摘要： 近些年，發(fā)生的自然災(zāi)害導(dǎo)致城市路燈照明線路以及路燈桿的運(yùn)行 收到了嚴(yán)重的安全威脅，全國范圍內(nèi)因惡劣天氣造成的水澇等問題至路人因路燈 線路漏電致死事例連年增加，對(duì)社會(huì)的和諧安定發(fā)展以及民眾的人身安全照成了 很大的威脅，而線纜老化、外力影響導(dǎo)致線纜破損造成的漏電不可避免，如何采 取有效保護(hù)設(shè)備成為了抑制路燈線路漏電造成危害的重要難點(diǎn)。本文以一種智能 路燈漏電保護(hù)器來預(yù)防路燈漏電問題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：城市路燈、漏電、智能保護(hù)

0 引言

作為城市主要照明載體的城市路燈，也是城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，而路燈 排布距離較遠(yuǎn)，供電線路本身較為脆弱，長(zhǎng)時(shí)間處于露天環(huán)境下運(yùn)行，自然環(huán)境、 氣候條件人為因素都可能導(dǎo)致線路絕緣皮損壞或線路接頭處破損引發(fā)漏電事故。 統(tǒng)計(jì)路燈桿帶電致人死亡的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)其中有一個(gè)共同點(diǎn)——悲劇大多數(shù)發(fā) 生在雨天，其中大雨天居多。像路燈桿、霓虹燈、電箱、路邊燈箱等公共用電設(shè) 備，通常是采用低壓供電，除非設(shè)施自身發(fā)生故障，一般不會(huì)傷人。路燈桿漏電 事故多數(shù)發(fā)生在雨天潮濕天氣，尤其是多雷雨的夏季。這一方面是由于夏季高溫， 路燈設(shè)施運(yùn)行在較高的溫度和濕度下，電纜絕緣層容易老化擊穿而導(dǎo)致燈桿漏電； 另一方面是由于夏季人們衣物減少，如普遍的短袖、短褲和涼鞋，裸漏的皮膚容 易接觸到燈桿金屬帶電部分，鞋子裸漏的人體和大地形成回路造成觸電事故。而 春冬季節(jié)由于鞋子的良好絕緣即使觸電也很少造成人員傷亡事故。需要提醒大家 注意的是：暴雨天，當(dāng)雨水浸過帶電設(shè)備時(shí)，可能造成設(shè)備帶電；陰雨天，雨水 淋上金屬路燈桿，會(huì)加劇路燈內(nèi)部漏電或?qū)щ姷默F(xiàn)象。這些公共用電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間 處于潮濕狀態(tài)會(huì)有可能造成內(nèi)部出現(xiàn)問題。

1 路燈漏電因素

路燈漏電通常有下面三種情況：

1. 線路老化，漏電造成了電能的損耗，同時(shí)也違紀(jì)行人的安全；

2. 電纜接頭絕緣處理不良，在低洼路段遭雨水浸泡而發(fā)生漏電危及行人安 全；

3. 路面開挖的頻次加大，在此過程中也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)損壞路燈供電線纜造成 漏電并危及施工人員的安全。

燈桿漏電事故的原因是多方面的，有的是燈桿內(nèi)的電纜絕緣層老化與燈桿搭 火；有的是電器光源不合格，如鎮(zhèn)流器被擊穿導(dǎo)致燈桿帶電，或者電線接線端子 燒毀造成燈桿帶電；還有是由于人為破壞造成的燈桿帶電；*后是惡劣的自然環(huán) 境造成的燈桿帶電，如雷雨，臺(tái)風(fēng)，地震等自然災(zāi)害。 在暴雨天氣燈桿檢修門被水淹，在電纜接頭遭水浸發(fā)生漏電的情況下，過電 流保護(hù)器根本無法切斷故障回路，這時(shí)燈桿及周圍水域都會(huì)帶電，危及行人安全。 近年來國內(nèi)路燈漏電電死人的事故頻頻發(fā)生，管理部門承擔(dān)巨大的責(zé)任和壓力。 這些事故的發(fā)生，究其原因都是沒有按照國標(biāo)要求安裝漏電保護(hù)裝置。

2 智能路燈漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)

2.1 漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)思路

在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，路燈監(jiān)控系統(tǒng)中的功能較為單一，只能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程停電與送 電控制或遙測(cè)功能，在針對(duì)單個(gè)路燈也僅在出現(xiàn)漏電情況時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示，缺少 做出保護(hù)動(dòng)作及時(shí)切斷漏電點(diǎn)供電電源；從路燈漏電保護(hù)現(xiàn)狀來看，主要采用剩 余電流斷路器，其主要斷開根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為固定數(shù)據(jù)，無法根據(jù)當(dāng)前路燈線路的實(shí)際 工作環(huán)境下的正常泄露電流進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)單相漏電值達(dá)到整定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，斷路器會(huì) 切斷整條支路的供電，照成漏電誤動(dòng)作以及帶來大面積的停電問題，而且剩余電 流斷路器安裝尺寸較大占用大量安裝空間，在其動(dòng)作之后，使檢修人員的工作量 也大幅提升，因此采用剩余電流斷路器在解決路燈漏電方面的應(yīng)用并不提倡，導(dǎo) 致未大面積采用該方案。另外過流保護(hù)也是路燈線路漏電保護(hù)的一種常見方式， 其使用一次回路熔斷器，塑殼式空氣開關(guān)等設(shè)備，為了保障漏電保護(hù)的有效性， 通?；卦O(shè)定較大的整定值，但其漏電保護(hù)的正確性以及保護(hù)動(dòng)作效果則不理想。

從上述內(nèi)容可以看出，當(dāng)前常用的保護(hù)手段存在較為明顯的缺陷，如何將路 燈線路漏電保護(hù)功能作為路燈監(jiān)控中的一部分，在漏電發(fā)生的時(shí)候可以立即切斷 故障點(diǎn)的供電，降低漏電危險(xiǎn)，控制漏電范圍且不影響其他路燈的正常使用，因 此設(shè)計(jì)了一種智能路燈漏電保護(hù)器，其解決傳統(tǒng)保護(hù)設(shè)備的短板，解決了路燈漏 電保護(hù)問題。

2.2 設(shè)計(jì)原理

路燈電纜配電柜出線 ABCN 作為整個(gè)線路的供電與控制，在進(jìn)入到路燈桿 內(nèi)一般為 ABC 其中一相與 N 線，為保證路燈運(yùn)行狀態(tài)以及漏電狀態(tài)都可以被監(jiān) 測(cè)到本設(shè)計(jì)原理主要包括：CT1 剩余電流互感器、CT2 電流互感器、剩余電流監(jiān) 測(cè)電路、電流監(jiān)測(cè)電路、電壓監(jiān)測(cè)電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、MCU、電源電路、 通訊電路組成。

線纜接入到保護(hù)器內(nèi)后經(jīng)過電源電路，將 220V 相電壓轉(zhuǎn)化為共 MUC 以及 其他信號(hào)調(diào)制電路的供電。CT1 互感器穿過 L 線與 N 線測(cè)量電源進(jìn)線的剩余電 流，經(jīng)過漏電檢測(cè)電路將 CT1 的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為 0V 到 3.3V 可供 MCU 的 ADC 進(jìn)行采樣。CT2 互感器主要負(fù)責(zé)路燈工作電流的采集，經(jīng)過電流檢測(cè)電路后進(jìn)入 到 MCU。LN 相電壓進(jìn)入到電壓檢測(cè)電路后會(huì)進(jìn)行電壓分壓與信號(hào)隔離，使 220V 電壓轉(zhuǎn)化為可以采集的信號(hào)。在出現(xiàn)漏電故障后 MUC 向繼電器驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送高 電平信號(hào)可以控制繼電器 K 進(jìn)行切斷避免出現(xiàn)漏電事故。再出現(xiàn)漏電故障之后 儀表會(huì)將故障信息進(jìn)行存儲(chǔ)到自身帶的存儲(chǔ)單元，并將數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控平臺(tái)由監(jiān)控 平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析工作。

一旦出現(xiàn)對(duì)地絕緣降低，導(dǎo)致漏電流超出整定值可以對(duì)發(fā)生漏電的路燈桿切 斷供電，減少漏電范圍避免漏電事故。智能路燈漏電保護(hù)器可以在出現(xiàn)漏電后可 快速切斷減少漏電造成的不良影響，方面后續(xù)的檢查與維修，在當(dāng)出現(xiàn)偶然性線 路臨界漏電情況時(shí)檢修人員可以直接在監(jiān)控平臺(tái)中查看具體的故障信息以及故 障點(diǎn)所在地，不需要到現(xiàn)場(chǎng)逐一排查降低運(yùn)維人工成本。

3 漏電保護(hù)流程

在使用過程中，可以將智能路燈漏電保護(hù)器設(shè)置成自動(dòng)分閘模式以及自動(dòng)重 合閘開啟，這樣才會(huì)使漏電流超出設(shè)置上限后 MCU 可以根據(jù)時(shí)限保護(hù)算法自動(dòng) 做出保護(hù)模式。

通過 CT1 剩余電流互感器與 CT2 電流互感器以及電壓檢測(cè)電路可以獲取路 燈運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)的漏電值、電壓、電流參數(shù)。根據(jù)獲取到的實(shí)時(shí)電壓、電流數(shù)據(jù)可 以換算出路燈實(shí)時(shí)功率，可以根據(jù)路燈燈具的額定功率判斷當(dāng)前路燈燈具工作狀 態(tài)是否正常。當(dāng)供電電壓低于或高于設(shè)置時(shí)可以進(jìn)行提過欠壓報(bào)警，對(duì)電壓過低 或過高導(dǎo)致造成路燈燈具損壞進(jìn)行提前預(yù)警。當(dāng)實(shí)時(shí)電流超出設(shè)置值后進(jìn)行過流 報(bào)警預(yù)防出現(xiàn)過流造成燈具以及供電線路過熱導(dǎo)致線纜絕緣等級(jí)降低。當(dāng)實(shí)時(shí)路 燈燈具功率處于異常狀態(tài)時(shí)進(jìn)行異常報(bào)警。

在出現(xiàn)漏電值超出設(shè)置值后，經(jīng)過設(shè)置時(shí)限后仍處于漏電狀態(tài)則切斷當(dāng)前路 燈桿供電。切斷供電后為避免出現(xiàn)因偶發(fā)性原因造成的漏電故障，可以啟用自動(dòng) 重合閘功能在出現(xiàn)偶發(fā)性漏電故障之后等待設(shè)置的重合閘時(shí)間進(jìn)行重合閘，在合 閘之后立即測(cè)量漏電值，若漏電值仍大于動(dòng)作值則進(jìn)行漏電分閘動(dòng)作，同時(shí)對(duì)重 合閘次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)置重合閘次數(shù)之后不再進(jìn)行重合閘動(dòng)作。在漏電值 小于 0.25 倍的設(shè)置值則認(rèn)為偶發(fā)性漏電故障排除進(jìn)行正常供電，并清除重合閘 信息。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種智能路燈漏電保護(hù)器，對(duì)本保護(hù)器設(shè)計(jì)進(jìn)行了原理介紹和模 塊介紹，以及分析了路燈漏電原因和漏電保護(hù)工作流程。經(jīng)過對(duì)保護(hù)器的介紹分 析，設(shè)計(jì)了一種智能路燈漏電保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈漏電的智能保護(hù)減少路燈漏電事故 降低路燈維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本。