探究漏電保護器在基礎設施配電系統中的應用

李海全1，吳勤衛1，坎鵬程1，張新慧1

（1.江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇江陰 214405）

摘要：針對一些基礎設施配電系統特殊場景中的接地方式，對TT、TN系統的接地及保護方式進行分析，探究RCD應用并提出實際使用的意見。

關鍵詞：噴水池；路燈；TN-S；TT；接地型式；RCD（漏電保護器）

1、引言

    近期，鄭州市某小區發生一起電擊人事故，一名5歲男孩在小區西門水池邊玩耍突遭電擊，孩子母親也因施救被電擊倒，男孩后經120搶救無效死亡。業主稱，之前就聽說事發水池漏電。小區草叢中設置的照明燈壞了以后就廢棄了，而地面裸露的線頭比比皆是。本文將針對以上類似事件場景，對RCD的使用提出實際意見。

2、接地型式

    首先介紹低壓配電系統的三種接地型式，分為TN、TT、IT三種。

    TN系統：電源變壓器中性點接地，設備外露部分與中性線相連。在TN系統中按N線和PE線的不同組合又分為TN-C、TN-S和TN-C-S三種：

    TN-S系統：系統內N線和PE線是分開的。

    TN-C-S系統：通常僅在低壓電氣裝置電源進線點前N線和PE線是合一的，電源進線點后即分為兩根線。

    TN-C系統：系統內N線和PE線是合一的。

    系統見圖1：

圖1　a)TN-S系統  b) TN-C-S系統  c) TN-C系統

    TT系統：電源變壓器中性點接地，電氣設備外殼采用保護接地。系統見圖2：

    IT系統：電源變壓器中性點不接地（或通過高阻抗接地），而電氣設備外殼采用保護接地。系統見圖3。

3、應用場景

    下面介紹若干特殊場景RCD應用。

    噴水池

    噴水池共兩個區域，區域劃分見圖2.1

    0區水池內部。

    1區―離水池邊緣2 .0m 的垂直面內，其高度止于距地面或人能達到的水平面的2.5m 處。

    在噴水池的0 區和1 區內應采取下列防電擊措施之一：

    (1) 采用特低電壓(SELV）供電，其電源設備（例如隔離特低電壓變壓器）應設置在0區和1 區以外。

    (2) 如裝用220V 電氣設備，應為其設置額定動作電流I△n 不大于30mA 的RCD，在發生絕緣故障時立即切斷電源，必須保證這類水下設備的防水性能，以避免RCD 因頻繁動作而被拆除，留下電擊事故的禍根。需要說明即使采取了上述防電措施，仍不允許在水下電氣設備和線路帶電情況下人體進人水池。

    噴水池采用ASJ系列RCD防電擊系統示意圖如圖4。

           圖4 噴水池區域劃分示例                                圖5 噴水池配電系統

4、庭園燈

    現代化小區一般都裝有景觀庭園燈，由于庭園燈處于不具備等電位聯結的潮濕場所，所以庭園燈一般采用局部TT系統供電．就是庭園燈的金屬外殼不接來自電源系統的PE線，而單獨設置一個接地裝置，庭園燈接在此接地裝置的引線上。為了防止庭園燈發生相線碰殼故障而導致故障電壓延保護線蔓延，因此庭園燈的電源必須用RCD作漏電保護。

    對于TN系統供電的情況下的庭園燈可采取局部TT保護系統，即單獨設置保護接地裝置，在安裝RCD的情況下，可把燈桿基礎作為接地裝置而不再打接地極。

    如圖6為庭園燈采用ASJ系列RCD進行防電擊保護系統示意圖。

圖6 庭園燈配電系統

5、道路照明

    道路照明是室外照明的重要組成部分，具有線路長、負荷分散、行人易碰觸等特點。道路照明低壓配電系統應適應這些特點，并且滿足安全保護要求。道路照明一般采用TT配電接地系統。

    實現道路照明TT接地系統安全運行的關鍵是燈柱可靠接地并將PE線連接，有較低的接地電阻。每燈柱都打接地極并用PE線相連后，燈柱接地電阻很容易做到≤1Ω，燈柱處發生接地故障時，燈柱對地電壓≤AC50V。

    自箱變低壓側引出L1、L2、L3、N四線。箱變低壓側N線直接接地，各燈柱保護線PE也直接接地，箱變與燈柱之間無PE線連接。燈柱間PE線用電纜芯線或角鋼(圓鋼)連接，組成道路照明TT配電接地系統。 

    (1) 當箱變高壓側線路遭受雷擊等產生接地故障時，因箱變處、燈柱處PE接地分別設置，箱變處高地電位不能輕易竄入燈柱處的接地處，因而行人比較安全。

    (2) 燈柱處發生接地故障時，因金屬燈柱本身接地，并實現燈柱間PE連接，燈柱電位接近地電位，接地故障不會對人造成傷害。

    (3) 發生單相接地故障時，因線路長，故障回路阻抗較大，故障電流較小，箱變處過電流保護裝置(斷路器或熔斷器)可能不動作，故應安裝RCD進行漏電保護。因線路長，泄漏電流往往超過30mA。一般控制箱出線端可設一個剩余電流動作保護器（RCD），可采用延時0.1s，RCD額定剩余動作電流IDn一般可按下述方法估算（建議）：

    1） 供電距離超過400m但不超過1000m，IDn＝300mA；

    2） 供電距離超過100m但不超過400m，IDn＝100mA；

    3） 供電距離在100m左右且當RCD采用IDn＝100mA會給設計帶來一定程度的困難或麻煩，可允許采用IDn＝30mA。

    4) 道路照明TT系統在每個路燈處可增設RCD進行單項接地故障保護。RCD的動作電流≤30mA。

    如圖7為道路照明系統防電擊保護系統示意圖。

圖7 路燈照明TT系統

6、結束語

    ASJ系列剩余電流動作繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統配電線路，用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設備損壞和電氣火災事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。在以上若干場景中，均可起到有效防護。

    除以上若干場景，在地鐵配電系統、智能樓宇、工礦企業消防安全系統均可使用ASJ系列剩余電流動作繼電器。

文章來源：《電氣時代》2017年10期。

參考文獻：
[1] 任元會. 工業與民用配電設計手冊[M]. 北京:中國電力出版社, 2005. 924-943