交通信號(hào)燈線路漏電及保護(hù)技術(shù)分析*

冀光普，余仁輝，馮國(guó)行

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院順德檢測(cè)院，廣東 佛山 528300）

隨著城市的快速發(fā)展，城市交通信號(hào)燈基本遍布在城市道路的各個(gè)路口。交通信號(hào)燈在市民日常交通生活中有著不可替代的作用，其屬于戶外涉電公共設(shè)施。在極端天氣情況下，交通信號(hào)燈線路較容易因發(fā)生漏電而出現(xiàn)觸電事故[1]，因此交通信號(hào)燈的用電安全已成為城市交通信號(hào)管理部門急待解決的問題。

交通信號(hào)燈的信號(hào)機(jī)箱和信號(hào)燈桿是較為常見的交通信號(hào)設(shè)施，其特點(diǎn)是分布廣，且使用金屬外殼材料。由于交通路口是人員比較集中的地方，且行人比較易于碰觸到交通信號(hào)設(shè)備，因此當(dāng)交通信號(hào)設(shè)備供電線路發(fā)生漏電時(shí)，交通信號(hào)設(shè)備的整個(gè)金屬部分都處于帶電狀態(tài)，如果交通信號(hào)設(shè)備的接地不良或周圍有積水，人觸摸交通信號(hào)設(shè)備金屬外殼則會(huì)發(fā)生觸電事故。隨著城市范圍的日益擴(kuò)大，交通信號(hào)設(shè)備用電安全管理和維護(hù)問題變得越來越突出，最為嚴(yán)重的是線路老化、安裝不規(guī)范等導(dǎo)致交通信號(hào)設(shè)備供電線路漏電問題，直接關(guān)系到用電安全、人身安全，已引起交通信號(hào)設(shè)備管理部門的高度重視[2]。

1 交通信號(hào)燈線路漏電分析

（1）目前國(guó)家為進(jìn)一步規(guī)范道路交通信號(hào)燈的設(shè)置、使用和管理問題，出臺(tái)了《道路交通信號(hào)燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（GB 14886—2016）、《道路交通信號(hào)控制機(jī)》（GB 25280—2016）等標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范主要側(cè)重于道路交通信號(hào)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)，對(duì)用電安全設(shè)計(jì)方面沒有明確給出具體的要求，因此在建設(shè)和維護(hù)上一直沿用設(shè)備機(jī)箱安裝要求，設(shè)計(jì)防護(hù)要求安全系數(shù)低。加上電纜老化等問題，導(dǎo)致用電安全系數(shù)不斷下降。此外，外場(chǎng)系統(tǒng)缺乏可靠、有效的用電保護(hù)設(shè)備，也持續(xù)嚴(yán)重威脅著用電安全。

（2）部分線纜絕緣性能達(dá)不到安全要求。①長(zhǎng)期負(fù)載運(yùn)行的電纜，由于其持續(xù)負(fù)載導(dǎo)致線路溫度過高而加速線路老化，進(jìn)而使其絕緣性降低，尤其在高溫炎熱的夏季，交通燈線路的溫升常常導(dǎo)致電纜絕緣薄弱處被擊穿。②電纜保護(hù)層受土壤酸堿作用，被腐蝕，進(jìn)一步導(dǎo)致保護(hù)層失效，降低線路絕緣。③隨著城市的快速發(fā)展，道路改造、地鐵施工等市政建設(shè)越來越多，建設(shè)單位不規(guī)范、不文明施工造成電纜被損傷的情況經(jīng)常發(fā)生。④井下駁線偷電，甚至，部分設(shè)備用電單位直接在沙井里把交通信號(hào)燈供電電纜開口接駁偷電。

（3）部分桿件、機(jī)箱未設(shè)置可靠的接地保護(hù)。根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）規(guī)定，TT系統(tǒng)中配電線路內(nèi)由同一間接接觸防護(hù)電器保護(hù)的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)用保護(hù)導(dǎo)體接至共用或各自的接地極上，并且要求接地電阻值大小有明確的規(guī)定[3]。而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《道路交通信號(hào)控制機(jī)安裝規(guī)范》（GA/T 489—2016》關(guān)于接地只有原則性的規(guī)定，僅明確接地電阻值小于10Ω，其要求低于國(guó)標(biāo)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）的規(guī)定，因此造成設(shè)施的接地保護(hù)安裝情況參差不齊。

（4）傳統(tǒng)漏電保護(hù)裝置無法滿足交通燈線路漏電保護(hù)需求。交通信號(hào)燈作為重要的戶外用電設(shè)備，應(yīng)按照《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》（GB 13955—2017）的規(guī)定，對(duì)其設(shè)置漏電保護(hù)裝置[4]。目前，大多數(shù)城市的交通信號(hào)燈線路大部分已經(jīng)運(yùn)行多年，絕緣老化嚴(yán)重，再加上夏季潮濕多雨、容易積水，導(dǎo)致傳統(tǒng)漏電保護(hù)器完全無法合閘，嚴(yán)重影響交通秩序與安全，不得不退出運(yùn)行。另外，《道路交通信號(hào)控制機(jī)安裝規(guī)范》（GA/T 489—2016）里也沒有相關(guān)條款明確規(guī)定需要安裝漏電保護(hù)器，因此在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，大多數(shù)施工單位在施工時(shí)未安裝漏電保護(hù)器。

2 漏電保護(hù)技術(shù)

2.1 接地保護(hù)技術(shù)

保護(hù)接地是電氣設(shè)備在正常運(yùn)行的情況下，所應(yīng)用的保護(hù)技術(shù)手段。保護(hù)接地將不帶電的交通燈裝置金屬框架、外殼通過接地裝置和大地可靠連接，以保證人身安全[5]。其工作原理如圖1所示。在有了保護(hù)接地的低壓系統(tǒng)中，漏電設(shè)備對(duì)地電壓主要取決于保護(hù)接地電阻Rb的大小，由于Rb和Rr并聯(lián)，且Rb＜Rr，這就可以近似地認(rèn)為對(duì)地電壓為Ud=3URb/(3Rb+Z)。又因Rb＜Z，所以設(shè)備對(duì)地電壓將大大降低。因此，只要適當(dāng)控制保護(hù)接地電阻Rb的大小，就可限制漏電設(shè)備對(duì)地電壓，進(jìn)而降低觸電風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 接零保護(hù)技術(shù)

接零保護(hù)技術(shù)是指電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，將交通信號(hào)燈裝置不帶電的金屬框架、外殼和低壓供電系統(tǒng)零線連接，預(yù)防人體發(fā)生觸電危險(xiǎn)[5]。接零保護(hù)技術(shù)的工作原理如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)某一相帶電的相線碰連上外殼時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相線對(duì)零線的單相短路（即碰殼短路）。單相短路所產(chǎn)生的較大短路電流Id，這個(gè)短路電流將促使保護(hù)元件（如斷路器）快速將故障設(shè)備的電源斷開，從而保障了人身的安全。

圖1 接地保護(hù)工作原理示意圖

圖2 接零保護(hù)工作原因示意圖

2.3 剩余電流斷路器

剩余電流斷路器是一種檢測(cè)剩余電流的裝置，該裝置可將剩余電流值與基準(zhǔn)值進(jìn)行智能比較。當(dāng)剩余電流值超過基準(zhǔn)值時(shí)，主電路觸頭將斷開。剩余電流斷路器具有過載和短路保護(hù)功能，有的剩余電流斷路器還具有過電壓保護(hù)功能。

2.4 自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器

自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器必須符合漏電斷路器的基本工作原理，剩余電流自適應(yīng)智能斷路器的實(shí)質(zhì)是外界環(huán)境的溫濕度的變化導(dǎo)致絕緣電阻變化，因而使正常剩余電流產(chǎn)生變化，在原有的整定值范圍基礎(chǔ)上，自動(dòng)調(diào)節(jié)剩余電流動(dòng)作閾值，不需要人為調(diào)整。另外，自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器可根據(jù)剩余電流變化率判斷是故障漏電還是正常漏電，具有漏電流幅值保護(hù)、漏電流突變保護(hù)、自動(dòng)重合閘、遠(yuǎn)程通信等功能。

3 交通信號(hào)燈線路漏電安全的防護(hù)措施

（1）道路交通信號(hào)路燈安裝時(shí)，應(yīng)對(duì)每桿燈桿外殼進(jìn)行保護(hù)接地，以確保路燈燈桿發(fā)生漏電故障時(shí)，保護(hù)接地能夠及時(shí)將漏電電流導(dǎo)入大地，防止觸電事故的發(fā)生。

（2）安裝自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器。道路交通信號(hào)燈系統(tǒng)不同于室內(nèi)照明系統(tǒng)的安置，其線路較長(zhǎng)，并且交通燈是設(shè)于人流比較密集的場(chǎng)所，這不利于交通燈的管控與安全保護(hù)。自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器能夠根據(jù)交通燈線路的狀況自動(dòng)調(diào)整漏電流動(dòng)作閾值，有效解決了統(tǒng)漏電保護(hù)器完全無法合閘的問題，并能提供漏電流幅值、漏電流突變雙重保護(hù)，大大減少了線路的漏電安全隱患，保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

（3）加強(qiáng)交通信號(hào)線路的定期維護(hù)與檢修，定期查看線路的漏電安全情況，及時(shí)排除線路漏電安全隱患問題。對(duì)線纜使用年數(shù)長(zhǎng)、地下穿線管塌陷損毀、燈桿銹損嚴(yán)重的，制定計(jì)劃，進(jìn)行系統(tǒng)更換[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的交通信號(hào)燈，其對(duì)交通的指揮作用不可替代，而受線路自身材料及使用年限、管理不當(dāng)、降雨等自然災(zāi)害的影響，交通信號(hào)燈線路不可避免地發(fā)生漏電現(xiàn)象。接地保護(hù)、接零保護(hù)等技術(shù)和自適應(yīng)智能漏電保護(hù)器等的使用，對(duì)保證交通信號(hào)燈的安全運(yùn)行具有重要意義，且有助于及時(shí)消除安全隱患，達(dá)到防患于未然的目的。