交通信號燈線路漏電及保護技術(shù)分析*

冀光普，余仁輝，馮國行

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院順德檢測院，廣東 佛山 528300）

隨著城市的快速發(fā)展，城市交通信號燈基本遍布在城市道路的各個路口。交通信號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]，因此交通信號燈的用電安全已成為城市交通信號管理部門急待解決的問題。

交通信號燈的信號機箱和信號燈桿是較為常見的交通信號設(shè)施，其特點是分布廣，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設(shè)備，因此當交通信號設(shè)備供電線路發(fā)生漏電時，交通信號設(shè)備的整個金屬部分都處于帶電狀態(tài)，如果交通信號設(shè)備的接地不良或周圍有積水，人觸摸交通信號設(shè)備金屬外殼則會發(fā)生觸電事故。隨著城市范圍的日益擴大，交通信號設(shè)備用電安全管理和維護問題變得越來越突出，最為嚴重的是線路老化、安裝不規(guī)范等導(dǎo)致交通信號設(shè)備供電線路漏電問題，直接關(guān)系到用電安全、人身安全，已引起交通信號設(shè)備管理部門的高度重視[2]。

1 交通信號燈線路漏電分析

（1）目前國家為進一步規(guī)范道路交通信號燈的設(shè)置、使用和管理問題，出臺了《道路交通信號燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（GB 14886—2016）、《道路交通信號控制機》（GB 25280—2016）等標準和技術(shù)規(guī)范。這些標準和技術(shù)規(guī)范主要側(cè)重于道路交通信號設(shè)備的功能設(shè)計，對用電安全設(shè)計方面沒有明確給出具體的要求，因此在建設(shè)和維護上一直沿用設(shè)備機箱安裝要求，設(shè)計防護要求安全系數(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，外場系統(tǒng)缺乏可靠、有效的用電保護設(shè)備，也持續(xù)嚴重威脅著用電安全。

（2）部分線纜絕緣性能達不到安全要求。①長期負載運行的電纜，由于其持續(xù)負載導(dǎo)致線路溫度過高而加速線路老化，進而使其絕緣性降低，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電纜保護層受土壤酸堿作用，被腐蝕，進一步導(dǎo)致保護層失效，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燈供電電纜開口接駁偷電。

（3）部分桿件、機箱未設(shè)置可靠的接地保護。根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(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電器保護的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)用保護導(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)標準《道路交通信號控制機安裝規(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，其要求低于國標《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50054—2011）的規(guī)定，因此造成設(shè)施的接地保護安裝情況參差不齊。

（4）傳統(tǒng)漏電保護裝置無法滿足交通燈線路漏電保護需求。交通信號燈作為重要的戶外用電設(shè)備，應(yīng)按照《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》（GB 13955—2017）的規(guī)定，對其設(shè)置漏電保護裝置[4]。目前，大多數(shù)城市的交通信號燈線路大部分已經(jīng)運行多年，絕緣老化嚴重，再加上夏季潮濕多雨、容易積水，導(dǎo)致傳統(tǒng)漏電保護器完全無法合閘，嚴重影響交通秩序與安全，不得不退出運行。另外，《道路交通信號控制機安裝規(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器，因此在過去很長一段時間內(nèi)，大多數(shù)施工單位在施工時未安裝漏電保護器。

2 漏電保護技術(shù)

2.1 接地保護技術(shù)

保護接地是電氣設(shè)備在正常運行的情況下，所應(yīng)用的保護技術(shù)手段。保護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。在有了保護接地的低壓系統(tǒng)中，漏電設(shè)備對地電壓主要取決于保護接地電阻Rb的大小，由于Rb和Rr并聯(lián)，且Rb＜Rr，這就可以近似地認為對地電壓為Ud=3URb/(3Rb+Z)。又因Rb＜Z，所以設(shè)備對地電壓將大大降低。因此，只要適當控制保護接地電阻Rb的大小，就可限制漏電設(shè)備對地電壓，進而降低觸電風險。

2.2 接零保護技術(shù)

接零保護技術(shù)是指電氣設(shè)備正常運行時，將交通信號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[5]。接零保護技術(shù)的工作原理如圖2所示。從圖2可以看出，當某一相帶電的相線碰連上外殼時，通過設(shè)備外殼形成該相線對零線的單相短路（即碰殼短路）。單相短路所產(chǎn)生的較大短路電流Id，這個短路電流將促使保護元件（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 接地保護工作原理示意圖

圖2 接零保護工作原因示意圖

2.3 剩余電流斷路器

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

2.4 自適應(yīng)智能漏電保護器

自適應(yīng)智能漏電保護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，自動調(diào)節(jié)剩余電流動作閾值，不需要人為調(diào)整。另外，自適應(yīng)智能漏電保護器可根據(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、漏電流突變保護、自動重合閘、遠程通信等功能。

3 交通信號燈線路漏電安全的防護措施

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

（2）安裝自適應(yīng)智能漏電保護器。道路交通信號燈系統(tǒng)不同于室內(nèi)照明系統(tǒng)的安置，其線路較長，并且交通燈是設(shè)于人流比較密集的場所，這不利于交通燈的管控與安全保護。自適應(yīng)智能漏電保護器能夠根據(jù)交通燈線路的狀況自動調(diào)整漏電流動作閾值，有效解決了統(tǒng)漏電保護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，大大減少了線路的漏電安全隱患，保障人們的生命和財產(chǎn)安全。

（3）加強交通信號線路的定期維護與檢修，定期查看線路的漏電安全情況，及時排除線路漏電安全隱患問題。對線纜使用年數(shù)長、地下穿線管塌陷損毀、燈桿銹損嚴重的，制定計劃，進行系統(tǒng)更換[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的交通信號燈，其對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、降雨等自然災(zāi)害的影響，交通信號燈線路不可避免地發(fā)生漏電現(xiàn)象。接地保護、接零保護等技術(shù)和自適應(yīng)智能漏電保護器等的使用，對保證交通信號燈的安全運行具有重要意義，且有助于及時消除安全隱患，達到防患于未然的目的。