道路照明的接地故障保護(hù)和短路保護(hù)研究

摘要：隨著城市化的發(fā)展，如今人們對(duì)居住的城市有了更高的要求，作為市政公共標(biāo)準(zhǔn)配套設(shè)施的道路照明，也逐漸成為影響城市和交通安全的重要因素。因此，本文針對(duì)道路照明的接地故障保護(hù)和短路保護(hù)進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：城市道路照明；接地系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

一、城市道路照明設(shè)計(jì)時(shí)主要的接地方式

1.1 TN-S道路照明接地形式

城市道路照明系統(tǒng)的電源端直接接地，從配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)（電源端）引出中性線（N線）、保護(hù)線（PE線）至用電端。城市道路照明系統(tǒng)用電設(shè)備外露導(dǎo)電部分，接保護(hù)線（PE線）進(jìn)行保護(hù)，中性線（N線）與保護(hù)線（PE線）要嚴(yán)格分開。

1.2TT道路照明接地形式

城市道路照明系統(tǒng)電源端直接接地，城市道路照明系統(tǒng)用電端也直接接地。TT道路照明接地形式中，不是從電源中性線引出保護(hù)線（PE線）接城市道路照明系統(tǒng)設(shè)備外殼。TT道路照明接地形式中，為城市道路照明系統(tǒng)專門設(shè)置接地極，引出保護(hù)線（PE線）接城市道路照明系統(tǒng)設(shè)備外殼。

二、TN接地方式供電

如果實(shí)現(xiàn)TN-S接地方式，因?yàn)榫€路長(zhǎng)，末端的單相接地故障電流雖然可達(dá)幾百安，但斷路器的過流保護(hù)可能因靈敏度不夠而不能迅速切斷故障回路，故障電壓會(huì)沿著PE線傳輸?shù)较噙B的各處，受環(huán)境限制又不能實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)。而在潮濕環(huán)境安全電壓限值是25V（正常環(huán)境下是50V），危險(xiǎn)性很大。

三、TT接地方式供電

TT方式供電，配出的線路不含PE線，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分就在設(shè)備附近接地，接地故障電流雖將是更小，一般為安培級(jí)，但是可以選用帶有剩余電流保護(hù)功能的斷路器，其動(dòng)作電流一般為幾百毫安，可靠動(dòng)作。而且接地是在設(shè)備處實(shí)施，接地點(diǎn)的故障電壓不會(huì)傳輸?shù)狡渌彰髟O(shè)備上，安全性很高。TT接地方式對(duì)戶外供電裝置具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

四、TN接地方式供電，但采用帶剩余電流保護(hù)的斷路器

采用帶剩余電流保護(hù)的斷路器，雖也能解決接地保護(hù)的靈敏度問題，但無法解決故障時(shí)故障電壓沿PN線傳輸?shù)礁魈幍膯栴}，而且因無法實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)，無法解決接觸電壓對(duì)人身威脅的問題。

局部TT接地方式的具體做法供電電纜采用4芯，一般采用的截面為25、35mm2，電纜長(zhǎng)度一般不宜超過500m，有學(xué)者稱，1000m時(shí)正常的泄漏電流約30～50mA，根據(jù)剩余電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常泄漏電流2.5倍的要求，則在電纜長(zhǎng)度不超過500m時(shí)，動(dòng)作電流選100mA。這樣才能使剩余電流保護(hù)的額定不動(dòng)作電流（是額定動(dòng)作電流的1/2）大于線路正常的泄漏電流，避免了誤動(dòng)作的可能性，可不必校驗(yàn)其動(dòng)作的靈敏度。

每一路燈裝置設(shè)一根長(zhǎng)度為2500mm的50×50×5角鋼作為接地極。一般情況下，接地電阻估計(jì)約為30Ω（砂質(zhì)黏土）。

如果電纜長(zhǎng)度為1000m（此時(shí)須作電壓損失校驗(yàn)），由于泄漏電流增大，剩余電流保護(hù)的動(dòng)作電流可選300mA。下面例證，可說明電纜長(zhǎng)度還是不要超過500m為好。

在潮濕環(huán)境，人體的安全電壓限值是25V，如果動(dòng)作電流取100mA，此時(shí)照明設(shè)備的接地電阻必須小于25/0.1，即250Ω，30<250，因此是非常安全的。

具體的接地故障電流是難以確定的，然而通過準(zhǔn)確設(shè)定的動(dòng)作電流（此處為0.1A）將安全要求（25V、250Ω）反映出來，是一種具有典型意義的工程處理方法。

還應(yīng)注意的是斷路器應(yīng)選四極的。

五、短路保護(hù)

以上所述都是針對(duì)照明設(shè)備的接地故障保護(hù)，事實(shí)上，剩余電流保護(hù)對(duì)三相短路、兩相相間短路或L線與N線的單相短路是不起作用的，還要依靠斷路器的過流保護(hù)，因此還要校驗(yàn)短路保護(hù)的靈敏度。如果電纜長(zhǎng)了，末端單相短路電流有可能無法使斷路器的過流保護(hù)動(dòng)作。

如果照明電纜為4×35（銅芯），斷路器的長(zhǎng)延時(shí)脫扣電流為50A，瞬時(shí)脫扣電流為250A（5倍），那么要求末端的單相短路電流至少應(yīng)為325A（1.3倍

瞬時(shí)脫扣電流），根據(jù)筆者計(jì)算，電纜長(zhǎng)度不能超過440m（此時(shí)末端單相短路電流是330A）。計(jì)算條件是：變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量為200MVA，變壓器630kVA，D，y聯(lián)結(jié)，阻抗電壓4%，低壓母線80×8，銅，10m。如果照明電纜為3×35+1×16，電纜長(zhǎng)度不能超過280m（末端單相短路電流是326A）。這是因?yàn)殡娎|的電阻明顯地限制了短路電流。上述1.3是要求的靈敏系數(shù)。因此電纜應(yīng)選4芯等截面的。

根據(jù)同樣的條件計(jì)算，如果電纜為4×25，斷路器的長(zhǎng)延時(shí)為40A，瞬時(shí)為200A，那么要求末端單相短路電流至少應(yīng)為260A，經(jīng)計(jì)算，電纜長(zhǎng)度不能超過400m。

如果電纜為4×16，斷路器的長(zhǎng)延時(shí)為32A，瞬時(shí)為160A，那么要求末端單相短路電流至少應(yīng)為208A，經(jīng)計(jì)算，電纜長(zhǎng)度不能超過320m。

六、結(jié)論與意見

8.1當(dāng)?shù)缆氛彰鞑捎肨N-S系統(tǒng)時(shí)，只有部分照明配電線路不是太長(zhǎng)（800m以下）、且配電電纜截面達(dá)到25mm2以上時(shí)，才可以采用短延時(shí)過電流脫扣器兼作接地故障保護(hù)；當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，可以搭配RCD作道路照明接地故障保護(hù)

8.2當(dāng)?shù)缆氛彰鞑捎肨T系統(tǒng)時(shí)，可直接搭配RCD作道路照明接地故障保護(hù)。

8.3道路照明配電系統(tǒng)選用TT系統(tǒng)相對(duì)于TN-S系統(tǒng)更能保證用電安全。

8.4采用RCD，其動(dòng)作電流整定值（IΔn）應(yīng)能夠避免正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)作。應(yīng)根據(jù)實(shí)際的配電線路長(zhǎng)度、路燈數(shù)量，經(jīng)過計(jì)算或?qū)崪y(cè)其泄露電流IL值，來確定RCD的動(dòng)作電流整定值（IΔn）。

參考文獻(xiàn)：

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：CJJ45—2015[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

[2]低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50054—2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].4版.北京.中國(guó)電力出版社，2016.

（作者單位：廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司）

作者簡(jiǎn)介：蔣勇波（1982.10.21），性別：男，籍貫：廣西全州，民族：漢，學(xué)歷：大學(xué)本科，職務(wù)：電氣工程師，研究方向：市政電氣。