路燈箱控制回路故障排查措施研究

吳龍波

廈門市市政工程中心，福建廈門，361000

0 引言

在現(xiàn)代城市化進(jìn)程持續(xù)加快以及城市基礎(chǔ)建設(shè)越來越完善的背景下，城市路燈系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大。完善的維護(hù)管理、及時的故障排查工作是發(fā)揮路燈系統(tǒng)價值的關(guān)鍵所在。在城市市政路燈基礎(chǔ)工程系統(tǒng)中，路燈箱是控制路燈的主要裝置。受到多種原因的影響，路燈箱控制回路會出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致路燈亮燈率受到影響，甚至產(chǎn)生一些安全隱患。因此，有必要結(jié)合路燈箱控制回路的故障類型、誘發(fā)原因，對故障排查措施進(jìn)行深入探究。

1 路燈箱控制回路概述

1.1 控制回路基本原理

路燈箱即路燈配電箱，屬于低壓配電箱，是市政路燈配電系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的構(gòu)成部分。在市政路燈電氣系統(tǒng)中，路燈箱是連接相關(guān)變壓器和路燈裝置之間的紐帶。在路燈系統(tǒng)的設(shè)計、建造及維護(hù)管理中，合理的路燈箱布局、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木S護(hù)管理，都是有效降低路燈箱故障率、保證路燈亮燈率的關(guān)鍵。在路燈開關(guān)箱中，控制回路所在的二次部分的主要功能包括電流電壓監(jiān)測、開關(guān)控制、開關(guān)信號反饋等[1]。在現(xiàn)代路燈系統(tǒng)中，為了滿足更為精細(xì)化的開關(guān)控制需求，路燈箱控制回路具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件繁多、接線多變的特點(diǎn)。目前，國內(nèi)各城市路燈箱控制回路涉及的基本元件包括切換開關(guān)、空氣開關(guān)、保險絲等，這類裝置構(gòu)成了路燈箱的基本控制邏輯。另外，為了滿足其他相關(guān)需求，路燈箱內(nèi)還安裝有時鐘控制器、線路保護(hù)器、監(jiān)測傳感器等裝置，這類裝置是實現(xiàn)路燈箱自動化控制乃至智能化管理的關(guān)鍵。在路燈箱的控制回路中，二次電源和交流接觸器的線圈控制端分別作為控制功能的起點(diǎn)和終點(diǎn)。在實現(xiàn)控制功能時，進(jìn)線、空開、保險絲、時鐘控制器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、中繼器、交流接觸器依次發(fā)揮作用。該控制回路功能可以分為三個階段，其一是功能階段，主要由進(jìn)線、空開及保險絲發(fā)揮作用；其二是選擇階段，由轉(zhuǎn)換開關(guān)和中繼器啟動，選擇對應(yīng)的控制方式；其三為連接階段，主要由連接線、端子排發(fā)揮作用，連接相關(guān)路燈組件，形成控制回路[1]。

1.2 控制回路基本接法

一般情況下，路燈開關(guān)箱內(nèi)部控制回路在出廠時已經(jīng)完成了基礎(chǔ)連接。受到其元器件類型、布置方式的影響，接線的方式也存在很大差異。具體來講，路燈箱控制回路中的功能部分接線方式相對固定，而控制選擇部分的連接方式則比較靈活。選擇部分的基礎(chǔ)連接工作，需要考慮安全性和適用性。在智能化技術(shù)的應(yīng)用背景下，為了有效避免多個控制器發(fā)出控制信號時出現(xiàn)沖突，需要保證控制方式的單一性。在相關(guān)技術(shù)愈發(fā)成熟化的背景下，為了有效提升路燈控制箱的動態(tài)化控制能力，降低故障率，業(yè)界衍生出了一些改進(jìn)接法。比如說，在時鐘控制器的輸入、輸出端簡裝一個轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過電源和轉(zhuǎn)換開關(guān)組合的形式，對中繼器進(jìn)行控制[2]。

2 路燈箱控制回路故障的基本排查方法

在路燈箱中，控制回路是發(fā)揮路燈箱紐帶作用的關(guān)鍵所在，一旦控制回路出現(xiàn)故障，都可能直接影響路燈箱的控制效果。尤其是在智能化控制技術(shù)應(yīng)用于控制回路的情況下，故障類型呈現(xiàn)多樣化趨勢，給故障識別、排查及處理工作帶來了一些挑戰(zhàn)。目前，針對路燈箱控制回路故障的基本排查方法有以下兩大類。

2.1 直觀排查法

所謂直觀排查法也是所有電器故障排查中最為基礎(chǔ)的方法，即在保證安全的前提下，通過看、聽、聞、摸的方式，來進(jìn)行故障排查。針對路燈箱控制回路的故障排查，直接排查法通常可以發(fā)現(xiàn)一些常見的故障，通常是最具效率的排查方法。首先，通過觀察路燈箱電壓指示燈，可以判斷開關(guān)是否處于正常位置。若指示燈不正常，可以先看裝置內(nèi)是否存在比較明顯的線路脫落、燒毀、斷開的情況[2]。所謂聽，即檢查人員近距離聽交流接觸器是否存在異常噪音，此時可以通過操作定時開關(guān)聽交流接觸器開合聲音來對該裝置故障進(jìn)行判斷。其次，通過聞味道，可以判斷路燈箱是否存在線路燒壞的故障。最后，通過觸摸路燈箱外殼、線路，判斷是否存在異常發(fā)熱的情況。通過觸摸操作開關(guān)，憑借觸感判斷是否存在開關(guān)松動、開合不暢的情況[3]。

2.2 儀器排查法

顯然，面對精細(xì)化程度越來越高、電氣元件布局越來越復(fù)雜的路燈箱控制回路，很多故障無法通過簡單的直觀排查法進(jìn)行評估。此時，就需要用到一些專業(yè)性的工具、儀器，來對控制回路運(yùn)行狀況、故障狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步分析。和所有電氣裝置的故障排查一樣，路燈箱控制回路故障排查工作中都會用到萬能表、驗電筆等基礎(chǔ)工具，目的是通過檢測電壓、電流、電阻值來對故障情況進(jìn)行基本判斷。在此基礎(chǔ)上，可以對空氣開關(guān)、時間控制機(jī)器的進(jìn)出端電壓值進(jìn)行檢測，結(jié)合對交流接觸器線圈電壓的檢測，快速找出故障源。當(dāng)然，如今部分智能化路燈箱還配備了一些傳感器、微機(jī)系統(tǒng)等，通過中央控制器捕捉到的相關(guān)信號，往往可以更快速地鎖定故障問題。值得一提的是，在路燈電路安全的維護(hù)管理中，通過相應(yīng)的儀器和微機(jī)系統(tǒng)，可以通過對長期大量電路信號、參數(shù)的動態(tài)分析，評估線路或相關(guān)電氣裝置的運(yùn)行狀態(tài)，對一些風(fēng)險進(jìn)行有效識別，為回路故障防治及裝置保養(yǎng)、維護(hù)工作提供重要參考。

3 路燈箱控制回路故障分析

針對路燈系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)的時候，通常會面臨各種不同類型的故障，而路燈箱控制回路故障和路燈線路故障存在一定相似性，因此較容易被混淆。為有效辨別故障類型，關(guān)鍵在于對二次控制回路中的交流接觸器進(jìn)行檢查，通常情況下，如果路燈箱其他元器件未見異常，而交流接觸器存在問題，則可以基本判斷是控制回路故障。需要特別提到的是，如今路燈箱系統(tǒng)配置了基于微機(jī)、通信系統(tǒng)構(gòu)成的智能化控制模塊，其中有很多智能控制裝置都集成于固定程序或封裝模塊之中，針對路燈箱的檢查操作空間比較有限。因此，針對路燈箱控制回路故障的檢修往往處于檢查簡單、修復(fù)難的問題[3]。所以，在處理高度集成的智能化路燈控制回路故障時，一般以更換元器件為主。

為了有效提升路燈箱控制回路排查檢修效率，可以按照以下幾個步驟開展工作：

其一，觀察。當(dāng)出現(xiàn)路燈不亮、閃爍的情況時，排除基礎(chǔ)供電問題之后，開始對路燈箱進(jìn)行檢查。首先看空開、轉(zhuǎn)換開關(guān)等可操縱單元所處的位置是否正常，觀察智能控制器的燈光信息、故障指示燈是否處于正常狀態(tài)。看是否存在元器件脫落、線路松動以及線路燒毀的情況。若是開關(guān)斷開、線路松動等基礎(chǔ)問題，在恢復(fù)異常元件并做好作業(yè)風(fēng)險評估之后，進(jìn)行試送電操作，觀察路燈是否恢復(fù)正常。該環(huán)節(jié)的主要目的是排查因元器件安裝不當(dāng)或智能控制器故障引起的問題。

其二，試操作。保證安全的前提下，通過操作轉(zhuǎn)換開關(guān)和智能控制器上的開關(guān)調(diào)節(jié)控制方式，觀察交流接觸器在不同控制方式下是否能正常分合。該環(huán)節(jié)主要排查的是交流接觸器及供能組件存在的故障。需要注意的是，需要根據(jù)路燈控制回路形式和安全狀態(tài)選擇合適的試操作方式。在開關(guān)試操作時無需提前斷電，而在使用一些儀器對部分電器元件進(jìn)行試操作時，則要綜合實際情況確定是否要提前斷開電路。

其三，檢查電路。如果完成前述操作之后依然存在故障，則需要對電路進(jìn)行檢查。具體是對照電氣原理圖，對路燈箱控制回路中各個電路的通斷性進(jìn)行檢查。一般情況下，應(yīng)當(dāng)先檢查智能控制器接入部分的控制回路，該環(huán)節(jié)主要是排查控制方式選擇及線路連接部分的問題。檢查電路時，不僅要看回路各個位置的電路是否暢通，還要通過萬能表觀察電流、電壓是否穩(wěn)定，很多時候相關(guān)參數(shù)的波動也會反映回路存在某種故障。

4 路燈箱控制回路故障診斷方式

4.1 直流電阻檢測法

在路燈箱控制回路的故障診斷中，直流電阻檢測法是一種比較常見的故障檢測方法，基本上能夠檢測出大多數(shù)路燈控制回路故障。通常情況下，路燈線路分布比較均勻，在三相四線制中，一個回路不超過20處路燈裝置。將一個回路中的路燈按數(shù)字編號，其中編號為1、4、7……的路燈為A相，編號為2、5、8……的路燈為B相，編號為3、6、9的路燈為C相。如果故障發(fā)生在A相，直流電阻會大幅度變小，直流電阻檢測法正是利用該原理進(jìn)行故障排查的。在檢測時，可以按照一半距離的基本方法，在1～10號路燈線路內(nèi)截斷電纜A相，使用萬能表檢測中點(diǎn)直流電阻，判斷故障點(diǎn)在1～10號段還是11～20號段。然后，再檢測異常段中點(diǎn)位置，以此類推，逐步縮小檢測范圍，直至找到故障點(diǎn)，并且可以準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)在路燈桿內(nèi)、井內(nèi)還是保護(hù)管內(nèi)。針對桿內(nèi)或井內(nèi)的短路故障，可以重新連接，如果故障點(diǎn)位于保護(hù)管內(nèi)，則需要對此段電纜進(jìn)行更換[4]。

4.2 電容限流檢測法

在路燈箱控制回路的故障診斷中，電容限流檢測法也比較常用，并且具有操作簡單、安全性高的優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，先查明路燈控制回路線路的走向，在配電盤上拆除存在短路情況的線纜終端。然后，在配電柜中串聯(lián)電容器，另一端接地。在通電之后，短路位置的電阻會大幅度減小，而電容器會對其進(jìn)行限流。此時，技術(shù)檢修人員從電源點(diǎn)開始，使用鉗形電流表進(jìn)行檢測，逐步縮小檢測范圍，直至找出短路點(diǎn)。在多數(shù)情況下，路燈控制回路檢修及故障防治人員可以利用電容限流檢測法，對控制回路中一些較難鎖定源頭的故障進(jìn)行處置。在實際應(yīng)用中，電容限流檢測法不僅具有操作簡單、效率高、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，同時其操作方式也和路燈電路系統(tǒng)相對分散的維護(hù)管理場景相匹配。

5 案例分析

案例一，2021年7月某日，報修人員報告廈門同安區(qū)某街道新裝的2套路燈開關(guān)箱手動操作故障?，F(xiàn)場檢查時，檢查人員先試著操作轉(zhuǎn)換開關(guān)，發(fā)現(xiàn)其中一個開關(guān)箱無法切換控制方式，轉(zhuǎn)換開關(guān)三遙及時鐘控制方式的切換不受轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。另一個開關(guān)箱手動控制方式失效，但是可以切換控制方式。隨后進(jìn)一步檢查線路，發(fā)現(xiàn)第一個開關(guān)箱新裝配置未達(dá)到設(shè)計要求，轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入及輸出端引線在元器件上短接在了一起。第二個開關(guān)箱的手動控制是從主線路側(cè)A相保險絲下端取電，但是主線路采取的是B相單相供電的方式，并沒有按照要求安裝A相保險絲，這是導(dǎo)致第二個開關(guān)箱手動控制失效的主要原因。可見，在針對路燈箱控制回路進(jìn)行故障診斷時，試操作往往是最快捷有效的故障排查方式，其中手動控制是否正常將直接反映控制回路轉(zhuǎn)換部分的多數(shù)故障問題。

案例二，2021年9月某日，廈門市同安區(qū)某街道共計10臺路燈工作期間熄滅，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場之后，先啟用時鐘控制，發(fā)現(xiàn)路燈箱三遙設(shè)備供電正常，因此判斷可能是三遙設(shè)備輸出端、轉(zhuǎn)換開關(guān)存在故障。然后，通過調(diào)取后臺系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)三遙設(shè)備通信無問題，工作期間控制信號正常發(fā)出。接著在現(xiàn)場檢查中，檢修人員手動操作轉(zhuǎn)換開關(guān)，發(fā)現(xiàn)裝置無法正常運(yùn)行。遂檢查控制回路供能部分，發(fā)現(xiàn)進(jìn)線空氣開關(guān)保險絲線路松脫，影響轉(zhuǎn)換開關(guān)運(yùn)行，同時也導(dǎo)致無法手動啟動轉(zhuǎn)換開關(guān)。2021年11月某日，針對另一街道類似的故障問題，檢修人員同樣面臨手動控制失敗的情況，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)時鐘控制輸出端存在改接的情況。通過從交流接觸器控制端線路反向排查，發(fā)現(xiàn)交流接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出端以及中繼器之間出現(xiàn)接觸不良的情況。在排除人為因素之后，判斷可能是因為該路燈控制箱所在區(qū)域重型車輛通行頻繁，路面震動導(dǎo)致連接端螺絲松脫。通過該案例可以發(fā)現(xiàn)，部分控制回路故障存在一定的隱蔽性，檢查時應(yīng)當(dāng)采取多種方式，依次排查，再針對具體情況進(jìn)行處理[5]。

案例三，2021年12月，廈門市同安區(qū)某街道在技術(shù)升級改造時更換了三遙設(shè)備，后發(fā)生故障，路燈箱二次部分控制回路線路燒壞，同時三遙設(shè)備輸出端和時鐘控制裝置均遭到不同程度的損壞。通過人工排查和儀器檢測數(shù)據(jù)的對比分析，發(fā)現(xiàn)該故障是由于改造人員錯誤地將時鐘控制裝置輸出端和交流接觸器直接連接，而控制回路中輸入電源還保持原三遙設(shè)備的取電方式（B相），而更換的新三遙設(shè)備輸入電源是取A相電，遂在回路接通時發(fā)生相間短路，燒毀線路及相關(guān)裝置。通過該案例可以發(fā)現(xiàn)，針對路燈箱控制回路出現(xiàn)的比較嚴(yán)重的線路、元器件燒毀問題，應(yīng)當(dāng)從線路接線方式、供電取電方式等方面入手，依次排查問題。同時，案例也警示相關(guān)工作人員，在針對路燈供電系統(tǒng)及控制回路進(jìn)行改造升級時，要明確新舊裝置、設(shè)備的技術(shù)特征及安裝要求，以避免出現(xiàn)錯接、誤接及不規(guī)范安裝等情況。

6 結(jié)語

綜上所述，在如今城市化進(jìn)程逐步加快、市政基礎(chǔ)設(shè)施越來越完善的情況下，路燈系統(tǒng)作為市政電氣工程的關(guān)鍵組成部分，針對其開展故障排查及維護(hù)工作非常重要?？紤]到路燈裝置數(shù)量多、分布廣、檢測難度較高的問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況制定比較科學(xué)的故障排查機(jī)制。在實際的檢測維護(hù)工作中，應(yīng)當(dāng)將基礎(chǔ)的觀察法和專業(yè)性較強(qiáng)的檢測技術(shù)結(jié)合起來，以快速、有效地解決不同類型的路燈箱故障問題，維持路燈系統(tǒng)的正常運(yùn)行。