（山东省冶金设计院股份有限公司 山东莱芜 271104）
摘要：目前,在道路照明配电系统设计和施工中,由于经济因素和习惯做法等各种原因,存在着一些不合理因素。论文针对道路照明工程接地的做法和配电线路保护等问题进行了探讨和分析,提出了不同接地方式下可能存在的问题和解决方法。
关键词：道路；照明接地；系统；若干问题
1 道路照明接地系统分析
依据《城市道路照明设计标准》（CJJ45—2006），道路照明配电系统的接地形式宜采用 TN-S 系统或 TT 系统，金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及控制箱屏等的外露可导电部分，应进行保护接地，并应符合国家现行相关标准的要求[1]。
1.1 TT接地系统
TT 接地系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统。道路照明中常规的做法是配电线路全线敷设一根 40m×4m 的镀锌扁钢作为 PE 线，每座路灯杆基础旁打角钢接地极（L50m×5mm，L=2.5m)，并在路灯线路的始、末端及分支处增设角钢接地极，将 PE 线与金属灯杆、箱变外壳、灯具外壳、基础内地脚螺栓、穿线钢管和人工接地极连成一个整体。
1.2 TN- S接地系统
TN-S 接地系统是电源中性点直接接地时电器设备外露可导电部分通过零线接地的接零保护系统。工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开，系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上。道路照明中常规的做法是每座路灯杆基础旁打角钢接地极（L50mm×5mm，L=2.5m，并在路灯线路的始、末端及分支处增设角钢接地极，将 PE 线与金属灯杆、箱变外壳、灯具外壳、基础内地脚螺栓、穿线钢管和人工接地极连成一个整体.
2 配电线路电缆截面和断路器的选择
在设计和施工中，存在一些电缆截面选择过大造成浪费或过小不能满足电压降要求及断路器灵敏度校验等问题，配电线路电缆截面和断路器的选择应结合负荷大小、配电线路长度等各种因素综合考虑。在道路照明配电系统设计中，存在着仅按照导体计算电流选择电缆的现象；事实上，供电线路长且负荷较大时，线路电压降损失的校验十分有必要，由于气体放电灯具可能产生谐波电流，设计阶段难以获得设备参数等准确数据，一般电压降损失宜控制在 5%以内；而路灯单相接地故障灵敏度校验最为重要，由于计算复杂也容易被忽视，在配电线路过长、电缆截面过小或断路器整定电流过大时，都可能存在线路末端单相接地故障时断路器不能及时脱扣，从而存在安全隐患。
3 工程实例分析
以某城市次 干 道 道 路 照 明 工 程 为 例 ， 变 压 器 型 号SCB10-100/10，（10±2）×2.5％/0.4k V，D,yn11，Uk=4%，箱变内自带硬铜母线，规格为 TMY-4(50×5)，长度为 5m。供电半径分别选取 500m，600m，700m，800m 进行计算。低压配电电压为380V/220V，低压系统接地型式采用 TN-S 系统，采用三相电源供电，电缆选用 1k V 交联聚乙烯铜芯电力电缆，截面分别选取 5 ×16mm2，4×25mm2+1×16mm2，5 ×25mm2，4×35mm2+1×16mm2进行计算。标准路段采用双臂钢杆路灯, 高压钠灯150W+ 高压钠灯 70W，标准灯杆间距为 31.5m，每回路所带路灯负荷根据回路长度进行计算。本工程路灯照明配电回路设置于箱变低压柜中，未单独设置路灯照明配电箱，低压母线至低压柜电缆忽略不计。
3.1 配电线路单相接地故障
保护灵敏度校验根据计算经验，取最不利情况，线路末端单相接地短路故障时，如果能满足断路器瞬时或短延时脱扣，一般也能满足电压损失的要求。本案例仅对线路末端单相接地短路故障时，断路器灵敏度进行校验。经计算，本案例中断路器长延时过电流脱扣器整定值取 16A 较为合适。在 TN-S 系统中，当利用低压断路器作接地故障保护时，保护灵敏度的校验应符合式（1）：
式中，ld为单相接地短路电流，A；ln为断路器长延时动作电流，A;kn为脱扣器的短延时或瞬时动作电流倍数，本案例kn取 6。在 TN-S 系统中，线路末端单相接地短路电流计算式:
式中，Rphp为配电回路中高压系统、变压器、低压母线和低压电缆的电阻之和，m A；Xphp为配电回路中高压系统、变压器、低压母线和低压电缆的电抗之和,m A。高压侧系统阻抗(归算到 400V 侧)：因路灯箱变远离发电机组，根据《中国南方电网城市配电网技术导则》中的相关规定，可设本系统短路容量 Sd=300MV•A，查《工业与民用配电设计手册》[2]表 4-21 可取高压侧系统阻抗 0.03 mΩ，高压侧系统电抗 0.35mΩ。变 压 器 的 阻 抗 ： 查 相 关 厂 家 资 料 可 取 变 压 器 阻 抗33.68mΩ，变压器电抗 63.64mΩ 。低压母线的阻抗：查《工业与民用配电设计手册》表 4-24可取低压母线阻抗 5 ×0.238=1.19 mΩ，低压母线电抗 5 ×0.423=2.115 mΩ 。低压电缆的阻抗：查 《工业与民用配电设计手册》表4-25，根据不同情况进行计算。配电线路末端单相接地短路电流计算结果见表 1。将计算结果带入式（1）进行验算。得出保护灵敏度校验结果表 2。从计算和校验结果可以看出，配电线路越长，线路末端单相接地短路电流越小，越难满足断路器灵敏度的校验条件；增大电缆截面能显著增大末端单相接地短路电流，且增大 PE 线截面比增大相线界面更为有效。不难看出，kn的取值对校验结果也会产生较大影响，kn越大越难满足校验条件；断路器长延时过电流脱扣器整定值的不同一样会对校验结果产生影响，而这项取值由不同工程项目配电回路的计算电流决定，取值越大越难满足校验条件。
3.2 RCD保护的选择
当配电线路末端单相接地短路电流不能满足线路首端断路器保护灵敏度的要求时，配电线路需加装 RCD 保护。参照《工业与民用配电设计手册》表 11-43，当电缆截面选取 16～35mm2时，聚乙烯绝缘电缆埋地敷设泄漏电流约为 26～33m A/km；配电线路长 500～800m 时，单纯电缆的泄漏电流约为 13～26.4m A；考虑路灯设备泄漏电流和环境因素，正常运行泄露电流按照 25～40m A 进行估算，配电线路的剩余电流动作保护器动作电流应不小于正常运行泄露电流的 2.5 倍，即 62.5～100m A。依据《低压配电设计规范》（GB50054—2011）[3]，为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的剩余电流检测或保护电器，其动作电流不应大于 300m A。当动作于切断电源时，应断开回路的所有带电导体。由于线路泄露电流受限于电缆敷设施工质量、电缆接头绝缘水平、雨天潮湿天气等因素的影响，实际测量会较为准确。根据多家市政路灯维护部门的经验，配电线路首端 RCD 动作电流可取 300m A，用于防止电气火灾。
4 结论
随着社会的发展，城市建设也越来越受到人们的重视，城市的道路越来越多，来往的车辆也随着人民的生活水平的提高而显著增长，在夜间的车流量也比较多，因此城市 道路照明就备受人们的关注。
参考文献:
[1]袁锋, 王诗薇. 道路照明接地系统的若干问题探讨[J]. 工程建设与设计, 2016(9):132-133.
[2]任元会. 道路照明配电系统接地方式和线路保护的探讨[J]. 建筑电气, 2007, 26(7):4-7.
[3]刘海. 城市道路照明配电系统接地形式分析[J]. 建筑工程技术与设计, 2015(33).
论文作者:王国龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/15
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