談室外景觀照明設(shè)計(jì)中的兩種接地系統(tǒng)

施沅岑

摘要：景觀照明是一種渲染氣氛、美化城市的的裝飾性照明，充分運(yùn)用光線的強(qiáng)弱變幻、色彩搭配、強(qiáng)光照射等產(chǎn)生奇妙的景觀，使城市建筑物在黑夜降臨之后能滿壁生輝、光彩奪目。城市景觀亮化的照明載體十分豐富，包括城市道路、重要建筑、商業(yè)中心、名勝古跡、城市園林、娛樂場(chǎng)所等公共場(chǎng)合和公共設(shè)施，配合 LED 燈具花樣將燈光與城市建筑融為一體，照亮城市街道，勾勒建筑的輪廓，可以充分渲染城市夜景，體現(xiàn)城市魅力，為城市夜空環(huán)境提供新的視覺體驗(yàn)，提高現(xiàn)代化城市的社會(huì)文化水平和藝術(shù)觀賞氛圍。作為標(biāo)志人類文明的一種宣傳性照明，景觀照明可提升城市藝術(shù)形象，反映一座城市經(jīng)濟(jì)繁榮的程度，它同時(shí)又折射出城市的科技水平和文化底蘊(yùn)，為區(qū)域發(fā)展帶來(lái)巨大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。因此，探究景觀照明系統(tǒng)的接地方式非常有必要，本文主要闡述了兩種接地方式，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：室外景觀照明;接地系統(tǒng);TN-S ;TT

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 16-2008）10.9.3條第3款“裝于室外的景觀照明中距建筑物外墻20m以內(nèi)的設(shè)施，應(yīng)與室內(nèi)系統(tǒng)的接地形式一致，距建筑物外墻大于20m宜采用TT接地形式”。此規(guī)定中“20m”這個(gè)距離概念的內(nèi)涵值得研究。其實(shí)“20m”這個(gè)距離的由來(lái)包含了很多理論和實(shí)踐的內(nèi)容。眾所周知，要想使兩個(gè)接地體間相互獨(dú)立，互不影響，需要相距至少20m遠(yuǎn)（實(shí)際是對(duì)于3kV、6kV、10kV中壓系統(tǒng)而言）。有很多人都只知道“20m”這個(gè)數(shù)值，但不一定人人都明白它的真正含義并合理使用。兩個(gè)獨(dú)立接地體間要求的距離與其電壓的高低、能量的大小甚至頻率的高低、以及接地體的形式、土壤電阻率的大小等諸多因素有關(guān)。必須根據(jù)具體情況，按其實(shí)際需要確定距離的遠(yuǎn)近，不一定是20m。

1 TN-S 系統(tǒng)

在室外景觀照明燈具的接地系統(tǒng)中，第一個(gè)字母代表電源的帶電導(dǎo)體與大地的關(guān)系，第二個(gè)字母代表電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分與大地的關(guān)系。

1.1 TN-S 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在 TN-S 系統(tǒng)中，T 表示電源的一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)上的一點(diǎn)）與大地直接連接，N 則表示外露導(dǎo)電部分通過(guò)與接地的電源中性點(diǎn)的連接而接地。

1.2 TN-S 系統(tǒng)的原理

TN-S 系統(tǒng)燈具接地示意圖如圖 1 所示。在室外景觀照明中，目前常用 TN-S 系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，PE線和 N 線分開。燈具的外露導(dǎo)電部分通過(guò)與接地的電源中性點(diǎn)的連接而接地，除對(duì)地泄露電流外，PE 線基本不通過(guò)電流，也不帶電位[2]。

1.3 TN-S 系統(tǒng)接地的局限性

在 TN-S 接地系統(tǒng)中，若景觀照明配電箱置于室內(nèi)，且與室內(nèi)照明共用一個(gè)配電箱，有可能會(huì)將室外的故障電壓經(jīng) PE 線傳導(dǎo)至室內(nèi)，若室內(nèi)無(wú)等電位聯(lián)結(jié)或沒做好等電位聯(lián)結(jié)，人體一旦觸碰到室?guī)щ娫O(shè)備外殼，就會(huì)造成觸電事故。

2 TT 系統(tǒng)

TT 配電系統(tǒng)回路內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)，故障回路內(nèi)金屬導(dǎo)體還串聯(lián)有電源側(cè)的系統(tǒng)接地 RB和電氣裝置的保護(hù)接地 RA兩個(gè)接地電阻，見圖 2。

此 TT 系統(tǒng)故障回路阻抗比 TN 系統(tǒng)的故障回路阻抗大很多，所以其故障電流較小。又因室外景觀照明 TT 系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)裝置的動(dòng)作特性應(yīng)符合下式的要求：

其中，RA為外露可導(dǎo)電部分的接地電阻與保護(hù)導(dǎo)體 PE 線的電阻之和，Ω; Ia為保護(hù)電器及時(shí)、自動(dòng)切斷故障回路的動(dòng)作電流，A。由上式可知，保護(hù)電器保護(hù)動(dòng)作的條件是，當(dāng)外露導(dǎo)電體對(duì)地電壓達(dá)到或超過(guò) 25 V 時(shí)，保護(hù)電器應(yīng)動(dòng)作。此時(shí)的故障電流 Id應(yīng)大于保護(hù)電器的動(dòng)作電流 Ia。故 TT 系統(tǒng)多采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器作接地故障保護(hù)，因其動(dòng)作電流較?。?一般以 100 m A 為宜） ，一般比故障電流小得多，所以其靈敏度較高。

室外景觀照明特點(diǎn)如前述，負(fù)荷點(diǎn)較分散，環(huán)境條件較差，配電半徑大，且燈具形式多樣，要求每個(gè)燈具處均做接地裝置幾乎不可能。故在室外景觀照明的 TT 接地系統(tǒng)內(nèi)，由同一接地保護(hù)電器（ 一般為剩余電流動(dòng)作保護(hù)器） 保護(hù)的外露可導(dǎo)電部分，應(yīng)用保護(hù)線連接至共用的接地網(wǎng)上。

TT 系統(tǒng)配電回路外（ 非本回路） 發(fā)生接地故障時(shí)，由于 TT 系統(tǒng)電源端不引出專用 PE 線與外露可導(dǎo)電部分相連接，所以故障電壓并不會(huì)像 TN 系統(tǒng)那樣隨 PE 線四處傳導(dǎo)。因此室外景觀照明接地系統(tǒng)若采用 TT 系統(tǒng)可不考慮此種間接接觸電擊事故。

3 TT 系統(tǒng)與 TN-S 系統(tǒng)比較

3.1 投資成本

局部 TT 系統(tǒng)照明回路中的燈具就地接地引出 PE線，而 TN-S 系統(tǒng)則需自電源端引來(lái) PE 線，若室外照明回路中首盞燈具距離較遠(yuǎn)，且此種情況較多時(shí)（一般景觀專業(yè)會(huì)讓電氣專業(yè)將配電箱放置于隱蔽區(qū)域，造成供電距離較遠(yuǎn)），TN-S 系統(tǒng)中設(shè)置 PE 線的投資成本往往會(huì)較高。

3.2 保護(hù)電器

對(duì)室外景觀照明而言，無(wú)論采用 TN-S 系統(tǒng)還是局部 TT 系統(tǒng)，均應(yīng)裝設(shè) RCD 做接地保護(hù)。

3.3 設(shè)備絕緣

TN-S 系統(tǒng)的 PE 線自中性線分支引出，發(fā)生對(duì)地過(guò)電壓時(shí)，設(shè)備絕緣承受的電壓較小;而局部 TT 系統(tǒng)的 PE 線引自照明回路首個(gè)燈具的接地極，為零電位，設(shè)備對(duì)地絕緣較易受過(guò)電壓損害。

3.4 安全性

在同一變壓器供電范圍的 TN-S 系統(tǒng)內(nèi)，PE 線是連通的，任意一處發(fā)生接地故障，其故障電壓都可沿PE 線傳導(dǎo)至他處而引起危害。在局部 TT 系統(tǒng)內(nèi)，因?yàn)檎彰骰芈返?PE 線和電源的 PE 線分開，所以能有效消除或減少故障電壓的蔓延。

另外，在局部 TT 系統(tǒng)的應(yīng)用中，若配電回路從配電箱到燈具的管材為連續(xù)且不間斷鋼管，則極有可能形成隱性 TN-S 系統(tǒng)，產(chǎn)生室內(nèi)配電箱 PE 線→室內(nèi)配電箱外殼→鋼管→室外燈具外殼→室外燈具 PE 線電流通路，同樣會(huì)對(duì)室內(nèi)造成觸電隱患。對(duì)此，筆者建議從以下兩方面解決。

（1）引至室外景觀照明的室內(nèi)部分線路，采用暗敷設(shè)，并使用不導(dǎo)電的 PC 管。

（2）引至室外景觀照明的配電線路不由室內(nèi)配電箱直接引至室外燈具，而是經(jīng)室外的手孔井后再引至室外燈具配電，一方面切斷了鋼管導(dǎo)電的連續(xù)性，一方面方便室外照明回路的檢修

3.5采用TT系統(tǒng)的接地做法

每條配電支路必須設(shè)漏電保護(hù)。每條配電支路單設(shè)一條獨(dú)立的PE線，毎一盞燈的金屬桿應(yīng)與PE線連接（對(duì)PE線的接地電阻大小無(wú)要求）。當(dāng)每條支路的斷路器過(guò)載保護(hù)整定電流可以不大于20A時(shí)，則宜使其PE線的接地電阻不大于10Ω，便可利用斷路器的過(guò)載保護(hù)，兼作TT系統(tǒng)接地故障短路保護(hù)的后備保護(hù)，更安全。當(dāng)配電支路需要的供電容量較大，斷路器的過(guò)載保護(hù)整定電流必須大于20A時(shí)，斷路器的過(guò)載及短路保護(hù)，便不能兼做TT系統(tǒng)的接地故障保護(hù)，對(duì)其接地電阻值也就無(wú)要求了。

4總結(jié)

本文主要闡述了兩種景觀照明系統(tǒng)的接地，并進(jìn)行了對(duì)比分析。無(wú)論是哪種接地系統(tǒng)，均應(yīng)該配置保護(hù)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]周洪濤，吳旭陽(yáng).嚴(yán)寒地區(qū)居住小區(qū)夜景照明適老化設(shè)計(jì)研究[J].建筑與文化，2021（05）：31-32.

[2]宋高風(fēng).智能化系統(tǒng)在景觀建設(shè)工程中的應(yīng)用研究——以福州高新區(qū)創(chuàng)業(yè)園中央綠化帶景觀建設(shè)工程為例[J].居舍，2021（12）：108-109.

[3]段衛(wèi)文，趙旋宇，李家琪，胡永紅，余凌，李濤.牽引頂升法在斜拉橋景觀照明施工中的應(yīng)用[J].建筑電氣，2021，40（04）：63-68.

[4]常曉杰.貫穿景觀照明工程建設(shè)全周期的光污染防治研究[J].照明工程學(xué)報(bào)，2021，32（02）：151-153.

[5]伍林芳，王明鎖，薛萬(wàn)紅.景觀照明智能控制裝置的研發(fā)與應(yīng)用[J].電世界，2021，62（04）：39-41.

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