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试装新型智能漏电开关 探索路灯漏电治理之路

 GXF360 2019-09-03
     摘要城市照明设施漏电事故常有发生,给市民的生命带来威胁,也是对现在城市照明管理者提出的新难题。本主主要针对如何运用新产品新技术去破解难题,杜绝事故造福市民,治理好路灯漏电问题提出了作者的个人观点,为行业管理者在解决类似问题时提供参考。
    关键词路灯漏电;新型漏电开关;漏电治理
    随着我国城市化进程的的不断推进,城市规模不断扩大,城市照明设施的数量迅速增加,由于隐蔽工程较多再加上其它因素使城市照明工程质量并不理想,同时在园林绿化、管道铺设等市政工程中开挖路面也经常会破坏路灯电缆,造成用电安全问题不断增多,这对城市照明管理者来说会面临更大的压力。如暴雨天气为防止路灯漏电造成安全事故,不得不拉闸断电,造成城市照明功能缺失,给市民出行带来不便,同时也出现了新的安全隐患。
    一、国内路灯用电安全现状

1.1城市照明配电线路普遍没有安装漏电保护装置

目前国内路灯线路通常采用TN-STT两种接地方式。对于TT系统,CJJ89-2112《城市道路照明工程施工及验收规程》中第7.2.4条明确规定“TT配电系统必须安装漏电保护装置”。而对于TN-S系统,无论国标还是路灯行业标准都没有明确规定需要安装漏电开关,但是,国标GB50054《低压配电设计规范》规定,TN-S系统发生接地故障的时候,要在5s之内切断故障电流。由于路灯配电半径一般都在500m~1000m范围内,线路过长导致末端即使发生短路时故障电流也比较小,采用过流保护器如MCCBMCB或熔断器通常都无法满足国标要求的5s内切断故障电流。只有漏电开关可以实现线路上任何一点发生接地故障都能瞬间切断故障电流,确保路灯用电的安全。

另外,国标GB13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装运行》第4.5条:必须安装剩余电流保护装置的设备和场所,其中一条是:“安装在户外的电气装置”。路灯灯显然是安装在户外的电气装置,因此必须要安装剩余电流保护装置(即漏电开关)。

1.2 电缆接头处理工艺落后

路灯线路具有负载分散、接头众多的特点,但是目前国内路灯行业的接头处理工艺普遍还是采用绝缘胶布缠绕的方式,没有有效的防水措施。

灯线接头以前是放在沙井内,下雨天经常发生漏电事故,目前许多地方都将接头延伸到灯杆内部高出地面几十公分,相对于沙井内接线有了一些进步,安全性也有所提高,但是由于目前的城市内涝问题,尤其是南方多丘陵地带,地势高低不平,低洼的路段经常在雨天积水淹没灯杆内的路灯电缆接头而发生漏电情况,安全问题仍然没有彻底解决。

1.3 灯杆内的熔断器接线端子锈蚀问题

根据CJJ89-2012《城市道路照明工程施工及验收规程》8.1.13条:每盏灯的相线应装设熔断器。国内普遍采用熔断器作为灯具的保护电器,避免出现灯具接地故障时,导致灯杆长时间带电。灯杆内的熔断器通常没有任何的防水防潮措施,经常发生熔断器的接线端子锈蚀烧断灯线的情况,灯线“碰杆”的事故时有发生。

由于上述问题的存在,路灯用电的安全事故也就必然会发生,全国范围从南到北屡屡发生路灯漏电事故,在互联网一搜就有大量案例。
    二、路灯用电安全解决方案

无论是TT系统还是TN-S系统,要想确保路灯用电安全,就要确保供电线路的达标,而供电线路安装漏电开关,就迫使供电线路须达到一定绝缘值,这本来就是用电安全的第一前提,同时不管是电缆、灯具、灯线等任何环节出现漏电,只要安装了漏电开关就能及时切断故障电流,保护人身安全。

国内路灯使用漏电开关失败的案例比较多,究其原因主要是两方面:一是使用了电子式漏电开关,这类漏电开关的动作与电源电压相关,误动作较多,尤其是在雷电的干扰下非常容易误动作;二是线路的绝缘处理不完善,下雨天跳闸后无法合闸。只有充分考虑到了路灯配电系统的安全性、可靠性以及日后维护的方便性,实施后不仅可确保用电安全,同时可大幅度减少维护维修工作量,同时提高亮灯率,这才能得以推进。具体措施如下:

2.1线路绝缘故障的排查与处理

要想漏电开关能够正常运行,必须首先对线路灯具的绝缘情况进行检查,并处理绝缘故障。一般要求如下:

◆ 一档电缆的绝缘电阻值要求大于10MΩ@500V

◆ 灯线与灯具的绝缘电阻值要求大于2MΩ@500V

◆ 一条回路的绝缘电阻值要求大于0.02MΩ@250V

当然绝缘电阻越高,日后漏电开关的运行会越稳定可靠。对于绝缘电阻值达不到上述要求的电缆、灯具需要进行更换处理,如果电缆采用直埋方式敷设或者虽然穿管但是由于管道变形电缆无法抽出时,可以采用电缆故障定位仪将故障点精确定位,然后挖出故障点用专用的灌封胶电缆接头处理。

2.2控制箱出线回路上安装新型智能电磁式漏电开关

线路的绝缘问题解决后就可以顺利地在回路上安装漏电开关,实现安全防护。为避免漏电开关经常跳闸增加维护工作量,漏电开关要选择新型的智能电磁式漏电开关,因电磁式漏电开关不受电源电压的干扰极少误动作,无拒动现象,安全性可靠性极高。

漏电开关应选择4P型而避免使用3P+N型,该类漏电开关内部N线是直通的,当变压器高压侧故障时,故障电压可能会通过N线传导到路灯电缆,可能对维护人员造成伤害。同样道理,如果TN-S系统安装了4P漏电开关后,应该在控制箱内将回路电缆的PE线从接地排上解除,并将线头做好绝缘处理。

漏电开关的漏电动作电流通常选择300mA,对应地灯杆的接地电阻值应不超过50V/300mA=167Ω,留有余量的情况,选择不超过100Ω可确保安全。通常在南方灯杆自身的接地电阻值都能达到要求,如果采取将相邻灯杆相联结的局部联网的TT系统,则根本不用去测量接地电阻。

2.3控制箱出线回路上安装分相过流保护器

在控制箱出线回路的每一条相线上单独安装一只单极过流保护器(见图1),可以在漏电开关跳闸无法自动合闸的情况下,先应急处理单独切除故障相,使三分之二的灯先亮起来,避免出现单点故障导致整条线路灯无法点亮的情况。有效提高亮灯率。分相过流保护器选择B曲线MCB更适合长线路的过流保护,短路能力10kA


2.4 灯杆内安装带防水盒的二级漏电开关

目前灯具内普遍采用熔断器作为灯具的保护电器,由于漏电开关的动作要比熔断器快得多,所以在灯具或灯线发生接地故障的时候,总是回路上的智能漏电开关跳闸,而且无法自动合闸,故障排查非常麻烦,因此灯具的保护电器也选择电磁式的漏电开关,可以避免出现因一盏灯的故障而导致整条线路灯不亮的现象。

灯杆内安装了漏电开关后,也使维修工作的方向非常明确:哪盏灯不亮就去处理那盏灯,回路上的漏电开关跳闸了,那么一定是电缆的问题,通常沿线巡查看看哪里开挖过就很容易找到问题,同时也可以及时找到事故责任人。

二级漏电开关选择2P/30mA电磁式漏电开关,将其置于防水等级IP67的防水盒中,不仅避免漏电开关的接线端子生锈,也可避免因潮湿导致的漏电开关误动作,极大地减少维护工作量。

2.5 灯杆内安装专用电缆防水接头

灯杆内接头采用胶布处理的方式没有防水的效果,一方面低洼路段积水淹没接头的时候会导致漏电开关跳闸造成整条线路灯不亮的情况,另一方面接头也容易生锈发热烧毁接头的绝缘层。采用专用电缆防水接头处理(见图2),可以达到IP68的防水效果,即使水浸没了接头也不会导致漏电开关跳闸,同时也可以避免接头生锈,后期灯杆内基本上是免维护的。专用电缆防水接头也具有拆装方便的特点,可重复使用,查找线路故障的时候可很方便的拆装,无后续维护耗材需求。


三、试装新型智能漏电开关

笔者作为一名从属城市照明管理者心里很清楚,城市照明设施的安全问题并没有得到较好的解决,降低事故发生的概率离我们最终目标还有很大的差距,所以探索路灯漏电治理之路还是得往前走,因此近年来持续关注路灯漏电的解释方案。安装漏电开关不是什么新鲜事了,但简单的安装以及普通的产品带来频繁的误报率,使维护者无法承受,这也是漏电开关无法推广的主要原因。但如果有产品结合本文第2点的路灯用电安全解决方案来实施,结果如何呢?20163月在罗湖区湖贝路开始试装该新型智能漏电开关。安装步骤如下:

3.1系统绝缘电阻检查及故障处理

根据智能漏电开关的技术要求,线路的整体(包括电缆、灯线和灯具)绝缘电阻要大于5kΩ(每条线的绝缘电阻应该要大于20kΩ)。所以在安装之前需先测量系统绝缘电阻(见表1),存在接地故障的需先处理。通过检查发现4条回路都存在绝缘故障,继续分段测量,共测出有7跨电缆存在绝缘故障(见表2),更换故障电缆后系统绝缘达到安装智能漏电开关的要求。


3.2灯杆内处理

灯杆内原来安装的是熔断器(见图3,考虑到回路安装漏电开关后,如果灯具发生接地故障如镇流器击穿时,回路上的漏电开关远比熔断器灵敏,必然会导致越级动作,影响亮灯率同时故障点难以查找,因此在灯杆内将熔断器更换为漏电开关。为避免误动作,选电磁式漏电开关同时加装防水盒(见图4。这张照片是2016年拍的,当时电缆接头还是用老办法---套绝缘套,如果用上专用电缆防水接头效果会更佳。


3.3 控制箱处理

将原控制箱内的塑壳开关更换为智能漏电开关,过电流保护选择单极的B曲线MCB,每条相线出线端单独保护。采取分相过流保护的目的主要是为了提高亮灯率。当电缆出现单点接地故障时会使回路上的智能漏电开关跳闸,造成整条路灯不亮。应急情况下可以单独切断故障相,使另外两条相线上的灯先亮起来。B曲线断路器比常用的C曲线断路器灵敏度更高一些,更适合长线路上的过电流保护。

3.4试点运行情况跟踪

 

新型智能电磁式漏电开关试装工程于31日完工后进入试运行阶段,期间定期检测线路的绝缘电阻变化情况以及观察智能漏电开关及灯杆内漏电开关的运行状态(见表3、见表4


以上统计数据时间为201634月间,深圳经历了数次大雨雷暴天气,漏电开关跳闸1次。跳闸次数远比预想的次数要少,说明该新型智能电磁式漏电开关工作的可靠性非常高。灯杆内安装漏电开关与回路上的漏电开关可形成上下级的配合,使得单灯故障的影响范围只在这杆灯而不至于影响到整条回路。一方面有利于提高亮灯率,另一方面维护的方向也会非常明确。智能电磁式漏电开关相当于一台仪表装在了线路上,出现漏电就自动切断电路,确保安全,并且随时监测线路的变化情况,达到安全的目的。安装漏电开关后,维护的思路也必然将发生巨大的变化,以前线路故障难以发现,直到哪天电缆烧断了才发现了问题,安装漏电开关后故障能使漏电开关跳闸,不会再发生电缆烧断的事件,只需要针对跳闸的线路去有针对性地去检查。

随后,新型智能电磁式漏电开关在东环高架(深圳罗湖区)、人民南路(深圳罗湖区)、红荔路(深圳福田区)、梅东二路(深圳福田区)等多个路段安装,特别是一线维护人员都有较好反馈。

四、结语

城市照明安全问题频繁发生在与日俱增安全形势下,这也可变成该行业的一种契机,面对多年来的难题,笔者认为是时候去突破了,新型智能电磁式漏电开关有不少优点,但其对线路绝缘电阻值有一定要求,因此笔者建议区别对待:一是新建项目可按该文的解决方案,在审图环节要求加装该类漏电开关并对安装细节提出具体要求;二是现状改造,现状路灯线路大多数是不能满足该类漏电开关运行需求,但线路绝缘电阻值不好就说明存在问题,就要去改造,安全问题面前无小事,所以还是有必要根据经费情况选择性地进行改造,把人流多的路段且人能容易触摸到灯杆的路段先行改造,然后再逐步扩大。



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