防止路燈漏電傷人的探討

摘要：分析了市政路燈低壓配電系統(tǒng)常見的保護(hù)接地方式以及存在的缺陷，闡述了正確選擇和裝設(shè)漏電保護(hù)器能夠彌補(bǔ)保護(hù)接地的不足，從而有效地防止人身觸電，并指出了在具體使用中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：路燈；觸電；保護(hù)接地；漏電保護(hù)器

中圖分類號：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）27-0124-02

市政路燈低壓配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)組成的一部分。路燈的金屬燈桿是導(dǎo)電體，而且分布在城鎮(zhèn)行人密集的街道兩旁。路燈的導(dǎo)線接頭、鎮(zhèn)流器等元件都安裝在燈桿內(nèi)。路燈運(yùn)行過程中，由于用電環(huán)境惡劣、線路老化、電纜接頭絕緣不良、整流器嚴(yán)重發(fā)熱、外力損壞、產(chǎn)品質(zhì)量等原因造成漏電，使路燈的金屬燈桿帶電，直接危及到行人的安全。因此，探討如何防止市政路燈漏電造成安全事故具有實際的意義。

一、路燈的保護(hù)接地

路燈的保護(hù)接地是為了保證人身和設(shè)備安全。將正常時不帶電而故障時可能帶電的路燈金屬燈柱及座箱等與地有良好的電氣連接。接地保護(hù)與接零保護(hù)統(tǒng)稱為保護(hù)接地，按照接線方式的不同，目前在市政路燈低壓配電系統(tǒng)中最常見的有TN接線和TT接線兩種方式。

1.路燈的TN接線系統(tǒng)

路燈的TN接線系統(tǒng)是指電源中性點直接接地，而將路燈金屬燈柱及座箱等通過保護(hù)線接到此接地點的低壓配電系統(tǒng)。依據(jù)中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）的不同組合，TN系統(tǒng)包括TN—C、TN-S—C、TN-S三種接線形式。

TN-C系統(tǒng)是指整個系統(tǒng)內(nèi)中性線N與保護(hù)線PE是合用的，三相四線制供電。保護(hù)中性線用PEN表示。路燈屬于氣體放電燈，是典型的非線性負(fù)荷，而且是三相不平衡負(fù)荷，其配電線路中含有較大的高次諧波電流。保護(hù)中性線PEN上通過較大的高次諧波電流時，將在PEN線上產(chǎn)生壓降，使得路燈金屬燈柱及座箱等在正常運(yùn)行時不可避免地帶有較高的電壓，這對安全運(yùn)行是很不利的。更為嚴(yán)重的是當(dāng)零線斷線時，零線斷線后面接零的路燈金屬燈柱及座箱等將會出現(xiàn)更高的電壓持續(xù)存在，直接威脅到行人的安全，而且還可能燒毀大量的路燈。因此，這種接線方式不適合路燈低壓配電系統(tǒng)。

TN-S—C系統(tǒng)是指系統(tǒng)的前一部分中性線N與保護(hù)線PE合為PEN線，而后一部分中性線N與保護(hù)線PE是分開的。它是TN-C系統(tǒng)的變通，但仍然帶有TN-C系統(tǒng)的缺陷，因此也不適合路燈低壓配電系統(tǒng)。

TN-S系統(tǒng)是指整個系統(tǒng)內(nèi)中性線N與保護(hù)線PE是分開的，三相五線制供電。TN-S系統(tǒng)使金屬燈柱始終處于“地”電位，解決了工作零線上電壓直接傳遞到路燈金屬燈柱上的問題，消除了金屬燈柱產(chǎn)生危險電壓的隱患，具有較高的電氣安全性。

路燈低壓配電系統(tǒng)的特點為：供電距離太遠(yuǎn)（一般是幾百米，甚至上千米）、負(fù)荷分散、行人多且觸及路燈金屬燈柱的可能性較大。采用TN-S系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，線路的保護(hù)裝置一般能夠可靠動作，切除故障；但是當(dāng)發(fā)生在線路末端而且是單相非金屬性接地故障時，由于供電線路長、阻抗大，再加上故障點接地電阻的影響，單相接地電流就比較小，常規(guī)的線路保護(hù)裝置可能無法快速切除故障。路燈金屬燈柱及座箱上就會長時間帶有危險電壓，并且這種“危險電壓還可能通過PE線傳遞到系統(tǒng)的所有路燈金屬燈柱及座箱等”，因此，還必須加裝防止觸電的其他措施。

在TN-S接線系統(tǒng)中，有的地方采用將每數(shù)根路燈金屬燈柱設(shè)置一組接地裝置的“措施”，以提高人身安全性，如圖1所示。

當(dāng)保護(hù)線PE斷線時，這相當(dāng)于在同一個系統(tǒng)中保護(hù)線PE斷線前的那部分金屬燈柱及座箱等采用保護(hù)接零（Ro和Re兩個接地電阻并聯(lián)后接到了中性點上，設(shè)備外殼接到保護(hù)線PE上），而保護(hù)線PE斷線后的那一部分金屬燈柱及座箱等變成保護(hù)接地。當(dāng)后者一相絕緣碰殼時，接地電流將受到接地電阻和中性點電阻的限制，致使保護(hù)裝置動作失靈，使故障不能迅速切除。同時，當(dāng)接地電流通過電源的中性點接地電阻時，在保護(hù)線PE上產(chǎn)生高電壓，使未發(fā)生故障的路燈金屬燈柱及座箱等都將帶有不允許的對地電壓，因此這種“措施”對人身并不絕對安全，關(guān)鍵的是運(yùn)行中的保護(hù)線PE不能斷線。

防止保護(hù)線PE斷線應(yīng)注意以下幾個方面：一是必須保證保護(hù)線有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，應(yīng)采用PE線與相線相同的導(dǎo)線截面。二是保證保護(hù)線連接的施工質(zhì)量，路燈金屬燈柱及座箱等與保護(hù)零線連接應(yīng)采用銅鼻子等可靠連接，不得采用鉸接。三是對路燈配電線路應(yīng)定期維護(hù)，發(fā)現(xiàn)缺陷立即處理。四是路燈接線柱應(yīng)鍍鋅或涂防腐油脂或經(jīng)過瀝青防腐處理。五是保護(hù)線上不能裝設(shè)熔斷器、開關(guān)等。

2.路燈的TT接線系統(tǒng)

路燈的TT接線系統(tǒng)是指電源中性點直接接地，而將路燈金屬燈柱及座箱等與各自的PE線分別接地，三相四線制供電。市政路燈低壓配電系統(tǒng)可以采用TN-S接線，也可以采用TT接線。但TT接線系統(tǒng)要求接地電阻不大于10歐，這在很多地區(qū)的人行道上一般較難滿足要求。當(dāng)然在土壤電阻率較低的地區(qū)，也可以考慮采用TT接線系統(tǒng)，如圖2所示（不含用虛線畫的Rc）。

當(dāng)一個路燈金屬燈柱發(fā)生漏電故障時，由于受到電源處接地電阻RO和燈柱接地電阻Re的限制，漏電電流Id較小，電路中的電流保護(hù)裝置可能不會動作，從而使漏電的路燈金屬燈柱長期帶電。電源處接地電阻RO一般為4歐，假設(shè)燈柱接地電阻Re也為4歐，電源相電壓Up為220V，則路燈金屬燈柱上的電壓Ud=ReUp/（RO+Re）=4×220/（4+4）=110V，這樣行人一旦觸及后通過人體（一般情況下人體的電阻為1000～2000歐）的電流值可達(dá)數(shù)百毫安，足以致人于死地。可見，安全性方面TT接線系統(tǒng)不如TN-S接線系統(tǒng)。因此，在路燈配電系統(tǒng)中較少采用TT接線系統(tǒng)。

中性線N重復(fù)接地就是增加圖2中用虛線畫的Rc，這樣燈柱接地電阻Re與重復(fù)接地電阻Rc經(jīng)過大地串聯(lián)后接到中性線N上，TT接線系統(tǒng)實際上就變成了TN—C接線系統(tǒng)。因此，TT接線系統(tǒng)中性線不能重復(fù)接地。

二、裝設(shè)漏電保護(hù)器

1.裝設(shè)漏電保護(hù)器的必要性

由上述分析可知，市政路燈低壓配電系統(tǒng)無論是采用TN-S還是TT接線，其安全可靠性方面還沒有達(dá)到令人滿意的效果。因此，為了防止人身觸電和由于漏電造成的種種危害，必須裝設(shè)漏電保護(hù)器。漏電保護(hù)器具有動作靈敏、切斷時間迅速的性能，可以有效地彌補(bǔ)接地保護(hù)存在的缺陷。漏電保護(hù)裝置還可以作為單相接地短路保護(hù)的后備保護(hù)。當(dāng)單相接地短路保護(hù)整定的不合理或因為供電距離太遠(yuǎn)，電纜截面太小，單相接地短路保護(hù)的靈敏度不夠等原因而拒動時，漏電保護(hù)裝置能夠迅速動作切斷故障線路。在TN-S和TT接線系統(tǒng)中，未裝漏電保護(hù)器時，如果發(fā)生接地故障情況，路燈金屬柱上可能會產(chǎn)生對人身有危險的接觸電壓；當(dāng)裝有漏電保護(hù)器之后，即使發(fā)生了接地故障，接觸電壓在還沒有達(dá)到危及人身生命時，漏電保護(hù)器就會立即切斷電源回路。由此可見，路燈配電系統(tǒng)裝設(shè)漏電保護(hù)后，可有效防止路燈漏電致人傷亡的事故。

2.選擇合適的漏電保護(hù)器動作電流和動作時間

在市政路燈低壓配電系統(tǒng)中，一般采用二級漏電保護(hù)，即分別在分配電箱和分支路開關(guān)箱中裝設(shè)漏電保護(hù)。動作電流和動作時間選擇應(yīng)考慮上下級保護(hù)協(xié)調(diào)配合。漏電斷路器的額定漏電動作電流（I△n）一般要大于系統(tǒng)正常漏電電流的2倍；額定漏電不動作的電流值一般應(yīng)選漏電動作電流值的二分之一。為了保證多級保護(hù)的選擇性，下一級額定漏電動作電流應(yīng)小于上一級額定漏電動作電流，各級額定漏電動作電流應(yīng)有級差1.2～2.5倍。動作時間上下級保護(hù)配合是：上級漏電保護(hù)器可返回時間要大于下級漏電保護(hù)器全分?jǐn)鄷r間。開關(guān)箱中的漏電保護(hù)延時動作時間一般不超過0.1秒；配電箱中的漏電保護(hù)延時動作時間一般不超過0.2～0.3秒。

室內(nèi)低壓配電系統(tǒng)開關(guān)箱中廣泛采用額定動作電流30mA、延時動作時間不超過0.1秒的漏電保護(hù)器。根據(jù)實測或相關(guān)資料顯示：路燈系統(tǒng)正常時泄露電流比室內(nèi)低壓配電系統(tǒng)大，因此路燈開關(guān)箱中漏電保護(hù)動作電流也要選擇大些，否則線路運(yùn)行中漏電保護(hù)器可能會經(jīng)常性的誤動作。

總之，漏電保護(hù)器具體的動作電流應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r整定，如接地電阻的大小、正常漏電電流大小、氣候等，應(yīng)保證漏電保護(hù)在發(fā)生人身觸電或泄漏電流超過允許值時能可靠動作；而在正常泄漏電流作用下不誤動。這樣既能保證行人的安全，又能防止供電中斷而造成不必要的熄燈。當(dāng)然要使漏電保護(hù)器在市政路燈低壓配電系統(tǒng)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，就必須保證接線正確。

3.保證漏電保護(hù)器接線正確

TN-S系統(tǒng)安裝漏電保護(hù)器時，應(yīng)注意線路中性線的正確接法，即工作中性線一定要穿過漏電電流互感器，而保護(hù)中性線則不能穿過漏電電流互感器。否則，將造成漏電保護(hù)器誤動作。

TN-S系統(tǒng)在干線上安裝漏電保護(hù)器時，工作中性線不可重復(fù)接地。如果工作中性線重復(fù)接地，部分正常負(fù)荷電流將流經(jīng)大地，對漏電保護(hù)器形成剩余電流而使其誤動作。

漏電保護(hù)器應(yīng)安裝在配電箱或開關(guān)箱靠近負(fù)荷的一側(cè)。如果接反，會導(dǎo)致電子式漏電保護(hù)器的脫扣線圈無法隨電源切斷而斷電，以致長時間通電而燒毀。

三、結(jié)束語

市政路燈低壓系統(tǒng)采用保護(hù)接地措施對人身安全起到了重要作用，而裝設(shè)漏電保護(hù)器只是彌補(bǔ)了保護(hù)接地的不足。漏電保護(hù)器雖然是一種很有效的觸電防護(hù)措施，但不能作為防止電擊事故的唯一措施，它只有與基本防護(hù)措施（保護(hù)接地、絕緣、屏護(hù)、安全電壓等）一起做好，才能最大限度地減少觸電傷亡事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家電力監(jiān)管委員會，電力業(yè)務(wù)資質(zhì)管理中心編寫組.電工進(jìn)網(wǎng)作業(yè)許可考試參考教材[M].北京：中國財政經(jīng)濟(jì)出版社，2012.

（責(zé)任編輯：王祝萍）