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谈室外照明 TT 系统应用

发布于：2022-09-20 09:14:20 来自：电气工程/电气工程原创版块 0 23

作者：徐华

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室外照明配电系统接地型式的选择

目前，室外照明配电系统的接地型式多采用TT系统或TN系统，当采用TN系统接地型式时（如图1所示），由于所有灯具的金属外壳都是通过PE线或PEN线互相连通的，TN系统采用断路器或熔断器作过电流保护时，特别是对于道路照明这种较长的线路，终端单相接地故障电流较小，断路器或熔断器很难兼作接地故障保护，当某一个灯具发生接地故障，其首端断路器拒动时，其故障电压可沿PE线或PEN线传至其他灯具上，在户外因无等电位联结很易导致电击危险，此时除短路保护和过负荷保护外，增设剩余电流保护可起到接地故障时有效切断电源的作用，但PE线使各灯具外壳连通，仍没有消除一旦电源没有切断时故障电压的互串。

采用TT接地系统时，电源侧与灯具端的接地是分开的，电源侧接地故障电压传不到灯具上，灯具侧各个灯具外壳单独接地互不连通，某一个灯具出现接地故障时，其故障电压也不会传到别的灯具上，在没有切断电源的情况下，故障电压仅局限于故障灯具，提高了安全性，因此户外灯具应优先选用TT接地系统。

TT 系统保护要求

GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》（以下简称 GB 50054 - 2011）对 TT 系统防电击防护要求主要是采用转化的 IEC 60364 标准，IEC 转化的标准GB / T 16895. 21 - 2020 / IEC 60364 - 4 - 41：2017《低压电气装置第 4 - 41 部分：安全防护电击防护》（以下简称 IEC 60364 - 4 - 41：2017）增加了采用过电流保护电器作故障防护的内容，其对 TT 系统有如下要求：

“411. 5. 1 由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，都应通过保护导体连接至这些可导电部分共用的接地极上。多个保护电器串联使用时，每个保护电器所保护的所有外露可导电部分，都要分别符合这一要求 ……

411. 5. 2 在 TT 系统中通常应采用 RCD 作故障防护。当故障回路的阻抗 Z _s 值足够小（见 411. 5. 4），且确保其值可靠又能保持稳定，也可选用过电流保护电器作故障防护 ……

411. 5. 3 采用剩余电流保护器作为故障防护时，应满足下列条件：

1）切断电源的时间符合 411. 3. 2. 2 或 411. 3. 2. 4的要求；和

TT 系统保护要求

> > > > 关于室外灯具共用接地问题

采用 TT 系统时，上述 IEC 60364 - 4 - 41：2017 第 411. 5. 1 条要求：“同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，都应通过保护导体连接至这些可导电部分共用的接地极上。”如果没按上述要求，外露可导电部分分别做接地极，这些外露导电部分不连通（如图 2 所示），此时如果仅有灯具 B 的 L 线发生接地故障，故障电流通过 R _A 和 R _B 流向电源，剩余电流动作断路器 RCBO 跳闸切断电源；如果灯具 A 的N 线发生接地故障、灯具 B 的 L 线发生接地故障，此时接地故障电流 I _d = I _d1 + I _d2 ，I _d 与 I _d2 的差值如果小于 RCBO 的剩余电流动作值，则 RCBO 拒动。

如果按照 IEC 60364 - 4 - 41：2017 第 411. 5. 1要求，把灯具 A 和 B 的外露可导电部分通过 PE 线连通，共用接地极（如图 3 所示），接地故障电流最后通过 N 线流经 RCBO，此时发生接地故障时，剩余电流保护不动作，但外露可导电部分通过 PE 线连通，相当于 L - N 短路，由于回路阻抗较小，过电流保护动作，也可切断电源。

图 3 中，如果单个灯或多个灯仅发生 L 线接地故障，RCBO 剩余电流动作可以切断电源；如果同时有不同灯具的 L 线和 N 线接地故障，则剩余电流保护不动作，过电流保护动作可以切断电源，此种情况需要满足 IEC 60364 - 4 - 41：2017 第 411. 5. 2 条和第 411. 5. 4 条的要求，采用过电流保护作接地故障保护，此时要求小于 32 A 的终端回路过电流保护在0. 2s 内切断电源，配电回路大于 32 A 时，过电流保护在 1 s 内切断电源。切断电源要满足 Z _s × I _a ≤ U ₀ ，回路阻抗 Z _s 要尽量小，才能使过电流保护器动作。假设 Z _s = 2 Ω，I _a ≤ 220 / 2 = 110 A，如采用 C 型脱扣曲线微型断路器作过电流保护，只能选用 10 A 及以下整定电流才能保证切断电源；如选用 16 A 的 C 型脱扣曲线微型断路器作过电流保护，就不能保证切断电源。由此可见，采用共用接地时，PE 线尽量与相线、中性线一同敷设。

> > > > 路灯故障防护措施

对于金属灯杆路灯，每个灯杆基础都可作为接地极，灯杆间距一般会大于 30 m，灯杆高度一般在8 ~ 12 m，干线在每个灯杆处分支接灯时，灯具固定不会产生过负荷，在分支线路截面减小处需要设置短路保护，如果分支线路保护电器采用断路器或熔断器作短路保护和接地故障保护（如图 4 所示），由于分支线路较短，需要选择合适的整定值并校验保护电器的灵敏性，否则终端接地故障电流较小，分支线路保护电器不能切断电源，同上述。另外，灯杆间距较大，各个灯杆基础接地可看成相互没有联系，而敷设一根 PE 线连通后，一旦某处故障没有切断电源，外露可导电部分连在一起也会造成故障电压互串。

路灯一般采用三相配电，在每个灯杆不同相做分支，假设灯具 B 和灯具 C 的相线发生接地故障，如果采用共用接地（如图 5 所示），会转化为相间短路，正常情况下相间短路保护电器应该切断电源。如果出现意外没有切断电源，会带来很大的安全隐患，若要减少相间短路发生的概率，每一相回路应单独敷设PE线。

如果不采用 PE 线把灯杆基础连通，在每个灯杆分支配电处采用剩余电流动作断路器作短路和接地故障保护，分支处采用非延时型剩余电流动作断路器，干线采用延时型剩余电流动作断路器（如图 6 所示），可以不用校验剩余电流动作断路器接地故障的灵敏性，各个灯杆基础互相独立，不用 PE 线连通，是一种可靠性和安全性比较高的方案；但分支剩余电流动作断路器较多，造价会略有增加，但与安全性相较，还是十分值得的。

对于户外照明终端回路的附加防护，IEC 60364- 4 - 41：2017 第 411. 3. 3 条要求：对于额定电流不超过 32 A 的移动设备，采用额定动作剩余电流不大于 30 mA 的剩余电流动作保护器。GB / T 16895. 28- 2017 / IEC 60364 - 7 - 714：2011 《低压电气装置第 7 - 714 部分：特殊装置或场所的要求户外照明装置》中增加了电话亭、公共汽车候车亭、广告牌、城市地图牌和类似装置的配套照明设备应该采用额定动作剩余电流不大于 30 mA 的剩余电流动作保护器作为附加保护。结合 TT 系统保护要求，室外照明末端回路增设剩余电流保护是必要的安全措施。

> > > > 草坪灯、埋地灯故障防护措施

对于户外的草坪灯、埋地灯等，每套灯具没有单独的接地极，采用局部 TT 系统，配电干线与分支线等截面，电源引出线在第一套灯具处接地后引出 PE线与后续灯具金属外壳连接，配电采用剩余电流保护器作接地故障保护，完全满足 IEC 60364 - 4 - 41：2017 第 411. 5. 1 条要求，此种情形与上文图 3 的分析一致，做法如图 7 所示。