厂区室外照明接地系统类型选择研究

摘要：通过对厂区室外照明接线系统中TT系统和TN-S系统的优缺点进行对比，分析了建筑物内接地系统对室外接地系统的影响，提出了厂区室外照明接地系统的选用方案，有助于实现厂区室外照明系统的安全、可靠运行。

关键词：TT系统;TN-S系统;接地;保护;选型

0    引言

当前国内用于厂区室外照明的接线系统主要有TT系统和TN-S系统，其中TN-S系统的应用更为普遍。为了积极响应社会发展对室外照明提出的更加安全、可靠、稳定的需求，研究厂区室外照明接线系统如何根据工程项目实际情况，合理选择TT系统或TN-S系统显得尤为重要。

1    厂区室外照明采用TN-S系统情况分析

室内与室外同时采用TN接地系统示意图如图1所示，在国内建筑物内普遍采用TN-S系统或TN-C-S系统，建筑内一般做等电位联结，所有设备金属外壳、金属管道等都连接于总等电位箱，然后与PE线相连。所以在建筑物内的人与用电设备的金属外壳处于等点位状态，一般不会发生设备漏电的电击事故。若室外照明也采用TN-S系统或TN-C-S系统，室外照明的PE线与室内变电所内PE线连接，如图1所示，设RB=4 Ω，室内某设备发生故障，故障电流20 A，室外照明设备外壳与大地的电压为Uf=IdRB=20×4=80 V>50 V，属于危险电压，存在较大安全风险。

因此，需要采取以下措施，防止故障电压通过PE线蔓延至室外：（1）在室外照明出线位置增加隔离变压器，详细做法及原理见王厚余先生的《建筑物电气装置600问》第7.9问;（2）降低PE线出现故障电流的概率，其方法为室外照明配电箱直接由变电所低压柜引出，室外照明配电PE直接引至变电所PE排;（3）及时切除PE线故障电流，其方法为将上一级过电流保护开关自动切断电源时间设置为0.4 s。

2    厂区室外照明采用TT系统情况分析

室内TN接地系统与室外TT接地系统示意图如图2所示，室内建筑物采用TN-S系统或TN-C-S系统，室外照明采用TT系统。从图2中可以看出，室内外PE线无连接，室内故障电压不可能传至室外电杆。当室外照明发生接地故障时，故障电流通过RA′、大地、RB后至变压器，故障电流较小，无法通过断路器的过流保护器进行保护。所有TT系统一般采用RCD进行保护，由于RCD一般灵敏度高，可以有效切断电源。考虑到室外电缆和设备本身存在一定的泄漏电流，所以室外照明RCD整定值一般设为100 mA。

3    TT系统与TN-S系统优缺点对比分析

TT接地系统优点：（1）采用剩余电流保护器对室外照明回路进行保护，灵敏度高，可以有效切除故障。（2）与TN-S系统相比，TT系统没有PE线，可避免PE线传导故障电压造成的间接触电事故。（3）与TN-S系统相比，节约PE线，节约一定工程造价成本。

TT接地系统缺点：（1）在山区地下水位低、土壤电阻率高地段，室外照明直接利用基础地脚螺栓作为接地极，接地电阻值无法满足要求，需单独对每个灯杆另设接地极，施工难度较大，成本较高。（2）TT接地系统电源系统接地与设备接地需分开，在某些情况下比较难做到，比如室外照明距建筑很近的情况。（3）TT接地系统比TN-S接地系统故障电流小，采用剩余电流保护器做接地保护，灵敏度高，既是优点又是缺点，因为降低了供电可靠性。在室外照明正常情况下，泄漏电流较大，如果剩余电流整定过小，误动概率较大，所以IEC标准提出“TT系统接地电阻足够小的情况下，切断供电保护可用熔断器”，不采用剩余电流保护器。

TN-S接地系统优点：接地故障电流比TT系统大，更有利于断路器或熔断器的过流保护切断故障电流。

TN-S接地系统缺点：（1）当室外照明线路较长、负荷分散，短路电流就较小，不足以在规定时间内切断故障电流，导致故障点危险电压危及人身安全。（2）存在故障电压随PE传导，存在故障电压蔓延的风险。

4    TT系统与TN系统兼容性分析

当前部分设计人员对由同一变电所供电室内建筑和室外照明，室内建筑采用TN接地系统、室外照明采用TT接地系统存在不兼容的疑问，这是由于设计人员对国内外规范IEC标准缺乏了解，没有掌握两者供电接地方式原理造成的。无论是从规范还是从原理方面分析，两者都可以共用于同一变压器。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）12.2.7条提出“应根据系统安全保护所具备的条件，并结合工程实际情况，确定系统接地形式。在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统有困难时，也可部分采用TT系统接地形式”。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）10.9.3条提出“安装于室外的景观照明中距建筑外墙20 m以内的设施，应与室内系统的接地形式一致，距建筑物外墙大于20 m宜采用TT接地形式。室外分支线路应装设剩余电流动作保护器”。

以上规范条文都说明，TT系统与TN系统是可以共用于同一变压器。如图2所示，由同一变压器引出的供电，其中室内供电采用TN系统，室外照明采用TT接地系统。室外照明无总等点位联结，室外照明设备外壳与室内PEN线没有导通，不存在传来室内故障电压的风险。室外照明的TT系统内发生接地故障时，故障电流通过RA′、大地、RB至变压器中性点，故障电流较小，不能用熔断器和断路器切断电源。在照明配电出线处安装漏电保护器，可以实现路灯接地故障的有效切除。这就实现了室内供电和室外供电的独立运行，互不干扰，有效提高了室内外供电的安全性。另外，室外照明一般都有灯杆基地，直接利用基础螺栓作为接地极，一般可以满足漏电保护器有效动作要求，极大节约了接地成本。

若室外照明采用TN系统，室内故障电压通过PEN线传递至室外路灯，而室外路灯无总等点位联结，人接触路灯金属外壳的电压Uf较高，一般大于50 V，存在安全风险。若室外照明采用TT系统则避免了室内故障电压通过PEN线传递至室外路灯外壳的风险。

5    结语

通过上述分析，TT系统和TN-S系统各有优缺点，厂区室外照明需根据项目的具体情况选用接地系统类型。

TT系统和TN-S系统两种均可选用的情况包括：室外照明供电距离较近，供电半径一般不大于300 m，且供电范围较集中，所有室外照明适合做共同接地体。鉴于“以人为本、安全第一”的原则，在两者均可选用的情况下，笔者更建议厂区室外照明采用TT接地系统。

建议采用TT系统的情况包括：（1）厂区土壤电阻率较低，接地良好。（2）室外照明供电距离较长，供电分散。

建议采用TN-S系统的情况包括：（1）在土壤电阻率高的山区。（2）室外照明距建筑物较近，电源系统接地与设备接地很难分开。

[参考文献]

[1] 王厚余.建筑物电气装置600问[M].北京：中国电力出版社，2013.

[2] 低压配电设计规范：GB 50054—2011[S].

[3] 王厚余.TT系统接地和防电击简析[J].建筑电气，2013（9）：3-5.

收稿日期：2020-02-06

作者簡介：肖泽丰（1985—），男，湖北武汉人，工程师，主要从事电力电气设计工作。