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【摘 要】结合新版GB50054-2011《低压配电设计规范》探讨道路照明接地形式及间接接触防护措施,分析不同接地形式的特点及存在的问题,唤起大家对道路照明间接接触防护的重视,给道路照明配电设计提供参考.
【关 键 词】道路照明；间接接触防护；接地形式
1.引言
随着本市城市建设的发展,特别是新区的启动,城市道路照明规模也不断扩大,大量的照明装置在新建的广场、街道、公园、道路、居住小区都随处可见,与人们生活的环境密切相关.因此,道路照明装置的用电安全性及配电可靠性,是一个不可忽视的重要问题.
很多人在讨论TT还是TN-S接地形式的安全性,也在讨论在灯头加漏电开关还是熔断器,但是忽略了线路上的问题,现在路灯供电距离都很长,一个回路超过500米很常见,有的甚至能达到1000米,有没有考虑如何对末端单相接地短路电流进行保护呢?甚至一些设计师仅关注电压降问题,对路灯间接接触防护根本不考虑.由于道路照明装置用电情况的特殊性,其接地故障保护值得引起更多的关注和思考.
2.道路照明间接接触防护措施及接地形式
路灯由于暴露于户外、常受风霜雨雪的侵蚀,负荷分散、线路长、泄漏电流大,又属于Ⅰ类电击防护等级的设备,其金属灯杆及构件、壳体常处于人体容易触及的范围.当发生接地故障而使金属灯杆及构件、壳体带电时,人体与之接触将招致电击,而危及人身安全.这方面的案例已经很多,造成人员伤亡、赔偿、追究责任的事件屡见不鲜.
怎样撰写道路照明本科论文
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根据新版GB50054-2011《低压配电设计规范》5.2.1条间接接触防护措施为：
（1）采用Ⅱ类设备；
（2）采取电气分隔措施；
（3）采用特低电压供电；
（4）将电气设备安装在非导电场所内；
（5）设备不接地的等电位联结.
在使用Ⅰ类设备.预期接触电压限制为50V的场所,当回路或设备中发生带电导体与外露可导电部分或保护导体之间的故障时,间接接触防护电器应能在预期接触电压超过50V且持续时间足以引起对人体有害的病理生理效应前切断该回路或设备电源.
城市道路照明配电系统的接地形式主要是从间接接触电击防护的角度来考虑,其中,自动切断电源是通常普遍采用的保护方法.
CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》6.1.9条规定,道路照明配电系统的接地形式宜采用TN-S系统或TT系统.目前当地主管部门还未统一这方面的做法,现行两种接地形式都有在使用.本文分别讨论在不同接地形式下路灯的间接接触防护.
3.道路照明TN-S接地形式
TN-S接地形式是把工作中性线N和专用保护线PE严格分开,采用它的优点是：当系统正常运行时,专用保护线上没有电流,只是工作中性线上有不平衡电流.PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上,安全可靠；其缺点是路灯设于户外,易遭受雷击,沿PE线可能把高电位引入配出电源的建筑物,也可能把电源侧的故障电压传导至路灯从而造成人身伤害事故.
由参考文献【4】及中国航空工业规划设计研究院任元会老师有关《城市道路照明配电系统接地方式和配电线路保护的探讨》文献的要点,本文按常用的情况来设定几种参数进行通用分析,按照《工业与民用配电设计手册》（第三版）P154～P163表4-21、表4-24、表4-25等提供的计算方法来计算接地故障电流,得出下面两个表格供大家参考.
这篇论文来自:http://www.sxsky.net/yixue/010176068.html
道路照明由一台SCB-9-10/0.4kV,200kVA,D,Yn-11（Uk等于4.5%）箱变供电.箱变内带3m长TMY-4（40×4）低压母线.箱变到路灯控制箱干线为YJV-1/0.6KV-4x35+1x16.系统短路容量Sd等于300MVA.
根据GB50054-2011《低压配电设计规范》6.2.4条规定：
Iset1≥IC（1）
Iset3≥Krel3Iset1（2）
Idmin≥1.3Iset3（3）
式中：Idmin——照明线路预期短路电流中的最小短路电流,A.
Iset1——断路器长延时过电流脱扣器整定电流,A.
IC——照明线路计算电流,A.
Iset3——断路器瞬时过电流脱扣器整定电流,A.
Krel3——断路器瞬时过电流脱
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表一TN-S系统不同规格（YJV）铜芯电缆的单相接地短路电流（A）
电缆规格mm2配电线路长度（m）
4005006007008009001000
5x1616413211094837466
4x25+1x162031631361171039182
5x25253203170146128114103
4x35+1x1622317915012911310191
5x35349281236203178159143
表二TN-S系统用断路器时符合公式（3）规定的Iset1/Iset3最大允许值
电缆规格mm2配电线路长度（m）
4005006007008009001000
5x16≤25/125------
4x25+1x16≤25/125≤25/125-----
5x25≤32/160≤25/125≤25/125----4x35+1x16≤32/160≤25/125-----
5x35≤50/250≤40/200≤32/160≤25/125≤25/125--
通过上面计算表格可知,只要电缆截面与电缆长度满足对应的选择关系,就可以认为配电回路能满足接地故障保护灵敏性的要求,并得出以下结论【4】：
a.线路长度在500米以下时,断路器可以满足短路保护（TT系统能满足除接地故障外的短路保护）,TN-S系统能兼作接地故障保护；线路长度在800米以上时,基本上不能满足保护要求.
b.能满足保护要求的,也是靠加大电缆截面才能达到.
c.采用TN-S系统,加大电缆PE线截面,比加大相线截面更有效,如用1（5x25mm2）比用1（4x35+1x16mm2）电缆的接地故障电流明显要大.
d.建议线路长度在500m以上时,采取分区配电,增设路灯配电箱.
如上可知：当道路照明的配电线路不很长,用断路器兼作接地故障保护,经计算能符合GB50054-2011规定时,可以采用TN-S接地方式.
值得注意的是,由推倒公式：
RB≤0.29RE（正常干燥场所）【1】
RB≤0.13RE（潮湿场所）
式中RB——TN系统中所有PE线并联的接地极的接地电阻,Ω；
RE——不与PE线相连接的装置外导电部分与大地间的最小接触电阻,Ω.
因RE是随机值,难以对其规定一个安全限值.从防电击考虑,应尽量降低变压器中性点接地电阻RB值,有专家建议电源系统接地电阻小于2Ω较好.同时降低金属电杆的接地电阻值,如在保护线（PE）上多做重复接地.在路灯设计实践过程中,通常的做法是：当采用TN-S接地形式时,在每杆路灯下打一根50mmx50mmx5mm、长度2500mm的角钢接地极,将PE线与金属灯杆及构件、灯具外壳、灯杆基础内钢筋、人工接地极等连接成一个整体.
我们可以根据表中提供的数据,依据路灯配电箱的配电距离,选择适当的截面和配电方式来整定断路器,以满足间接接触防护保护的要求.
4.道路照明TT接地形式
在TN-S系统中,当道路照明的配电线路较长,线路末端（按最不利因素考虑）发生接地故障时,其接地故障电流比较小；配电线路首端的断路器采用瞬时过电流脱扣器兼作接地故障保护时,很难保证按GB50054-2011《低压配电设计规范》的规定,在5s内切断故障电路.
近年来,许多业界专家和学者对室外道路照明配电系统的接地形式进行了很深入的分析和讨论,认为“道路照明的间接接触防护保护及有关的接地形式最好采用TT接地形式”【2】,笔者对此表示赞同.
TT接地形式是将电气设备的金属外壳直接接地,因而可以减少触电的危险性,采用它的优点是更安全,缺点是其故障电流小,不能用熔断器或断路器的瞬时过电流脱扣器兼做接地故障保护,而应使用剩余电流保护器作接地故障保护（GB50054-2011《低压配电设计规范》5.2.18条）.此时,其保护灵敏度更高；但由于户外潮湿等因素,如果线路过长,其泄漏
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