路燈箱控制回路故障排查的探討

許堅欽

（廣東電網有限責任公司廣州供電局路燈管理所，廣東 廣州 510000）

0 引 言

路燈開關箱也稱路燈配電箱，是低壓配電箱中的一類。它是市政路燈配電系統的重要組成部分，是公用變壓器（或路燈專用變壓器）與路燈桿之間的紐帶。合理的路燈開關箱分布有利于保障路燈亮燈率，降低路燈燈具或線路故障造成的影響。

可以將開關箱中路燈負荷電流流過的電路及其元器件劃分為一次部分，將監測控制路燈的電路及其元器件統稱為二次部分，其中最重要的部分是控制回路。如果控制回路發生故障，可能會對城市照明亮燈率產生較大影響。因此，本文將主要探討控制回路的工作原理、故障排查方法及部分案例，并提出意見建議。

1 工作原理

開關箱的二次部分主要完成路燈線路負荷的電壓和電流大小測量、開關控制以及控制狀態反饋等任務。它具有“多、繁、難”等特點[1]：設備及元器件數量多、種類多、規格多；接線繁雜多變；接點接線有一定隱蔽性，難以通過巡檢發現隱患。本文重點討論實現控制功能的二次回路。

二次部分的元件可分為兩類：一類是開關箱預裝的元器件，如空氣開關、保險絲、轉換開關等，構成了基本的控制網絡；另一類是加裝的設備，如三遙設備、時鐘控制器、線路保護設備等，一般統稱為智能控制器，也稱智能控制終端。以人體作類比，前者相當于“神經”，負責信號的傳輸；后者則是“大腦”，負責邏輯運算。

二次部分的控制回路，以引入的二次電源為起點，以交流接觸器的線圈控制端為終點。引入的二次電源，經由“進線—空氣開關—保險絲—三遙設備/時鐘控制器—轉換開關—中間繼電器—交流接觸器”回路，實現對一次部分的控制。

上述控制回路中，以智能控制器為分界點，可分為3部分。

（1）“進線—空氣開關—保險絲”一段稱為供能部分，作用是為箱內智能控制器及中間繼電器的線圈等提供工作電源；

（2）“轉換開關—中間繼電器”一段稱為選擇部分，選用開關箱控制方式；

（3）前述部分的連接線及端子排稱為連接部分，作用是連接元件形成控制回路。

2 典型接法

開關箱通常在出廠時已預接控制回路。根據配置的元器件規格不同，接法五花八門。通常，供能部分相對固定，而選擇部分的連接則較為靈活。

選擇部分的意義。一是從通用性及安全性方面考慮，路燈開關箱用的控制器種類繁多，甚至用的不是專門的路燈控制器，輸出的信號交直流混雜。為保證所有控制器均能接入使用，實現“以弱控強”的目的，必須使用選擇部分的元器件。二是從經濟性角度出發，保障控制方式唯一，避免多個智能控制器在不同時段發出的控制信號使亮熄燈時間不合理延長。

選擇部分的典型元件有兩種[2]：一種是轉換開關，其通過觸點及內置彈簧片改變控制回路的路徑，決定了“哪種控制方式可以輸出”；另一種是中間繼電器，通過線圈及常開、常閉、公共端3類觸點的組合，決定了“哪種控制方式優先輸出”。

實際上，隨著時代的發展，當今市面上主流的路燈智能控制器具備獨立開關和多個輸出端，每個輸出端亦具有足夠的負載驅動能力和相當的耐壓性能。換言之，完全可以繞過控制回路，將智能控制器輸出端直接接到交流接觸器的主接點上。這種接法常用于控制方式單一、對可靠性和控制性要求較低的使用場合，如內街燈、鄉村小道等[3]。

而對于大部分路燈照明系統而言，控制要求：優先使用三遙設備進行遠程控制；為滿足線路檢修需求，必須保留手動開關控制方式；時鐘控制作為三遙設備失靈時的備用控制方式。因此，更具代表性的典型接線方案如下[4]。

（1）以轉換開關為分界點：進線電源經空氣開關、保險絲接到轉換開關的輸入端之一；三遙設備在供能部分選點接入工作電源，輸出接到轉換開關的另一輸入端。

（2）轉換開關的輸出端：進線電源的對應輸出端直接連接到交流接觸器；連接三遙設備的另一輸出端連接到中間繼電器為線圈供能的控制端一側（另一側接零線點）。

（3）中間繼電器的公共端與交流接觸器的控制端一側連接（另一側接零線點）；常閉接點與時鐘控制器輸出端連接；常開接點與進線電源連接。

此種接法的優點是若時鐘控制器保持“熱備用”即通上電源保持控制開啟，可在三遙控制器無法輸出時自動發揮作用，有效地保障了亮燈率。缺點是在極端天氣下的臨時熄燈要求無法實現，且三遙控制器亮熄燈時間段應完全覆蓋時鐘控制器設置時間段，否則可能引起亮熄燈時間不當延長。

因此，衍生出多種改進接法。例如，在時鐘控制的輸入或輸出端加裝轉換開關，直接將中間繼電器替換為轉換開關，以“電源+轉換開關”組合控制中間繼電器等。

較為方便的一種接法是，當三遙控制器的輸出端個數多于交流接觸器使用個數時，可將多出的輸出端接中間繼電器線圈控制端，從而實施遠程切換。若開關箱交流接觸器為N，三遙輸出端數量M≥2N，控制方式的遠程切換甚至可以精細到每組出線。需要注意，這是以三遙設備與后臺系統通信良好為前提的。若三遙設備通信故障，則遠程控制、參數修改等功能無法實施，僅相當于時鐘控制器。

3 故障排查和分析

控制回路的故障容易與路燈線路本身的故障混淆，特別是熄燈故障。辨別的要點是看二次控制回路的控制對象——交流接觸器。如果路燈一次部分其他元器件狀態良好，交流接觸器反應異常，則初步判斷控制回路存在問題。

需注意，當今智能控制器型號、結構各異，且大部分智能控制器由寫入固定程序、高度集成的電路板封裝而成，現場可操作的部分有限，發現故障易，處理修復難。因此，在排查中通常將其看作一個簡單的開關或者可控電源，維護也是以更換備件為主[5]。

為提高工作效率，排查控制回路流程如下。

（1）觀察：觀察可操縱元件的狀態，如空氣開關有否閉合，轉換開關位于何位置；觀察智能控制器上是否有反映故障的燈光信號或面板信息等；觀察是否有元件或線路燒焦的痕跡。評估作業風險后，恢復異常元件狀態進行試送電觀察。這一步主要判斷問題是否因元件設置狀態不當或智能控制器故障引起。

（2）試操作：擰動轉換開關，配合操作智能控制器上開關切換控制方式，看交流接觸器在不同控制方式下是否能正常分合。這一步主要判斷供能部分和交流接觸器是否存在問題。

（3）解決前兩步發現的問題，或排除所發現問題的影響。

（4）檢查電路通斷性：如上述過程發現的問題已解決或排除影響，但仍存在無法亮熄燈的情況，則要對照電氣原理圖測量電路各部分的通斷性，優先判斷可用智能控制器接入點前的控制回路。這一步主要判斷和解決選擇部分和連接部分的問題。

4 案例分享

4.1 案例一

據報修人反映，新裝兩同型號開關箱均無法采用手動開關方式。現場檢查，轉動轉換開關，開關箱1無法切換控制方式，三遙、時鐘控制方式切換亦不受轉換開關控制；開關箱2可切換控制方式，僅手動控制方式失效。由此判斷，前者屬于選擇部分問題，后者屬于供能部分問題。經查，開關箱1因新裝配置未完成，轉換開關輸入輸出端子引線在元器件上短接在一起；開關箱2手動控制方式從主線路側A相保險絲下端取電，但因主線路是B相單相供電，未安裝A相保險絲，所以手動開燈失敗。

此組案例證明了排查流程中試操作步驟對于快速鎖定故障位置的重要作用。因為能否手動控制是判斷供能部分好壞的重要標準，能否切換控制是判斷轉換部分好壞的重要標準。

4.2 案例二

居民報修某路段熄燈，夜間急修人員到場啟用時鐘控制，反映三遙設備供電正常，懷疑三遙設備輸出或轉換開關有問題。后臺系統反映三遙設備通信正常，控制信號已如時發出。現場檢查，手動控制亦失敗，遂先排查供能部分，發現進線空氣開關至保險絲一段接線松脫，導致轉換開關輸入無電，無法手動亮燈，同時導致中間繼電器線圈無電，三遙設備輸出接中間繼電器常開接點，故無法輸出。

另一路段同型號開關箱因類似情況報修，夜間值班人員亦明確手動控制失敗。現場檢查發現時鐘控制輸出端有改接痕跡，直接接到交流接觸器上。因此，從交流接觸器控制端往后向前排查，發現是接轉換開關輸出端、中間繼電器公共端以及交流接觸器控制端的端子排螺絲松脫導致接觸不良，故其他控制方式失效，推測是周邊行車頻繁，路面震動所致。

此組案例反映了控制回路故障點的隱蔽性，同時也表明故障判斷時應排除特殊接線方式的影響，具體問題具體分析。

4.3 案例三

某開關箱更換不同廠家的新三遙設備當晚發生故障，二次部分控制回路線路燒壞，三遙設備輸出端損壞，時鐘設備燒壞。經排查，故障起因是時鐘控制器輸出端直接接到交流接觸器上，輸入電源與舊廠家三遙設備一致，取B相電；新廠家三遙設備輸入電源取A相電，故共同接通時發生相間短路。

此組案例說明加裝或更換智能控制器時，不宜照著圖紙生搬硬套，應辨明與現有設備是否有沖突。智能控制器的工作電源多是取單相的一火線一零線，而二次進線電源實際有三相，這是理當注意卻容易忽視的地方。

綜上所述，控制故障相似的現象背后成因未必相同，需要維護人員細心排查。

5 建議與展望

路燈開關箱二次部分的正常運行是保障亮燈率、確保路燈運行節能高效的基礎[6]。控制回路“元件多、接線繁、巡檢難”的特點，決定了維護工作的重點不在于“怎么修”，而是“修哪里”。維護人員應當以問題為導向，由果推因，分部排查，逐步縮小范圍，最終鎖定故障。

為做好維護工作，提出如下建議。

（1）為提高排查故障效率，維護人員可預制帶叉型接頭的短接線、帶接線的時鐘控制器等，作為維護試驗工器具帶到現場。

（2）維護過程中，維護人員應注意做好積累及規范化工作，按開關箱類型制定各自的規范接法，排查故障后按規范修正接法，遇到特殊情況做好記錄，寫入臺賬。

與路燈智能控制器一樣，路燈的二次部分也將朝著小型化、集約化和模塊化方向發展。從業人員也可向這個方向思考，或與智能控制器廠家合作，研制相應的接線盒和快速接線端子，使維護工作更為簡便。