浅谈剩余电流测量在排查路灯漏电隐患中的应用

0引言

路灯是一种为道路提供照明的电力设备，其分布广泛，通常由钢铁材料制成。灯杆顶端的灯具和内部的电缆均带电。由于路灯杆常设于人行道或绿化带，灯杆与行人接触频繁，一旦发生漏电，极易导致触电事故。随着城市扩张和人口增长，照明需求日益提升，路灯的数量和密度相应增加，这不仅加大了城市照明设施管理的复杂性，也使得路灯漏电导致的伤害事件频发，给管理者带来了挑战：如何在确保照明效果的同时，有效排除安全隐患。

１漏电原因分析

路灯设施漏电包括灯杆带电和电缆漏电两种情况，这些现象可能发生在以下场景：

1）路灯杆电缆绝缘损坏，电线接触灯杆，导致灯杆带电。

2）照明灯头可能漏电，尽管其设计具备防水特性。绝缘性能改变或线路遭雷击后，漏电风险增加。

3）路面积水可能侵入灯杆内部引起漏电。城市内涝期间，若灯杆被水淹没且水位高于灯门，接线头防水不足会导致漏电。

4）电缆绝缘可能因线路长且长时间埋于地下受侵蚀或外力影响导致破损，从而降低绝缘性能，引发漏电。

在电路分析领域，上述漏电现象通常归因于单相接地故障。

根据《低压配电设计规范》(GB/T50054—2011)第5.2.9条，TN系统中配电线路的间接接触防护电器应确保在5秒内切断故障回路。然而，对于1公里长的路灯线路，使用VV-1kV 4×25mm²+1×16mm²电缆，在单相金属性接地故障时，故障电流为122.3A，常规63A断路器可能无法在规定时间内切断电路。若发生单相非金属性接地故障，断路器可能完全无法切断故障。

现有的断路器可能无法切断故障回路，因为单相接地故障导致故障点电压下降而其他两相电压升高，但是由于LED路灯电源设计为宽范围，能在低至90V下工作，使得无法仅凭观察判断故障，路灯线路由于电缆与大地接触且路灯线路长，电缆对地分布电容引起的漏电可能超出漏电保护器的范围，导致无法合闸，因此，常规漏电保护器无法安装。在维护中，需增加人工排查故障以提高安全性，单相接地故障时，保护导体(PE)线内会有漏电电流，通过测量此电流可发现故障回路。

2不同类型电流产生的原理

2.1不平衡电流产生的原理

在三相五线制中，每相负荷通过两个回路供电：一个与零线形成220V回路，另一个与另一相串联形成380V回路。当三相平衡时，电源线电压与相电压形成和谐的回路，零线上无电流。若负荷不平衡，串联在线电压之间的两相负荷不同，多余的电流会通过零线流动，形成不平衡电流。

2.2零序电流产生的原理

三相系统电压和电流由正序、负序、零序分量组成。在平衡无故障状态下，只含正序分量，若出现负序或零序分量时，则说明系统可能有问题。单相接地故障会导致零序电流的产生。假设三相负载保持平衡，一旦电路中出现触电或漏电故障，回路中将有漏电电流流过。在这种情况下，三相电流的矢量和不再为零，而是等于零序电流Ｉ，即Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝Ｉ。虽然单相接地故障会产生零序电压和零序电流，但在实际操作中，由于路灯低压设施众多、线路长度大、接线不规范等问题，三相不平衡现象较为普遍，线路中常常存在不平衡电流。因此，我们发现难以通过直接测量零序电流的方法来诊断单相接地故障。

2.3漏电电流产生的原理

通过测量剩余电流，我们可以迅速检测并定位单相接地故障。剩余电流保护原理基于三相线路和中性线穿过同一CT，正常情况下无单相接地故障发生，这些线路的电流矢量和为零。若发生单相接地故障，PE线将有故障电流ID流过，导致电流矢量和不为零。

3漏电电流的检测

图3展示了现场操作的实景照片

4安科瑞ASJ系列产品介绍

安科瑞ASJ系列的剩余电流动作继电器和多回路剩余电流监测仪能够与低压断路器或低压接触器等设备组合，形成一套综合性的剩余电流保护系统。该系统主要设计用于交流50Hz，额定电压不超过400V的TT和TN系统配电线路。其主要功能是对电气线路实施接地故障保护，以防止因接地故障电流导致的设备损坏和电气火灾事故。此外，该系统还能为防止人身触电提供间接接触保护。

4.1功能介绍

ASJ10/20系列剩余电流动作继电器具备多项功能：能够进行A型或AC型剩余电流测量，提供剩余电流超限的报警指示，允许用户设定额定的剩余动作电流值，以及设定极限不驱动时间。此外，该系列继电器配备了两组继电器输出，并具备就地和远程的“测试”、“复位”操作功能。

ASJ60系列剩余电流监测仪则提供了以下功能：支持16路剩余电流监测，具备1路预警继电器输出和16路报警继电器输出，拥有2路DI（数字输入）接口，具备自动重合闸功能，支持远程通讯以及远程分合闸操作。

4.2技术指标

ASJ10/20系列剩余电流动作继电器技术指标

ASJ60系列剩余电流监测仪技术指标

5.3选用说明

剩余电流动作继电器在应用时应注意低压系统的接线型式。

其他接线型式需改造为上述两种型式，以避免出现误动作或不动作的情况。剩余电流互感器的选择应以主回路的额定电流为基准进行挑选。

实际应用中，互感器应安装于主回路或支路之上，以便通过测量剩余电流来决定是否触发断路器的跳闸动作。

ASJ10/20剩余电流继电器应用图

ASJ60剩余电流监测仪应用图

4.4注意事项

在使用剩余电流动作保护器（RCD）作为电击防护的附加措施时，必须遵守以下规定：

1）额定剩余电流动作值不得超过30mA；

2）对于额定电流不超过32A的以下电路，必须安装剩余电流动作保护器（RCD）：

- 供一般人员使用的电源插座电路；

- 室内移动式电气设备；

- 人员可接触的室外电气设备。

3）不应仅依赖剩余电流动作保护器（RCD）作为唯一的保护措施；

4）在采用剩余电流动作保护器（RCD）的情况下，必须安装保护接地导体（PE）。

5结束语

我们采用的快速检测剩余电流技术，在路灯维护作业中显著提升了人工排查故障回路的效率。它能够迅速识别出漏电的安全隐患，并且经过一段时间的现场测试，我们已经验证了其操作性。然而，目前我们还未能设定出一个安全的数值标准，这使得检测过程尚有不足之处。展望未来，我们将进一步研究回路长度与电缆对地分布电容对泄漏电流的影响，以期完善通过检测剩余电流来排查路灯漏电隐患的方法。

参考文献

[1]欧阳永忠.剩余电流测量在排查路灯漏电隐患中的应用.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.06版

审核编辑 黄宇