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摘要：本文分析了市政路灯低压配电系统常见的保护接地方式以及存在的缺陷，阐述了正确选择和装设漏电保护器能够弥补保护接地的不足，从而有效地防止人身触电，并指出了在具体使用中应注意的问题。
关键词 路灯 触电保护 接地 漏电保护器
市政路灯低压配电系统是电力系统的一个组成部分。路灯的金属灯杆是导电体，而且分布在城镇行人密集的街道两旁。路灯的导线接头、镇流器等元件都安装在灯杆或灯具内。路灯运行过程中，由于用电环境恶劣、线路老化、电缆接头绝缘不良、整流器严重发热、外力损坏、产品质量等原因造成漏电，会使路灯的金属灯杆带电，直接危及到行人的安全。因此，探讨如何防止市政路灯漏电造成安全事故具有实际的意义。
一、路灯的保护接地
路灯的保护接地是为了保证人身和设备安全，将正常时不带电而故障时可能带电的路灯金属灯柱及座箱等与地形成良好的电气连接。接地保护与接零保护统称为保护接地，按照接线方式的不同，目前在市政路灯低压配电系统中最常见的有TN接线和TT接线两种方式。
1.路灯的T N 接线系统
路灯的TN 接线系统是指电源中性点直接接地，而将路灯金属灯柱及座箱等通过保护线接到此接地点的低压配电系统。依据中性线（N线）和保护线（PE线）的不同组合，TN系统包括TN—C、TN-S—C、TN-S三种接线形式。
TN-C系统是指整个系统内中性线N与保护线PE是合用的，三相四线制供电。保护中性线用PEN表示。路灯属于气体放电灯，是典型的非线性负荷，且为三相不平衡负荷，其配电线路中含有较大的高次谐波电流。保护中性线PEN上通过较大的高次谐波电流时，将在PEN线上产生压降，使得路灯金属灯柱及座箱等在正常运行时不可避免地带有较高的电压，这对安全运行是很不利的。更为严重的是当零线断线时，断线处后面接零的路灯金属灯柱及座箱等将会出现更高的电压持续存在，直接威胁到行人的安全，而且还可能烧毁大量的路灯。因此，这种接线方式不适合路灯低压配电系统。
TN -S—C系统是指系统的前一部分中性线N与保护线PE合为PEN 线，而后一部分中性线N与保护线PE是分开的。它是TN-C系统的变通，但仍然带有TN-C系统的缺陷，因此也不适合路灯低压配电系统。
TN-S系统是指整个系统内中性线N与保护线PE是分开的，三相五线制供电。TN-S系统使金属灯柱始终处于“地”电位，解决了工作零线上电压直接传递到路灯金属灯柱上的问题，消除了金属灯柱产生危险电压的隐患，具有较高的电气安全性。
路灯低压配电系统的特点为：供电距离太远（一般是几百米，甚至上千米）、负荷分散、行人触及路灯金属灯柱的可能性较大。采用TN-S系统，当发生单相金属性接地故障时，线路的保护装置一般能够可靠动作、切除故障；但是当在线路末端发生相线接地故障时，由于供电线路长、阻抗大，再加上故障点接地电阻的影响，单相接地电流就比较小，常规的线路保护装置可能无法快速切除故障。路灯金属灯柱及座箱上就会长时间带有危险电压，并且这种危险电压还可能通过PE线传递到系统的所有路灯金属灯柱及座箱等，因此，在TN-S接线系统中，采用将每根路灯金属灯柱重复接地的措施，或将PE线多处设置重复接地装置，以提高人身接触灯杆的安全性（如图1所示）。
当PE线断线时（如图1），这相当于在同一个系统中PE线断线前端的那部分金属灯柱（或座箱等）采用接零保护（Ro和Re两个接地电阻并联后接到了中性点上，设备外壳接到PE线上）。而PE线断线后端的那一部分金属灯柱（或座箱等）则变成接地保护。当后者一相碰壳时，接地电流将受到接地电阻和中性点电阻的限制，致使保护装置动作失灵，使故障不能迅速切除。同时，当接地电流通过电源的中性点接地电阻时，在PE线上产生高电压，使未发生故障的路灯金属灯柱（或座箱等）都将带有不允许的对地电压，因此这种措施对人身并不绝对安全。
为防止PE线断线后造成不安全隐患，一是必须保证PE线有足够的机械强度，应采用PE线与相线相同的导线截面；二是保证PE线连接的施工质量，路灯金属灯柱及座箱等与PE线连接应采用铜鼻子等可靠连接；三是对路灯配电线路应定期维护，发现缺陷立即处理；四是所有连接件应镀锌、涂防腐油脂或经过沥青防腐处理；五是在PE线上不得装设熔断器、开关等；六是在PE线上每隔2～3根灯杆之间设置重复接地装置，接地电阻不应大于10欧。
2.路灯的T T接线系统
路灯的TT接线系统是指电源中性点直接接地，而将路灯金属灯柱及座箱等与各自的PE线分别接地，三相四线制供电。但TT接线系统要求接地电阻不应大于10欧，这在很多地区的人行道上一般较难满足要求。当然在土壤电阻率较低的地区，也可以考虑采用TT接线系统，如图2所示（不含用虚线画的Rc ）。
当一个路灯金属灯柱发生漏电故障时，由于受到电源处接地电阻R0 和灯柱接地电阻Re 的限制，漏电电流Id 较小，电路中的电流保护装置可能不会动作，从而使漏电的路灯金属灯柱长期带电。电源处接地电阻RO 一般为4欧，假设灯柱接地电阻Re 也为4欧，电源相电压U p 为220V，则路灯金属灯柱上的电压Ud =Re Up /（RO +Re ）=4×220/ （4+4）=110V，这样行人一旦触及后通过人体（一般情况下人体的电阻为1000～2000欧）的电流值可达数百毫安，足以致人于死地。可见，安全性方面TT接线系统不如TN-S接线系统。因此，在路灯配电系统中较少采用TT接线系统。
中性线N重复接地就是增加图2中用虚线画的Rc ，这样灯柱接地电阻Re 与重复接地电阻Rc 经过大地串联后接到中性线N上，TT接线系统实际上就变成了TN—C接线系统。因此，TT接线系统中性线不能重复接地。
二、装设漏电保护器
1.装设漏电保护器的必要性
由上述分析可知，市政路灯低压配电系统无论是采用TN-S还是TT接线，其安全可靠性方面还没有达到令人满意的效果。因此，为了防止人身触电和由于漏电造成的种种危害，必须装设漏电保护器。漏电保护器具有动作灵敏、切断时间迅速的性能，可以有效地弥补接地保护存在的缺陷。漏电保护装置还可以作为单相接地短路保护的后备保护，当单相接地短路保护整定的不合理或因为供电距离太远、电缆截面太小或单相接地短路保护的灵敏度不够等原因而拒动时，漏电保护装置能够迅速动作、切断故障线路。在TN-S和TT接线系统中，未装漏电保护器时，如果发生接地故障情况，路灯金属柱上可能会产生对人身有危险的接触电压；当装有漏电保护器之后，即使发生了接地故障，接触电压在还没有达到危及人身生命时，漏电保护器就会立即切断电源回路。由此可见，路灯配电系统装设漏电保护后，可有效防止路灯漏电致人伤亡的事故。
2.选择合适的漏电保护器动作电流和动作时间
在市政路灯低压配电系统中，一般采用二级漏电保护，即分别在分配电箱和分支路开关箱中装设漏电保护。动作电流和动作时间选择应考虑上下级保护协调配合。漏电断路器的额定漏电动作电流（I△n）一般要大于系统正常漏电电流的2倍；额定漏电不动作的电流值一般应选漏电动作电流值的二分之一。为了保证多级保护的选择性，下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流，各级额定漏电动作电流应有级差1.2～2.5倍。动作时间上下级保护配合是：上级漏电保护器可返回时间要大于下级漏电保护器全分断时间。开关箱中的漏电保护延时动作时间一般不超过0.1秒；配电箱中的漏电保护延时动作时间一般不超过0.2～0.3秒。
室内低压配电系统开关箱中广泛采用额定动作电流30m A、延时动作时间不超过0.1秒的漏电保护器。根据实测或相关资料显示：路灯系统正常时泄露电流比室内低压配电系统大，因此路灯开关箱中漏电保护动作电流也要选择大些，否则线路运行中漏电保护器可能会经常性的误动作。
总之，漏电保护器具体的动作电流应根据当地情况整定，如接地电阻的大小、正常漏电电流大小、气候等，应保证漏电保护在发生人身触电或泄漏电流超过允许值时能可靠动作；而在正常泄漏电流作用下不误动。这样既能保证行人的安全，又能防止供电中断而造成不必要的熄灯。当然要使漏电保护器在市政路灯低压配电系统中发挥应有的作用，就必须保证接线正确。
3.保证漏电保护器接线正确
TN-S系统安装漏电保护器时，应注意线路中性线的正确接法，即工作中性线一定要穿过漏电电流互感器，而保护中性线则不能穿过漏电电流互感器。否则，将造成漏电保护器误动作。
TN-S系统在干线上安装漏电保护器时，工作中性线不可重复接地。如果工作中性线重复接地，部分正常负荷电流将流经大地，对漏电保护器形成剩余电流而使其误动作。
漏电保护器应安装在配电箱或开关箱靠近负荷的一侧。如果接反，会导致电子式漏电保护器的脱扣线圈无法随电源切断而断电，以致长时间通电而烧毁。
三、结束语
市政路灯低压系统采用保护接地措施对人身安全起到了重要作用，而装设漏电保护器只是弥补了保护接地的不足。漏电保护器虽然是一种很有效的触电防护措施，但不能作为防止电击事故的唯一措施，它只有与基本防护措施（保护接地、绝缘、屏护、安全电压等）一起做好，才能最大限度地减少触电伤亡事故的发生。
参考文献：
[1]国家电力监管委员会,电力业务资质管理中心编写组.电工进网
作业许可考试参考教材 [M ].北京 :中国财政经济出版社 ,2012.
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