城市道路照明TT系统中电气装置的电击防护设计方法

周进兵

【摘要】 TT系统是城市道路照明配电常用的形式之一。正确使用TT系统可以保障人身安全、防止电击事故和保护用电设备。本文对TT系统在城市道路照明配电中的应用进行分析，解释了路灯照明采用TT系统具有接地保护安全可靠、经济合理的优点.

【关键词】 接地型式 剩余电流 接地故障 RCD（漏电保护器）

一、 引 言

从2005年开始，我国城市建设飞速发展，城市道路照明发生了巨大的变化，路灯总数成倍增长。由于城市道路照明线路长，负荷分散. 户外环境差，室外直接觸及行人的可能性大，因此安全尤为重要。对于接地故障而言，由于线路长，故障电流较小，远端的接地故障对于供电电源处的保护装置不能及时反应，做好城市道路照明工程的接地保护，保障市民的人身安全成为一项非常重要工作。

二、TT系统和工程实例表

1. 定义：

TT 系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

2 .TT配电系统示意图

道路沿线引入10KV高压电源线路进入室外路灯箱式变电站，由箱式变电站分配至各道路的路灯控制箱，由路灯控制箱给每盏路灯供电，设置RCD1，RCD2两级接地故障保护，各级设有各自的接地极，见图1。

3.工程实例表

三、路灯配电线路的接地故障保护

1. 额定漏电动作电流I△n的计算方法

路灯配电采用TT系统时，三相平衡分布的路灯回路的正常最大泄漏电流理论值为

I△=IX1+IX2+IX3，与实测数据接近。干线采用RCD1作接地故障保护，末端灯具采用RCD2作为接地故障保护。RCD额定漏电动作电流的优选值为额定漏电不动作电流的2倍，根据“GB 13955-2005-5.7.5 RCD的额定剩余不动作电流应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍”，得到公式：I△n=2*I△n0 ；I△n0≥2*I△得出I△n≥4*I△=4*（IX1+IX2+IX3）即：I△n≥4*（IX1+IX2+IX3）

式中：

I△： 剩余电流（流过剩余电流动作保护装置主回路电流瞬时值的矢量和，用有效值表示）；

I△n： 额定漏电动作电流（制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余动作电流值，在该电流值时，剩余电流保护装置应在规定的条件下动作）；

I△n0： 额定剩余不动作电流（制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余不动作电流值，在该电流值时，剩余电流保护装置在规定的条件下不动作，额定剩余不动作电流的优先值为0.5 I△n） ；

Ix1；为各灯具正常泄漏电流、对于单相回路的路灯而言，灯具总泄漏电流即为各灯具泄漏电流之代数和。对于路灯干线为三相配电且均衡分布，其泄漏电流之矢量和Ix1基本为0。

Ix2：各灯具引接线正常泄漏电流，单相灯具的引接线正常泄漏电流可查得，三相配电回路，可认为其矢量和Ix2为0。

Ix3：干线正常泄漏电流。正常泄漏电流可查得。

2. 末端灯具RCD2的选择

单套灯具的引接线RCD2的额定漏电动作电流I△n≥4*（IX1+IX2）=4*（0.11mA+15m*52mA/1000m）=3.56mA，单套灯具的引接线正常泄漏电流可查表1得为52mA/km .所以RCD2的 I△n可以选择30mA。

3.干线RCD1的选择

干线RCD1的额定漏电动作电流I△n≥4*IX3 =4*26mA=104mA。根据RCD的制作规格（优选值），I△n取值为300mA、500mA等，建议取值为500mA。

4. RCD1和RCD2选择性的分级保护

末端灯具处RCD2（0.1s动作）作时间上的配合时，干线RCD2的分断时间可取0.4s动作。满足“GB 13955-2005-5.7.4 在采用分级保护方式时，上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于2s。上一级剩余电流保护装置的极限不驱动时间应大于下一级剩余电流保护装置的动作时间，且时间差应尽量小。”的要求，为了从动作时间方面来满足上、下级间配合满足动作选择性要求，避免出现越级跳闸造成大面积停电故障。

四、TT系统的保护接地

1.若接地故障发生在灯具开关RCD2（I△n =30mA）之后（参见图1）应符合下式的要求：

Ra *I△n≤50V 式（1）；得出Ra ≤50V/ I△n =50V/0.03A=1666Ω 式（2）

2.若接地故障发生在灯具开关RCD2之前、干线开关RCD1（I△n =500mA）之后的外露可导电部分（参见图1），应符合下式的要求：RA*I△n≤50V 式（3），得出RA≤50V/ I△n =50V/0.5A=100Ω 式（4）

3.综合式（2）式（4）结果可得，若同一回路设置了上级RCD1和下级RCD2接地故障保护后，实际工程对保护接地电阻值的要求宽松，很容易满足接地电阻值的要求.分别设置接地体Ra和RA可避免接地故障电压沿PE线蔓延，并且供电电缆可采用四芯，比五芯电缆为节省投资。也满足“GB 50054-2011-5.2.14 TT系统中，配电线路内由同一间接接触防护电器保护的外露可导电部分，应用保护导体连接至各自的接地极上。当有多级保护时，各级应有各自的接地极”的要求。

五、结论

从安全性方面考虑，TT系统将各级电气设备的金属外壳直接接地，故障不会蔓延，能够有效的保护用电设备和防止触电，不会大面积灭灯，安全性较高；从经济方面分析，TT系统配电线路不需要PE线，减少了配电线路的投资。因此笔者认为供电半径长的城市道路照明工程优先选择TT系统。

参考文献

[1]《低压配电设计规范》GB 50054-2011.

[2]《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-2008.

[3]《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2011.

[4]《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB13955-2005.