淺析路燈接地保護系統(tǒng)的安全應(yīng)用

許偉民

（國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司 福建晉江 362200）

淺析路燈接地保護系統(tǒng)的安全應(yīng)用

許偉民

（國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司 福建晉江 362200）

本文簡述路燈接地保護系統(tǒng)的安全應(yīng)用，分析對比路燈TT接地系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)的的特點，對實際工作中選擇應(yīng)用的建議等內(nèi)容，以供參考。

路燈系統(tǒng)；TT接地系統(tǒng)；TN-S系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

隨著城市化建設(shè)的步伐快速邁進，新的城市道路不斷涌現(xiàn)，舊路也進行瀝青化或擴寬改造，各種造型新穎的景觀路燈、LED燈等都粉墨登場，給城市道路帶來光明，為繁華的夜市增色不少，然而全國各地由于路燈漏電而引發(fā)的事故時有發(fā)生，我們做為“路燈人”應(yīng)該好好反思一下美麗燈光后面是否存在致命安全隱患？

我們都知道，人體通過30mA以上的交流電流就可能有生命危險，所以規(guī)程對安全保護有明確的相關(guān)規(guī)定。按照《城市道路照明設(shè)計標準》（CJJ45-2006）道路照明配電系統(tǒng)的接地形式宜采用TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)，按照《城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程》（CJJ89-2012）規(guī)定，TT系統(tǒng)必須安裝漏電保護裝置，TN-S系統(tǒng)要求發(fā)生單相短路時保護要可靠動作。現(xiàn)對這兩種接地系統(tǒng)進行簡單分析。

1 采用TT接地系統(tǒng)的路燈

以前采用4芯電纜的路燈都算是采用TT接地系統(tǒng)（變壓器中性點與路燈桿分別接地），隨著道路的改造已改用5芯電纜的TN-S接地系統(tǒng)（變壓器中性點與燈桿接地相連并與零線分開）。TT接地系統(tǒng)按規(guī)程規(guī)定應(yīng)該加裝漏電保護器，由于各種原因，路燈電纜及路燈設(shè)備存在不同程度的泄漏電流，安裝漏電保護裝置后常常造成保護動作，以致使路燈回路無法送電。

路燈采用TT接地系統(tǒng)，即使每根燈桿的接地都達到規(guī)程要求的4Ω，當發(fā)生接地單相短路時，其短路電流只有220/（4+4）= 27.5A。以前供電半徑都在1500m以上，400W高壓鈉燈由A、C相承擔(dān)，這樣每相最大負荷電流約為（400+40.5）/（220×0.85）× （1500÷35÷2）=52.8A，短路電流比負荷電流還小很多。

路燈漏電有兩種情況：

（1）燈桿內(nèi)熔絲座后的電源對燈桿短路，熔絲能否及時熔斷取決于熔絲質(zhì)量和短路電流的大小。

若采用比《城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程》更為嚴格的要求，150W及250W配用4A熔絲，400W配用6A熔絲，按規(guī)范要求，短時電流要達到熔絲額定容量的4倍以上，即只要短路電流達到24A，就能確保6A的熔絲可靠熔斷，但這與熔絲的質(zhì)量有一定的關(guān)系，我們曾試驗讓2A的熔絲通過10A以上的電流，熔絲長時間不會熔斷。

（2）路燈出線主電纜至燈桿內(nèi)的熔絲前對燈桿短路，控制柜的保護不能可靠動作。

由于短路電流小，出線保護不管使用熔絲保護還是單極空氣開關(guān)，都很難確保單相短路后，保護能夠及時跳閘。供電半徑前段路燈桿單相短路電流大，保護配置合理時可以動作，后段單相短路電流小，保護不易動作。如果保護配置不合理即選用的容量過大時，甚至不可能動作，這樣當發(fā)生單相觸桿短路時，燈桿一直帶電，存在觸電傷亡的危險。所以規(guī)范才要求這種接地方式應(yīng)采用漏保裝置，但采用這種裝置又難以保證路燈的運行，實在是兩難呀。

對于已經(jīng)建成的路燈，一時又難以整改的，提出下列建議：

（1）全面檢查TT接地系統(tǒng)的路燈出線保護的容量配置是否過大，按照實際負荷進行配置，并進行短路電流測試，配置合適保護容量的單極空氣開關(guān)或熔絲，雖不能保證保護瞬時動作，但至少應(yīng)做到延時保護動作。所有線路保護容量經(jīng)試驗確定后，繪圖存檔，以后在維護過程中不得隨意更換不同容量的電氣設(shè)備。

（2）考慮縮短供電半徑，這樣負荷電流就少了，選用出線保護的容量就可以小一些，這樣保護動作的可靠性會好很多。再者，如此長的供電半徑其末端電壓降一定超過規(guī)范壓降不得少于10%額定電壓的要求。

2 采用TN-S系統(tǒng)的路燈

采用5芯電纜的TN-S系統(tǒng)，若供電半徑過長，也只有應(yīng)供電半徑縮短在800m以內(nèi)。采用鋁芯35mm2的電纜，其主回路導(dǎo)體電阻國標0.868Ω/km，PE線1.91Ω/km。考慮到每桿還留有余量，總的供電半徑按900m計。相保電阻R=（0.868+1.91）×0.9=2.5 （Ω），短路電流Id=220/2.5=88（A）。若按典型設(shè)計，主車道配400W高壓鈉燈，A、C兩相跳接，輔道配150W，接B相。路燈間距35m，供電半徑內(nèi)約23桿路燈。400W高壓鈉燈的鎮(zhèn)流器功率按40.5W計，Ij=P/（Ucosφ）=（400+40.5）/（220×0.85）=2.4（A），單相400W負荷約12桿，Ij=24×12=28.8（A）。

（1）燈桿內(nèi)熔絲座后的電源對燈桿短路，熔絲能夠熔斷。

如果是半徑在800m內(nèi)，燈桿內(nèi)熔絲通過88A的短路電流會立即熔斷，曾經(jīng)特殊路燈供電半徑太長，超過1500m，供電末段燈桿發(fā)生單相短路，短路電流數(shù)值不大，只有35～50A，基本上能保證6A熔絲熔斷。

（2）路燈出線主電纜至燈桿內(nèi)的熔絲前對燈桿短路，合理的出線保護能確保保護可靠動作。一般C型單極空開其瞬時脫扣為（5～10）In，這樣C100單極空開要500A電流才能瞬時跳閘，延時100s動作也需150A以上電流，100A的電流是永遠都不會動作。而現(xiàn)有路燈負荷電流加上單相短路電流值才100A，這樣的電流是永遠都不會動作。以施耐德iC65單極空開為例，其曲線如圖1所示。

針對單極空開的配置問題，提出下列建議，供參考：

圖1

（1）C型單極空開瞬時動作倍數(shù)過大，考慮用B型單極空開（其瞬時動作電流3～5In），其曲線如上圖，但市場上較少。最好能與廠家配合生產(chǎn)一種適合路燈TN-S接地系統(tǒng)的單極空開，比如施耐德IC60LMA系列單磁式斷路器沒有延時脫扣（如圖2），只要將其瞬時脫扣從12In制作為1.5In，或者將B型單極空開的瞬時動作初值減小至1.5In，就能基本上解決此問題。經(jīng)多方聯(lián)系，梅蘭日蘭的廠家生產(chǎn)出B型單極空開，并將短路電流調(diào)至最低3In.可購買一些進行試運行。

圖2

（2）即便找不到合適的單極空氣開關(guān)，也要更換為額定電流與負荷電流一致的單極空開，這樣單相短路可在1～2min內(nèi)斷開，延時跳閘也比不跳閘好。

（3）如果上述方法經(jīng)實踐都不好用，就只能考慮在PE線加裝電流繼電器來控制接觸器的動作了。這樣發(fā)生單相短路時，接觸器三相電源斷開，比使用單極空開或熔絲的停電范圍擴大了一點，為確保安全也是值得的。

3 接地保護系統(tǒng)安全運行的其它防范措施

3.1 熱塑頭問題

由于燈桿內(nèi)的空間較小，要塞進8個35mm2的電纜，2個16mm2的電纜，還有兩三個熔絲座，就顯得很擠，一般在接完線或檢查后，就將電纜頭往里塞，不好檢查是否存在電纜頭對燈桿的短路問題，若將燈桿內(nèi)的電纜接頭加裝熱塑處理，即可防止電纜接頭接觸燈桿造成短路。

3.2 施工問題

現(xiàn)在敷設(shè)路燈電纜是整條路一起敷設(shè)，有的職工認為將相鄰變壓器的PE線連在一起接地電阻會更小，于是將相鄰路燈變的供電末端PE線壓接在一起。這樣做存在一定的安全隱患，一旦一根燈桿發(fā)生漏電，如果該控制柜的出線保護沒有動作，不但該支路的路燈桿都帶電，而且會使得鄰近變壓器PE線相連的路燈都帶電，如果整條路PE線都連在一起，那就整條路的路燈桿都帶電，這樣就極易擴大了危險范圍。

我們現(xiàn)在每個燈桿都有接地極，供電半徑內(nèi)的接地電阻只有1Ω多，不需要將不同路燈變PE線相連就遠小于規(guī)范要求。這樣做，以后零線斷線觸桿故障時會增加查找難度，測量電纜絕緣的安全措施也不好做，綜合考慮還是各個路燈變的PE線斷開較好。

建議將相鄰變壓器的供電末桿路燈內(nèi)的A、B、C、N、PE線都斷開，并扎在一起對示區(qū)別，做為備用。這樣配用的連接電纜兩端在燈桿內(nèi)都有斷開點，如果只一個斷點，萬一該桿短路起火，仍會影響到另一臺變壓器。

4 將接地保護安全運用到路燈系統(tǒng)中

（1）新設(shè)計的路燈要嚴格控制供電半徑，按規(guī)范要求進行短路電流計算，若用35mm2的鋁芯電纜，供電半徑控制在800m以內(nèi)（不同負荷、不同電纜應(yīng)相應(yīng)變化），確保一旦發(fā)生短路時能夠產(chǎn)生足夠大的短路電流。如果供電半徑過長應(yīng)注明原因，如電力公司不能提供搭接電源，這時應(yīng)做好以后整改的準備，如敷設(shè)相關(guān)的管道，以便條件成熟后增加變壓器。

（2）對已建設(shè)的路燈變供電半徑過長應(yīng)列入整改計劃，盡快整改。

（3）對出線保護配置不合理，單相短路時不動作，存在較大安全隱患的，應(yīng)立即著手整改。

（4）不合理的施工問題應(yīng)立即糾正，存在問題立即整改。

（5）采購質(zhì)量較好的熱塑頭。

5 結(jié)束語

將工作遇到的問題總結(jié)出來，并提出上述參考工作方法，希望能起到拋磚引玉的作用，讓大家一起來思考路燈的安全運行問題，讓城市照明運行得更安全可靠。

[1]《城市道路照明設(shè)計標準》（CJJ45-2006）.

[2]《低壓電氣設(shè)計規(guī)范》（GB50054-2011）.

[3]《城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程》（CJJ89-2012）.

TU856

A

1673-0038（2015）46-0167-02

2015-11-1

許偉民（1972-），男，中級電氣工程師，本科，主要從事電氣技術(shù)及管理工作。