Research on Grounding System for Outdoor Lighting

王一彬

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 250101)

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Research on Grounding System for Outdoor Lighting

室外照明接地的研究

王一彬

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 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論的熱點，TN系統(tǒng)的PE線自中性點分支引出，發(fā)生對地過電壓時，設備絕緣承受的應電壓較小，而TT系統(tǒng)的PE線引自就地的零電位接地極，設備對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線傳導從而引起危害；而TT系統(tǒng)內(nèi)可視情況就地設置互不聯(lián)系的、單獨的接地極和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)，設備A安裝在建筑物內(nèi)，做了等電位聯(lián)結(jié)(MEB)，設備B為室外景觀照明燈具。故障電流Id按式(1)計算：

(1)

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

Id通過RB產(chǎn)生電壓降UN，即N點對地電位，如果UN>50V，將通過PEN、PE線傳到設備(A、B)的外露可導電部分，造成不安全因素，主要是設備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，應采取的措施：

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

(2)如用TN系統(tǒng)，應盡量降低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，PE線與外殼及基礎連接)作為接地裝置，但沒有設置MEB總等電位聯(lián)結(jié)。因為室外照明路燈的配電導體纜截面一般不會超過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體電阻為RL(導體截面為SL)，PE導線的電阻為RPE(截面為SPE)；室外照明燈具燈桿處的保護接地電阻為R1；變壓器中性點接地電阻為R2；在忽略部分阻抗(變壓器及母排)后，因為R1+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期接觸電壓U′為：

(6)

(7)

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

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接地裝置，當發(fā)生低壓接地故障后，在保護電器動作之前，路燈燈桿處的預期接觸電壓U為：

(8)

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

(9)

由式(9)可知，變配電室中心點接地電阻R2大小一旦確定，為使外照明路燈處的預期接觸電壓值不超標，燈桿處的保護接地電阻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期接觸電壓值，應盡量減少PE導線的距離，通過對以上三種情況的 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，2010(2).

[2] 曾碧陽. 景觀照明配電系統(tǒng)的剩余電流動作保護探討[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，高級工程師，研究方向為建筑電氣，現(xiàn)供職于山東同圓設計集團有限公司。

Wang Yibin

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

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