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为什么户外道路照明接地型式应选用TT系统而不是

作者:易发游戏 来源:本站原创 日期:2020-01-06 14:32 点击: 

  户外道路照明为夜间交通正常运行提供了重要保障,同时也是社会经济、文化和居民生活水平提高的需求,有时户外道路照明在夜间变成了一道靓丽的风景线。户外道路照明的目的是在夜间给机动车辆及行人提供必要的亮度,同时提供的照明质量符合行驶要求。保证实现这些功能的前提是安全用电,安全用电和很多因素有关,比如设计、施工、维护等。本文主要探讨户外道路照明的接地型式对其安全用电的影响,回答为什么户外道路照明接地型式应选用TT系统而不是TN系统,也就是回答户外道路照明采用TN系统存在哪些问题和如果户外道路照明采用TT系统如何设置配电线路保护这两个问题。

  我国户外道路照明接地型式最早采用TN-C系统,这种接地型式已经被国家规范明令禁止用在户外道路照明中。TN-C系统中N线和PE线合并为一条PEN线,TN-C系统对于道路照明会存在一些不安全因素。对于道路照明采用三相四线制进行配电时,或多或少存在一定程度的三相不平衡,使得PEN线中有电流通过。同时,气体放电类光源会使线奇数倍的谐波,由于谐波的存在会使PEN线中电流增加。这种两种情况都会使PEN线中电流变大。

  对于TN-C系统的PEN线要和灯具金属外壳、灯杆金属外露可导电部分相连接,这样就造成了在正常运行下这些外露可导电部分对地带电位,更不要说故障情况下。如果对地带的电位大于人体安全电压就可能对行人造成电击事故。

  后来大家逐渐认识到道路照明接地型式采用TN-C系统存在的不安全因素太多,所以用TN-S系统取代了TN-C系统。TN-S系统相比TN-C系统是把N线和PE线分开,这样将近似零电位的PE线与灯具金属外壳、灯杆金属外露可导电部分相连接,正常情况下不会存在电击危险。但是,当发生某些故障的情况下,TN-S系统仍然无法做到安全用电。

  (1)在TN-S系统配电回路中如果某干线(相线)发生接地故障,由于大地故障阻抗较大造成故障电流较小,不足以使电源处保护装置动作,使得故障长期存在。此时在系统的接地电阻上会产生故障电压,该故障电压会沿着PE线传导到道路照明外露可导电部分上,该故障电压超过人体安全电压时,可能会发生电击事故。对于10kV变电所中高压设备保护接地与低压系统接地共用一个接地系统时,高压侧发生故障时,也可能会导致发生类似事故。户外道路照明产生上述问题原因在于没有等电位联结。

  (2)道路照明的配电线路一般较长,在线路末端发生接地故障时,其接地故障电流较小。在TN-S系统中配电线路首端采用断路器或者熔断器兼做接地故障保护时,很难在规范规定5s时间内切断故障电路。

  通过上述分析可知,道路照明应该严禁采用TN-C系统,选择TN-S系统也不是合理选择。同时在配电线路较短情况下选择TN-S系统也不是最佳选择。

  户外道路照明采用TT系统,系统接地与保护接地是相互独立、互不关联的,防止TN系统中沿着PEN线或者PE线传导危险故障电压的发生,这对于户外道路照明没有等电位联接情况下,TT系统比TN系统更加安全。

  对于配电线路较长导致末端接地故障电流较小的问题,在TT系统中可以采用剩余电流动作保护器(RCD)来解决,一般剩余电流动作器的整定值都不大于1A,即使在长的线路也能满足要求。有人提出说采用RCD可能会造成误动作,发生这种情况恰恰是因为没有合理选择RCD的整定值的原因。RCD的整定值应该不小于2.5~3倍正常情况下线路泄露电流,根据照明配电线路的长短,一般RCD的整定值可以取值为100mA到500mA之间。同时,为了避免一些瞬时性故障导致RCD切断电源,影响道路照明,应该设置一定的延迟时间。

  可能有人问TN-S系统中安装RCD也可以解决配电线路长末端发生接地故障不动作的问题,是可以解决。但是TN-S系统比TT系统多了一根PE线,造价上去了,还是解决不了PE线可能会传导故障电压的危险。

  该条文对道路照明的接地电阻提出了要求。对于路灯大部分是金属杆,有良好的接地条件,同时TT系统对接地电阻要求也不高。对于RCD取值为100mA,也就是故障电流Ia达到100mA时动作,根据上述公式计算可得RA为500Ω,500Ω还是比较容易得到的。

  最后,通过上述分析总结一下。道路照明采用TT系统比TN-S系统有以下优点:消除了PE线可能会传导故障危险电压发生电击事故;TT系统采用RCD进行保护,动作灵敏性高,但是需要合理设置RCD整定值以避免误动作;TT系统比TN-S系统省了一根PE线,造价低。

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