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探讨城市道路照明配电系统的接地方式

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：姜丰

[导读] 摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，在工程设计中，电气设计师根据工程类型选择不同的保护接地方式。

        海口市市政工程维修公司海南海口 570208
        摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，在工程设计中，电气设计师根据工程类型选择不同的保护接地方式。根据国际电工委员会规定的低压配电系统接地有IT系统、TT系统、TN系统三种方式，本文将三种接地方式的主要特点列出，详细阐述在道路照明工程中如何科学合理地进行选择，以达到安全可靠的同时兼顾经济性目的。
        关键词：道路照明；配电系统；线路保护
        1.概述
        随着中国城市化进程的加快，城市市区范围的不断延伸，做为城市重要的基础设施之一，道路照明设施遍布城市大街小巷，在美化城市环境和方便市民出行的过程中发挥着重要的作用。但是实现这一作用的重要前提是保证道路照明系统的用电安全，在我国，城市道路照明系统属于一类防护等级的用电设备，因为道路照明系统所安装的一些设备都是人们在行走过程中非常容易接触到的，一旦出现故障，人体与这些暴露在地表的照明设备接触就会发生触电，威胁到行人与车辆的安全，为国家和人民的生命财产带来安全隐患。本文就道路照明低压配电系统不同的接地方式进行探讨，以达到安全可靠的同时兼顾经济性目的。
        2.在探讨之前，我们先了解几个重要概念
        2.1电源侧中性点是指低压变压器的中性点，电源专指变压器；
        2.2 用电设备外壳包括配电箱柜、电动机及灯具、电热等其他设备的人员可接近的裸露的金属外壳。
        2.3 IT、TT、TN字母含义
        第一个字母表示电源端与地的关系：T-电源变压器中性点直接接地，I-电源变压器中性点不接地或有一点通过阻抗接地。
        第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：T-电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。
        3.低压配电系统的接地方式
        根据现阶段国际和我国普遍推广与使用的标准来说，城市道路照明低压供电系统的保护接地方式大概可以分为三类：IT系统、TT系统、TN系统，其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统方式。
        3.1 IT系统：
        IT系统就是电源中性点不接地，用电设备外壳（外露可导电部分）直接接地的系统。IT系统可以有中性线，但有专家强烈建议不设置中性线。因为如果设置中性线，在IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是IT系统。
        因无中性线引出，本系统只提供380伏民用电，220伏电器需经变压或单独引入专用电源。因供电连续性较好，本系统适用于短距离的电力炼钢、高等级手术室、矿井通风等场所，但不适用于需长距离供电及操作者可接触的设备距离较近的民用、建筑场所。
        3.2 TT系统
        TT系统是中性点直接接地的三相四线制系统中的保护接地方式。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外壳接地叫做保护接地。这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。
        道路照明工程中路灯钢杆的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地方式，路灯行业俗称单灯接地，也称TT系统。第1个符号“T”表示电力系统中性点直接接地；第2个符号“T”表示路灯金属钢杆通过接地体与大地直接联接，与系统如何接地无关。在TT系统中，负载的所有接地均称为保护接地。
        TT方式供电系统的特点如下：
        ①当路灯钢杆的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，因有接地保护，可减少触电的危险性。但低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属危险电压；
        ②TN 和TT 系统有一共同点，即保护动作的基本条件就是故障电流必须大于或等于保护电器的动作电流。

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当故障电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，还需增设漏电保护器；
        ③TT系统适用于接地保护很分散的地方。由于上述原因，我国在路灯施工中现已已很少使用这种接地保护方式。
        3.3 TN系统
        TN系统即电源中性点直接接地、设备外壳等可导电部分与工作零线相接的保护系统，称作路灯接零保护系统。TN接地系统接地故障保护的目的主要是防止人身间接触电，在我国和其他许多国家都被得到广泛的应用，根据其保护零线是否与工作零线分开可划分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式；
        3.3.1 TN-C系统：整个系统的中性线N与保护线PE是合一。设备外壳直接接工作保护零线（PEN），它将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为保护中性线PEN，同时承担保护和中性线两者的功能。
        TN-C方式供电系统一般只适用于三相负载基本平衡情况。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外壳等可导电部分。此时注意火线（L）与零线（N）要接对，否则外壳要带电。由于路灯配电系统三相负载很难平衡，所以现在已很少采用
        3.3.2 TN-C-S系统：TN-C-S系统是TN-C和TN—S的结合形式，系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的。在配电线路中，如果前部分是TN-C方式供电而下一部分采用TN-S方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出PE线。
        PEN线在区域总配电箱处永久分为工作零线N和专用保护线PE，设备外壳接PE线，此时PE线不得断开，N线可接入漏电保护器提高安全性；主要应用于分散居民用电及旧楼改造适用。
        3.3.3 TN-S系统：TN—S系统是我国现在应用最为广泛的一种系统（又称三相五线制）。整个系统的中性线N与保护线PE是分开的，在电源中性点工作接地，而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上。
        该供电电系统的特点如下：
        ①系统正常运行时，专用保护线上不带电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，电气设备金属外壳接零保护接在专用保护线PE上，安全可靠；②工作零线只用作单相照明负载回路；③专用保护线PE不断线，也不进入漏电开关；④在干线上使用漏电保护器，工作零线不可重复接地，PE线可重复接地，但不能经过漏电保护器；⑤TN-S方式供电系统安全可靠，适用于对安全要求较高的配电线路上。
        通过上述分析，TN-C-S供电系统是TN-C系统中一个临时变通的方法。当三相电力变压器工作接地情况良好，三相负载比较平衡时，该系统在施工用电实践中效果较好。当三相负载不平衡，路灯工程有专用的电力变压器时，宜采用TN-S方式供电系统。
        4.结束语
        城市道路照明配电系统接地方式应根据供电距离和道路形式合理选择，国家相关规范对城市道路照明的接地保护没有明确的要求，一般路灯低压配电系统供电距离不超过800m时，用熔断器或断路器兼作接地故障保护，并达到规定时，可采用TN-S接地方式，并用过电流保护电器作接地故障保护。
        当供电距离超过800m时，应校验保护灵敏性，当不满足要求时，应采用剩余电流保护电器作接地故障防护，考虑采用“TT接地方式+漏电保护”形式，比较容易达到规范要求，因为TN-S接地方式存在的问题正是TT接地方式优越之处。剩余电流动作保护电器作接地故障防护，为防止误动作，动作电流IΔn应大于正常泄漏电流2.5倍，剩余电流动作保护电器的动作电流整定值宜为100~500mA。
        城市道路照明配电系统无论选择是哪一种接地方式，都是保障人身安全、防止电击事故和保护设备安全运行的关键，一定要按照国家相关行业规定，正确地设置接地故障保护。
        参考文献：
        ［1］中华人民共和国住房和城乡建设部．城市道路照明设计标准：CJJ45—2015［S］．北京：中国建筑工业出版社，2015．
        ［2］中国航空规划设计研究总院有限公司．工业与民用配电设计手册［M］．4版．北京：中国电力出版社，2016．
        ［3］中华人民共和国住房和城乡建设部．低压配电设计规范：GB50054—2011［S］．北京：中国计划出版社，2011．