淺談剩余電流測(cè)量在排查路燈漏電隱患中的應(yīng)用

0引言

路燈是一種為道路提供照明的電力設(shè)備，其分布廣泛，通常由鋼鐵材料制成。燈桿頂端的燈具和內(nèi)部的電纜均帶電。由于路燈桿常設(shè)于人行道或綠化帶，燈桿與行人接觸頻繁，一旦發(fā)生漏電，極易導(dǎo)致觸電事故。隨著城市擴(kuò)張和人口增長(zhǎng)，照明需求日益提升，路燈的數(shù)量和密度相應(yīng)增加，這不僅加大了城市照明設(shè)施管理的復(fù)雜性，也使得路燈漏電導(dǎo)致的傷害事件頻發(fā)，給管理者帶來(lái)了挑戰(zhàn)：如何在確保照明效果的同時(shí)，有效排除安全隱患。

１漏電原因分析

路燈設(shè)施漏電包括燈桿帶電和電纜漏電兩種情況，這些現(xiàn)象可能發(fā)生在以下場(chǎng)景：

1）路燈桿電纜絕緣損壞，電線(xiàn)接觸燈桿，導(dǎo)致燈桿帶電。

2）照明燈頭可能漏電，盡管其設(shè)計(jì)具備防水特性。絕緣性能改變或線(xiàn)路遭雷擊后，漏電風(fēng)險(xiǎn)增加。

3）路面積水可能侵入燈桿內(nèi)部引起漏電。城市內(nèi)澇期間，若燈桿被水淹沒(méi)且水位高于燈門(mén)，接線(xiàn)頭防水不足會(huì)導(dǎo)致漏電。

4）電纜絕緣可能因線(xiàn)路長(zhǎng)且長(zhǎng)時(shí)間埋于地下受侵蝕或外力影響導(dǎo)致破損，從而降低絕緣性能，引發(fā)漏電。

在電路分析領(lǐng)域，上述漏電現(xiàn)象通常歸因于單相接地故障。

根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50054—2011)第5.2.9條，TN系統(tǒng)中配電線(xiàn)路的間接接觸防護(hù)電器應(yīng)確保在5秒內(nèi)切斷故障回路。然而，對(duì)于1公里長(zhǎng)的路燈線(xiàn)路，使用VV-1kV 4×25mm2+1×16mm2電纜，在單相金屬性接地故障時(shí)，故障電流為122.3A，常規(guī)63A斷路器可能無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷電路。若發(fā)生單相非金屬性接地故障，斷路器可能完全無(wú)法切斷故障。

現(xiàn)有的斷路器可能無(wú)法切斷故障回路，因?yàn)閱蜗嘟拥毓收蠈?dǎo)致故障點(diǎn)電壓下降而其他兩相電壓升高，但是由于LED路燈電源設(shè)計(jì)為寬范圍，能在低至90V下工作，使得無(wú)法僅憑觀察判斷故障，路燈線(xiàn)路由于電纜與大地接觸且路燈線(xiàn)路長(zhǎng)，電纜對(duì)地分布電容引起的漏電可能超出漏電保護(hù)器的范圍，導(dǎo)致無(wú)法合閘，因此，常規(guī)漏電保護(hù)器無(wú)法安裝。在維護(hù)中，需增加人工排查故障以提高安全性，單相接地故障時(shí)，保護(hù)導(dǎo)體(PE)線(xiàn)內(nèi)會(huì)有漏電電流，通過(guò)測(cè)量此電流可發(fā)現(xiàn)故障回路。

2不同類(lèi)型電流產(chǎn)生的原理

2.1不平衡電流產(chǎn)生的原理

在三相五線(xiàn)制中，每相負(fù)荷通過(guò)兩個(gè)回路供電：一個(gè)與零線(xiàn)形成220V回路，另一個(gè)與另一相串聯(lián)形成380V回路。當(dāng)三相平衡時(shí)，電源線(xiàn)電壓與相電壓形成和諧的回路，零線(xiàn)上無(wú)電流。若負(fù)荷不平衡，串聯(lián)在線(xiàn)電壓之間的兩相負(fù)荷不同，多余的電流會(huì)通過(guò)零線(xiàn)流動(dòng)，形成不平衡電流。

2.2零序電流產(chǎn)生的原理

三相系統(tǒng)電壓和電流由正序、負(fù)序、零序分量組成。在平衡無(wú)故障狀態(tài)下，只含正序分量，若出現(xiàn)負(fù)序或零序分量時(shí)，則說(shuō)明系統(tǒng)可能有問(wèn)題。單相接地故障會(huì)導(dǎo)致零序電流的產(chǎn)生。假設(shè)三相負(fù)載保持平衡，一旦電路中出現(xiàn)觸電或漏電故障，回路中將有漏電電流流過(guò)。在這種情況下，三相電流的矢量和不再為零，而是等于零序電流Ｉ，即Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝Ｉ。雖然單相接地故障會(huì)產(chǎn)生零序電壓和零序電流，但在實(shí)際操作中，由于路燈低壓設(shè)施眾多、線(xiàn)路長(zhǎng)度大、接線(xiàn)不規(guī)范等問(wèn)題，三相不平衡現(xiàn)象較為普遍，線(xiàn)路中常常存在不平衡電流。因此，我們發(fā)現(xiàn)難以通過(guò)直接測(cè)量零序電流的方法來(lái)診斷單相接地故障。

2.3漏電電流產(chǎn)生的原理

通過(guò)測(cè)量剩余電流，我們可以迅速檢測(cè)并定位單相接地故障。剩余電流保護(hù)原理基于三相線(xiàn)路和中性線(xiàn)穿過(guò)同一CT，正常情況下無(wú)單相接地故障發(fā)生，這些線(xiàn)路的電流矢量和為零。若發(fā)生單相接地故障，PE線(xiàn)將有故障電流ID流過(guò)，導(dǎo)致電流矢量和不為零。

3漏電電流的檢測(cè)

圖3展示了現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)景照片

4安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹

安科瑞ASJ系列的剩余電流動(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測(cè)儀能夠與低壓斷路器或低壓接觸器等設(shè)備組合，形成一套綜合性的剩余電流保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)用于交流50Hz，額定電壓不超過(guò)400V的TT和TN系統(tǒng)配電線(xiàn)路。其主要功能是對(duì)電氣線(xiàn)路實(shí)施接地故障保護(hù)，以防止因接地故障電流導(dǎo)致的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故。此外，該系統(tǒng)還能為防止人身觸電提供間接接觸保護(hù)。

4.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器具備多項(xiàng)功能：能夠進(jìn)行A型或AC型剩余電流測(cè)量，提供剩余電流超限的報(bào)警指示，允許用戶(hù)設(shè)定額定的剩余動(dòng)作電流值，以及設(shè)定極限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間。此外，該系列繼電器配備了兩組繼電器輸出，并具備就地和遠(yuǎn)程的“測(cè)試”、“復(fù)位”操作功能。

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀則提供了以下功能：支持16路剩余電流監(jiān)測(cè)，具備1路預(yù)警繼電器輸出和16路報(bào)警繼電器輸出，擁有2路DI（數(shù)字輸入）接口，具備自動(dòng)重合閘功能，支持遠(yuǎn)程通訊以及遠(yuǎn)程分合閘操作。

4.2技術(shù)指標(biāo)

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標(biāo)

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)

5.3選用說(shuō)明

剩余電流動(dòng)作繼電器在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線(xiàn)型式。

其他接線(xiàn)型式需改造為上述兩種型式，以避免出現(xiàn)誤動(dòng)作或不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)以主回路的額定電流為基準(zhǔn)進(jìn)行挑選。

實(shí)際應(yīng)用中，互感器應(yīng)安裝于主回路或支路之上，以便通過(guò)測(cè)量剩余電流來(lái)決定是否觸發(fā)斷路器的跳閘動(dòng)作。

ASJ10/20剩余電流繼電器應(yīng)用圖

ASJ60剩余電流監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用圖

4.4注意事項(xiàng)

在使用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）作為電擊防護(hù)的附加措施時(shí)，必須遵守以下規(guī)定：

1）額定剩余電流動(dòng)作值不得超過(guò)30mA；

2）對(duì)于額定電流不超過(guò)32A的以下電路，必須安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）：

- 供一般人員使用的電源插座電路；

- 室內(nèi)移動(dòng)式電氣設(shè)備；

- 人員可接觸的室外電氣設(shè)備。

3）不應(yīng)僅依賴(lài)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）作為唯一的保護(hù)措施；

4）在采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）的情況下，必須安裝保護(hù)接地導(dǎo)體（PE）。

5結(jié)束語(yǔ)

我們采用的快速檢測(cè)剩余電流技術(shù)，在路燈維護(hù)作業(yè)中顯著提升了人工排查故障回路的效率。它能夠迅速識(shí)別出漏電的安全隱患，并且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，我們已經(jīng)驗(yàn)證了其操作性。然而，目前我們還未能設(shè)定出一個(gè)安全的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，這使得檢測(cè)過(guò)程尚有不足之處。展望未來(lái)，我們將進(jìn)一步研究回路長(zhǎng)度與電纜對(duì)地分布電容對(duì)泄漏電流的影響，以期完善通過(guò)檢測(cè)剩余電流來(lái)排查路燈漏電隱患的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)永忠.剩余電流測(cè)量在排查路燈漏電隱患中的應(yīng)用.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.06版

審核編輯 黃宇