浅谈智能路灯漏电保护器设计应用--安科瑞刘川

摘要： 近些年，发生的自然灾害导致城市路灯照明线路以及路灯杆的运行 收到了严重的安全威胁，全国范围内因恶劣天气造成的水涝等问题至路人因路灯 线路漏电致死事例连年增加，对社会的和谐安定发展以及民众的人身安全照成了 很大的威胁，而线缆老化、外力影响导致线缆破损造成的漏电不可避免，如何采 取有效保护设备成为了抑制路灯线路漏电造成危害的重要难点。本文以一种智能 路灯漏电保护器来预防路灯漏电问题的发生。

关键词：城市路灯、漏电、智能保护

0 引言

作为城市主要照明载体的城市路灯，也是城市基础建设的重要内容，而路灯 排布距离较远，供电线路本身较为脆弱，长时间处于露天环境下运行，自然环境、 气候条件人为因素都可能导致线路绝缘皮损坏或线路接头处破损引发漏电事故。 统计路灯杆带电致人死亡的时间，发现其中有一个共同点——悲剧大多数发 生在雨天，其中大雨天居多。像路灯杆、霓虹灯、电箱、路边灯箱等公共用电设 备，通常是采用低压供电，除非设施自身发生故障，一般不会伤人。路灯杆漏电 事故多数发生在雨天潮湿天气，尤其是多雷雨的夏季。这一方面是由于夏季高温， 路灯设施运行在较高的温度和湿度下，电缆绝缘层容易老化击穿而导致灯杆漏电； 另一方面是由于夏季人们衣物减少，如普遍的短袖、短裤和凉鞋，裸漏的皮肤容 易接触到灯杆金属带电部分，鞋子裸漏的人体和大地形成回路造成触电事故。而 春冬季节由于鞋子的良好绝缘即使触电也很少造成人员伤亡事故。需要提醒大家 注意的是：暴雨天，当雨水浸过带电设备时，可能造成设备带电；阴雨天，雨水 淋上金属路灯杆，会加剧路灯内部漏电或导电的现象。这些公共用电设备长时间 处于潮湿状态会有可能造成内部出现问题。

1 路灯漏电因素

路灯漏电通常有下面三种情况：

1. 线路老化，漏电造成了电能的损耗，同时也违纪行人的安全；

2. 电缆接头绝缘处理不良，在低洼路段遭雨水浸泡而发生漏电危及行人安 全；

3. 路面开挖的频次加大，在此过程中也经常会出现损坏路灯供电线缆造成 漏电并危及施工人员的安全。

灯杆漏电事故的原因是多方面的，有的是灯杆内的电缆绝缘层老化与灯杆搭 火；有的是电器光源不合格，如镇流器被击穿导致灯杆带电，或者电线接线端子 烧毁造成灯杆带电；还有是由于人为破坏造成的灯杆带电；*后是恶劣的自然环 境造成的灯杆带电，如雷雨，台风，地震等自然灾害。 在暴雨天气灯杆检修门被水淹，在电缆接头遭水浸发生漏电的情况下，过电 流保护器根本无法切断故障回路，这时灯杆及周围水域都会带电，危及行人安全。 近年来国内路灯漏电电死人的事故频频发生，管理部门承担巨大的责任和压力。 这些事故的发生，究其原因都是没有按照国标要求安装漏电保护装置。

2 智能路灯漏电保护器设计

2.1 漏电保护器设计思路

在现有技术当中，路灯监控系统中的功能较为单一，只能实现远程停电与送 电控制或遥测功能，在针对单个路灯也仅在出现漏电情况时进行报警提示，缺少 做出保护动作及时切断漏电点供电电源；从路灯漏电保护现状来看，主要采用剩 余电流断路器，其主要断开根据标准为固定数据，无法根据当前路灯线路的实际 工作环境下的正常泄露电流进行调整，当单相漏电值达到整定标准时，断路器会 切断整条支路的供电，照成漏电误动作以及带来大面积的停电问题，而且剩余电 流断路器安装尺寸较大占用大量安装空间，在其动作之后，使检修人员的工作量 也大幅提升，因此采用剩余电流断路器在解决路灯漏电方面的应用并不提倡，导 致未大面积采用该方案。另外过流保护也是路灯线路漏电保护的一种常见方式， 其使用一次回路熔断器，塑壳式空气开关等设备，为了保障漏电保护的有效性， 通常回设定较大的整定值，但其漏电保护的正确性以及保护动作效果则不理想。

从上述内容可以看出，当前常用的保护手段存在较为明显的缺陷，如何将路 灯线路漏电保护功能作为路灯监控中的一部分，在漏电发生的时候可以立即切断 故障点的供电，降低漏电危险，控制漏电范围且不影响其他路灯的正常使用，因 此设计了一种智能路灯漏电保护器，其解决传统保护设备的短板，解决了路灯漏 电保护问题。

2.2 设计原理

路灯电缆配电柜出线 ABCN 作为整个线路的供电与控制，在进入到路灯杆 内一般为 ABC 其中一相与 N 线，为保证路灯运行状态以及漏电状态都可以被监 测到本设计原理主要包括：CT1 剩余电流互感器、CT2 电流互感器、剩余电流监 测电路、电流监测电路、电压监测电路、继电器驱动电路、MCU、电源电路、 通讯电路组成。

线缆接入到保护器内后经过电源电路，将 220V 相电压转化为共 MUC 以及 其他信号调制电路的供电。CT1 互感器穿过 L 线与 N 线测量电源进线的剩余电 流，经过漏电检测电路将 CT1 的输出信号转化为 0V 到 3.3V 可供 MCU 的 ADC 进行采样。CT2 互感器主要负责路灯工作电流的采集，经过电流检测电路后进入 到 MCU。LN 相电压进入到电压检测电路后会进行电压分压与信号隔离，使 220V 电压转化为可以采集的信号。在出现漏电故障后 MUC 向继电器驱动电路发送高 电平信号可以控制继电器 K 进行切断避免出现漏电事故。再出现漏电故障之后 仪表会将故障信息进行存储到自身带的存储单元，并将数据上传监控平台由监控 平台进行数据汇总进行大数据分析工作。

一旦出现对地绝缘降低，导致漏电流超出整定值可以对发生漏电的路灯杆切 断供电，减少漏电范围避免漏电事故。智能路灯漏电保护器可以在出现漏电后可 快速切断减少漏电造成的不良影响，方面后续的检查与维修，在当出现偶然性线 路临界漏电情况时检修人员可以直接在监控平台中查看具体的故障信息以及故 障点所在地，不需要到现场逐一排查降低运维人工成本。

3 漏电保护流程

在使用过程中，可以将智能路灯漏电保护器设置成自动分闸模式以及自动重 合闸开启，这样才会使漏电流超出设置上限后 MCU 可以根据时限保护算法自动 做出保护模式。

通过 CT1 剩余电流互感器与 CT2 电流互感器以及电压检测电路可以获取路 灯运行时实时的漏电值、电压、电流参数。根据获取到的实时电压、电流数据可 以换算出路灯实时功率，可以根据路灯灯具的额定功率判断当前路灯灯具工作状 态是否正常。当供电电压低于或高于设置时可以进行提过欠压报警，对电压过低 或过高导致造成路灯灯具损坏进行提前预警。当实时电流超出设置值后进行过流 报警预防出现过流造成灯具以及供电线路过热导致线缆绝缘等级降低。当实时路 灯灯具功率处于异常状态时进行异常报警。

在出现漏电值超出设置值后，经过设置时限后仍处于漏电状态则切断当前路 灯杆供电。切断供电后为避免出现因偶发性原因造成的漏电故障，可以启用自动 重合闸功能在出现偶发性漏电故障之后等待设置的重合闸时间进行重合闸，在合 闸之后立即测量漏电值，若漏电值仍大于动作值则进行漏电分闸动作，同时对重 合闸次数进行计数，当达到设置重合闸次数之后不再进行重合闸动作。在漏电值 小于 0.25 倍的设置值则认为偶发性漏电故障排除进行正常供电，并清除重合闸 信息。

4 结束语

本文介绍了一种智能路灯漏电保护器，对本保护器设计进行了原理介绍和模 块介绍，以及分析了路灯漏电原因和漏电保护工作流程。经过对保护器的介绍分 析，设计了一种智能路灯漏电保护实现对路灯漏电的智能保护减少路灯漏电事故 降低路灯维护运营成本。