo为相-零回路阻抗，对于路灯常用的小截面电缆，其值一般为1Ω/km左右。故理论上Id可达到百安培。但实际上如果故障点发生的不是金属性接地故障，接地点的接地电阻难以预测。故障点如果不熔焊，可能产生电弧、电火花，其具有很大的电阻，使故障接地电流大幅降低，这样保护电器不能动作或延迟很久才动作。另外，故障点的电弧、电火花温度可能很高，易引燃附近的可燃物，存在电气火灾隐患。故线路的保护装置也很难可靠动作。灯柱及座箱上会长时间带有危险电压，并且这种电压还可能通过PE线或PEN线传到系统的所有灯柱和座箱。从某种意义上讲，其危及的面会更广。（2）采用TN接地系统时，所有的路灯或其他的户外照明装置的外壳都是通过PE线而相互连通的，而PE线又是与电源侧相连的，当户外的某一灯具或电源侧发生接地故障时，故障电压可沿PE线传导至其他与PE线相连的所有设备及装置（包括路灯）的外壳上，户内与PE线相连接的装置外壳虽然也带故障电压，但由于户内的等电位联结，人体可同时触及的可导电部分电位差很小，可以保证在触及带故障电压的设备外壳时不触电；户外照明装置处于无等电位联结场所，此故障电压与地面零电位的电压差形成接触电压，如果该接触电压高于50V（考虑到户外可能存在的潮湿环境，应取25V），是不安全的。

2.2 TT形式的问题分析

①只用导线与接地装置和照明设备外露可导电部分连接，这种接地形式可以最大限度避免触电的风险，提高线路的安全性和可靠性。②当照明设备发生外露可导电部分带电，回路阻抗较大，不能使用断路器或者熔断器瞬时过电流作为接地故障保护，而是使用剩余电流作为接地故障保护。③由于城市道路照明系统安装在市政道路上，线路比较长，则泄漏的电流比较大，如果整定值比较小，很容易造成线路误动作，因此必须确定整定值范围。④每一个漏电保护装置要求每个月都要进行测试。以厦门为例，全市有近500台控制箱，每月检查一遍，这个工作量非常大，在城市道路照明系统应用的时候也是需要考虑的问题。⑤从理论上TT系统还是较适用于无等电位联结的户外场所。3）世上没有最好的接地系统，应根据情况选用合适的接地系统。

路灯由于在户外，遇到的情况复杂多变，如雨/雪天气等，因此路灯分支回路的正常泄漏电流随环境的变化也在不断变化。各地的实际情况不尽相同，应以实测值为准。需特别注意的是，对于TN、TT系统，之所以建议在每一路灯处安装IΔn=30mA的RCD，是因为要保证每一路灯的剩余电流不超过30mA。当剩余电流超过30mA时，不管是正常的泄漏电流还是故障的泄漏电流，都会对人体造成伤害。因此，即使是正常的泄漏电流超过30mA，也需要此处的RCD进行分断。仅靠电源处的RCD作接地故障保护或断路器兼作接地故障保护分断远不如每个灯具处安装的RCD可靠，会受到很多因素的影响。

3结语

户外灯具的接地形式现在还没有一个定论，户外灯具在各种环境下的正常泄漏电流也没有权威可信的数据可依据。建议对于电话亭、候车亭、广告牌等类似的配套照明设备设30mARCD作为附加保护，户外每一路灯处设置RCD作为接地故障主保护，电源处根据一般原则选择TN、TT接地系统后，设置断路器或RCD作为接地故障的后备保护。

参考文献：

[1]余悦兰.谈户外照明装置的接地故障保护[J].建筑电气，2003，22（5）：11-16.

[2]城市道路照明设计标准：CJJ45—2015[S].

[3]低压配电设计规范：GB50054—2011[S].

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）