一起LED路燈故障引發(fā)的思考

韓國強

（陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城　048102）

一起LED路燈故障引發(fā)的思考

韓國強

（陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城048102）

介紹了某電廠一起LED路燈的故障現(xiàn)象，通過查找分析其故障原因主要為驅(qū)動電源損壞和LED路燈回路零線斷開，最后針對LED路燈電源、回路零線、回路負荷分配提出了建議和注意事項。

LED路燈；驅(qū)動器；驅(qū)動電源；零線斷裂

0　引言

道路照明是城市、廠區(qū)照明的重要組成部分，與人們的生產(chǎn)生活密切相關。傳統(tǒng)的照明路燈大多采用高壓鈉燈360°發(fā)光，光損失大，造成了能源的巨大浪費。當前全球環(huán)境日益惡化，各國都在發(fā)展節(jié)能降耗產(chǎn)品。隨著LED技術的不斷成熟，LED路燈以定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動特性好、響應速度快、抗震能力高、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)勢逐漸成為最具有替代傳統(tǒng)光源優(yōu)勢的新一代節(jié)能光源。

為響應國家節(jié)能降耗的號召，某電廠對全廠路燈進行了LED路燈改造，將原來的250 W鈉燈更換為90 W LED路燈。在改造試驗過程中發(fā)生了一起LED路燈故障，分析查找故障產(chǎn)生的原因，提出了解決方法，并對LED路燈的發(fā)展及改造提出了建議和注意事項。

1　故障現(xiàn)象

某電廠某區(qū)域共15盞250 W鈉燈，在LED路燈改造過程中，將其全部更換為90 W LED路燈，并對剛換完的LED路燈進行試驗，發(fā)現(xiàn)其全部都亮，但過了2天則發(fā)現(xiàn)有6盞路燈不亮。

2　路燈不亮的原因查找及分析

為查明路燈大面積不亮的原因，首先檢查電源，經(jīng)檢查火線帶電；然后檢查LED路燈的光源和驅(qū)動器，經(jīng)檢查LED光源正常，驅(qū)動器沒有輸出。

2.1驅(qū)動電源損壞

目前，LED路燈普遍采用交流電供電，其電源形式多樣，故障率較高，難以保證驅(qū)動電源壽命與LED路燈的壽命相匹配。因此，制約LED路燈壽命的一個重要因素就是驅(qū)動電源的可靠性。LED路燈一般安裝在室外，為保證驅(qū)動電源可靠工作，一般需要從高效率、高功率、長壽命、過壓過流、隔離、浪涌、過溫、防護以及符合《安規(guī)》和電磁兼容的要求等幾方面進行考慮。

對于大功率LED路燈，光源多采用單顆1 W大功率白光LED陣列方式，其電源驅(qū)動方式為恒流驅(qū)動。一般通行的電源電路采用由交流電直接轉(zhuǎn)為恒流，LED以串并聯(lián)組合的方式運行。LED恒流源驅(qū)動器的效率超過95 %，但在電壓較高或雷雨時容易產(chǎn)生浪涌，造成LED驅(qū)動電源或連同光源一起損壞。這次損壞的驅(qū)動器為LED恒流源驅(qū)動器，輸入電壓為AC110-240 V，輸出功率為90 W，矩陣為10串9并，帶防雷擊、防高溫保護。經(jīng)分析，恒流源驅(qū)動器損壞是由電壓高引起的。

2.2LED路燈回路零線斷開

在檢查LED路燈照明回路過程中發(fā)現(xiàn)回路零線斷開，且三相負荷分配很不均勻，導致中性點偏移，部分路燈兩端電壓升高。

當零線（N線）完好時（見圖1），每相的負荷分別用Ra，Rb，Rc表示，無論Ra，Rb，Rc是否相等，n點電壓總是等于0，Ra，Rb，Rc兩端的電壓都是220 V。但當零線（N線）斷開后（見圖2），Ra，Rb，Rc相等時，n點電壓還是等于0；Ra，Rb，Rc不相等時，n點出現(xiàn)漂移，Ra，Rb，Rc兩端的電壓就會發(fā)生變化，有的遠大于220 V，就會把路燈燒掉。

圖1　零線完好時的回路

圖2　零線斷開時的回路

此路燈回路共計15盞路燈，A相帶了9盞，B，C 2相各帶3盞，若1盞路燈的電阻為R，則A，B，C 3相的負載分別為Ra=R/9，Rb=Rc=R/3。

即B，C 2相上所加的電壓為316.8 V，遠大于輸入電壓240 V的上限，造成LED路燈恒流源驅(qū)動器損壞。

3　解決方法

發(fā)現(xiàn)LED路燈回路零線斷開后，首先將零線接好，并檢查其他節(jié)點零線連接是否良好；然后選取額定輸入電壓范圍更廣（AC90—265 V），性能更好的恒流源驅(qū)動器進行更換，更換驅(qū)動器后問題得到了解決。

4　建議和注意事項

（1） 目前，LED路燈驅(qū)動電源還缺乏強制性的統(tǒng)一標準，市面上的電源尺寸大小不一、質(zhì)量參差不齊；且LED路燈大多用于室外，經(jīng)常受到風吹雨淋、電閃雷鳴的惡劣天氣影響，溫差也比較大。LED光源為半導體光源，其發(fā)光特性決定了其低故障率。因此，LED驅(qū)動電源質(zhì)量的好壞決定了整個LED路燈的壽命。驅(qū)動電源性能相對較差、故障層出不窮，加之LED路燈驅(qū)動電源多采用內(nèi)置式設計，往往造成LED路燈電源維護困難。

根據(jù)LED路燈故障的情況分析，95 %以上的LED路燈故障都是由驅(qū)動電源損壞所致。因此，在選取LED路燈驅(qū)動電源方面要選取電源組件質(zhì)量良好，防護等級高，穩(wěn)定性和安全性都相對較高的產(chǎn)品。LED路燈的輸入電壓一般是220 V，但很多時候電路電壓會達到300 V或更高，在有浪涌的時候，一些元器件很容易被擊穿，從而影響LED路燈的壽命。

因此，要盡可能選取輸入電壓幅值較大的電源驅(qū)動器，如輸入電壓上限達到535 V的LED電源驅(qū)動器。

同時，對LED路燈電源問題提出如下2點建議：

① 將LED路燈電源標準化。標準統(tǒng)一了、提高了，電源質(zhì)量就提升了；

② 將LED路燈電源模塊化。LED路燈電源若能夠模塊化設計生產(chǎn)，則對其進行維護就會相對簡單一些。

（2） 在三相四線制的線路中，零線斷開或帶電危害非常大，零線對地電壓升高或負荷端電壓升高，經(jīng)常會導致人身及設備事故。為避免事故的發(fā)生，要經(jīng)常對零線進行檢查，必要時進行重復接零或接地。另外，應保證零線有足夠的截面積，一般約為相線截面積的60 %，同時應滿足機械強度的要求。零線上應避免有接頭，無法避免時，應認真按照工藝要求連接牢固。

（3） LED路燈回路的負荷分配應盡可能均衡。當三相負荷不平衡時，零線（中性線）便有較大的電流流過，三相負荷差別越大，零線流過的電流越大。變壓器中性點工作接地處雖然電壓為0，但離中性點越遠的的零線處，其阻抗越大，電壓也就越高，此時，如果有人靠近負荷側(cè)的零線，就有可能導致觸電，發(fā)生觸電事故；且易造成零線長時間過熱斷裂，中性點偏移，發(fā)生人身和設備故障。所以三相負荷要盡可能分配均勻，即使當零線斷開時，仍能保持中性點不偏移或偏移很小，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

新能源司司長：2020年光伏裝機力爭達到1.5億kW

國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明提出，到2020年風電裝機要達到2.1億kW，力爭達到2.5億kW，光伏裝機力爭達到1.5億kW，光熱發(fā)電裝機目標500萬kW。

總量目標、強制上網(wǎng)、分類電價補貼、費用分攤和專項資金五項制度是《可再生能源法》的核心，保障了可再生能源發(fā)展。

“十二五”期間我國風電裝機1.29億kW，光伏裝機4 300萬kW，分別超越了美國、德國，在世界增加了話語權(quán)。目前風電累計裝機超過1.4億kW，光伏累計裝機超過7 000萬kW，很大程度依靠《可再生能源法》支撐。

到2020年風電裝機要達到2.1億kW，力爭達到2.5億kW，光伏裝機力爭達到1.5億kW，光熱發(fā)電裝機目標500萬kW。到2020年可再生能源消費占比要達到15 %，2030年達到20 %，這兩個目標都需要可再生能源做大量工作。

地方政府制約、電網(wǎng)配套建設限制、可再生能源投資收費等問題導致的棄風棄光現(xiàn)象以及高達550億的財政補貼缺口都制約了可再生能源的發(fā)展，需要從法律、電價、附加層面加以解決。

9月13日，《可再生能源法》實施十周年研討會在北京召開，國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明在演講中提出上述觀點和數(shù)據(jù)，他同時指出，《可再生能源法》以法律形式確立了可再生能源發(fā)展的地位，基本制度和政策框架，為實施可再生能源全額保障性收購制度，建立可再生能源發(fā)展基金奠定了法律基礎，使我國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入了快車道。針對當前可再生能源發(fā)展中存在的問題和挑戰(zhàn)，司長朱明提出了5點工作思路和建議，獲得參會嘉賓一致好評。

2006年，《可再生能源法》正式頒布實施，2009年又進行了修訂，朱明在分析這部法律時認為，總量目標、強制上網(wǎng)、分類電價補貼、費用分攤和專項資金5項制度是《可再生能源法》的核心要素，保障了可再生能源發(fā)展。

司長朱明介紹，“十二五”期間我國風電裝機1.29億kW，光伏裝機4 300萬kW，分別超越了美國、德國，在全球處于領先地位，增加了話語權(quán)。在“十二五”規(guī)劃中，給可再生能源消費占比制定的目標是11.4 %，也已經(jīng)順利完成。2015年以來，根據(jù)《可再生能源法》、電改9號文和相關配套文件的要求，國家能源局編制了《可再生能源發(fā)電全額保障性收購管理辦法》，隨后又推出了保障性收購小時數(shù)，使可再生能源并網(wǎng)專項監(jiān)管工作有序進行。通過落實《可再生能源法》，建立完善的目標引導、行業(yè)監(jiān)管和扶持政策體系，可再生能源基本形成了有法可依、政策有利的發(fā)展環(huán)境。

在《可再生能源法》的推動和一系列政策的支持下，我國可再生能源開發(fā)、利用取得了舉世矚目的成就，國際交流頻繁，對世界可再生能源發(fā)展也產(chǎn)生了重要影響。目前我國風電累計裝機超過1.4億kW，光伏累計裝機超過7 000萬kW，司長朱明認為很大程度依靠《可再生能源法》支撐。

（來源：太陽能新聞網(wǎng) 2016-09-14）

2016-03-28。

韓國強（1977-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠變電檢修工作，email：52553035@qq.com。