許堅(jiān)欽

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(guān)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(tǒng)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(guān)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(guān)箱中路燈負(fù)荷電流流過的電路及其元器件劃分為一次部分，將監(jiān)測控制路燈的電路及其元器件統(tǒng)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(fā)生故障，可能會(huì)對(duì)城市照明亮燈率產(chǎn)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(guān)箱的二次部分主要完成路燈線路負(fù)荷的電壓和電流大小測量、開關(guān)控制以及控制狀態(tài)反饋等任務(wù)。它具有“多、繁、難”等特點(diǎn)[1]：設(shè)備及元器件數(shù)量多、種類多、規(guī)格多；接線繁雜多變；接點(diǎn)接線有一定隱蔽性，難以通過巡檢發(fā)現(xiàn)隱患。本文重點(diǎn)討論實(shí)現(xiàn)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(guān)箱預(yù)裝的元器件，如空氣開關(guān)、保險(xiǎn)絲、轉(zhuǎn)換開關(guān)等，構(gòu)成了基本的控制網(wǎng)絡(luò)；另一類是加裝的設(shè)備，如三遙設(shè)備、時(shí)鐘控制器、線路保護(hù)設(shè)備等，一般統(tǒng)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(dāng)于“神經(jīng)”，負(fù)責(zé)信號(hào)的傳輸；后者則是“大腦”，負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算。

二次部分的控制回路，以引入的二次電源為起點(diǎn)，以交流接觸器的線圈控制端為終點(diǎn)。引入的二次電源，經(jīng)由“進(jìn)線—空氣開關(guān)—保險(xiǎn)絲—三遙設(shè)備/時(shí)鐘控制器—轉(zhuǎn)換開關(guān)—中間繼電器—交流接觸器”回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次部分的控制。

上述控制回路中，以智能控制器為分界點(diǎn)，可分為3部分。

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

（2）“轉(zhuǎn)換開關(guān)—中間繼電器”一段稱為選擇部分，選用開關(guān)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(guān)箱通常在出廠時(shí)已預(yù)接控制回路。根據(jù)配置的元器件規(guī)格不同，接法五花八門。通常，供能部分相對(duì)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(guān)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(hào)交直流混雜。為保證所有控制器均能接入使用，實(shí)現(xiàn)“以弱控強(qiáng)”的目的，必須使用選擇部分的元器件。二是從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，保障控制方式唯一，避免多個(gè)智能控制器在不同時(shí)段發(fā)出的控制信號(hào)使亮熄燈時(shí)間不合理延長。

選擇部分的典型元件有兩種[2]：一種是轉(zhuǎn)換開關(guān)，其通過觸點(diǎn)及內(nèi)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(diǎn)的組合，決定了“哪種控制方式優(yōu)先輸出”。

實(shí)際上，隨著時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)今市面上主流的路燈智能控制器具備獨(dú)立開關(guān)和多個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端亦具有足夠的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)?shù)哪蛪盒阅?。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(diǎn)上。這種接法常用于控制方式單一、對(duì)可靠性和控制性要求較低的使用場合，如內(nèi)街燈、鄉(xiāng)村小道等[3]。

而對(duì)于大部分路燈照明系統(tǒng)而言，控制要求：優(yōu)先使用三遙設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；為滿足線路檢修需求，必須保留手動(dòng)開關(guān)控制方式；時(shí)鐘控制作為三遙設(shè)備失靈時(shí)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(zhuǎn)換開關(guān)為分界點(diǎn)：進(jìn)線電源經(jīng)空氣開關(guān)、保險(xiǎn)絲接到轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端之一；三遙設(shè)備在供能部分選點(diǎn)接入工作電源，輸出接到轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一輸入端。

（2）轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端：進(jìn)線電源的對(duì)應(yīng)輸出端直接連接到交流接觸器；連接三遙設(shè)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(cè)（另一側(cè)接零線點(diǎn)）。

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

此種接法的優(yōu)點(diǎn)是若時(shí)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(shí)自動(dòng)發(fā)揮作用，有效地保障了亮燈率。缺點(diǎn)是在極端天氣下的臨時(shí)熄燈要求無法實(shí)現(xiàn)，且三遙控制器亮熄燈時(shí)間段應(yīng)完全覆蓋時(shí)鐘控制器設(shè)置時(shí)間段，否則可能引起亮熄燈時(shí)間不當(dāng)延長。

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

較為方便的一種接法是，當(dāng)三遙控制器的輸出端個(gè)數(shù)多于交流接觸器使用個(gè)數(shù)時(shí)，可將多出的輸出端接中間繼電器線圈控制端，從而實(shí)施遠(yuǎn)程切換。若開關(guān)箱交流接觸器為N，三遙輸出端數(shù)量M≥2N，控制方式的遠(yuǎn)程切換甚至可以精細(xì)到每組出線。需要注意，這是以三遙設(shè)備與后臺(tái)系統(tǒng)通信良好為前提的。若三遙設(shè)備通信故障，則遠(yuǎn)程控制、參數(shù)修改等功能無法實(shí)施，僅相當(dāng)于時(shí)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(diǎn)是看二次控制回路的控制對(duì)象——交流接觸器。如果路燈一次部分其他元器件狀態(tài)良好，交流接觸器反應(yīng)異常，則初步判斷控制回路存在問題。

需注意，當(dāng)今智能控制器型號(hào)、結(jié)構(gòu)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(xiàn)場可操作的部分有限，發(fā)現(xiàn)故障易，處理修復(fù)難。因此，在排查中通常將其看作一個(gè)簡單的開關(guān)或者可控電源，維護(hù)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(tài)，如空氣開關(guān)有否閉合，轉(zhuǎn)換開關(guān)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(hào)或面板信息等；觀察是否有元件或線路燒焦的痕跡。評(píng)估作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)后，恢復(fù)異常元件狀態(tài)進(jìn)行試送電觀察。這一步主要判斷問題是否因元件設(shè)置狀態(tài)不當(dāng)或智能控制器故障引起。

（2）試操作：擰動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，配合操作智能控制器上開關(guān)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(fā)現(xiàn)的問題，或排除所發(fā)現(xiàn)問題的影響。

（4）檢查電路通斷性：如上述過程發(fā)現(xiàn)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(duì)照電氣原理圖測量電路各部分的通斷性，優(yōu)先判斷可用智能控制器接入點(diǎn)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(jù)報(bào)修人反映，新裝兩同型號(hào)開關(guān)箱均無法采用手動(dòng)開關(guān)方式?，F(xiàn)場檢查，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，開關(guān)箱1無法切換控制方式，三遙、時(shí)鐘控制方式切換亦不受轉(zhuǎn)換開關(guān)控制；開關(guān)箱2可切換控制方式，僅手動(dòng)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(jīng)查，開關(guān)箱1因新裝配置未完成，轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入輸出端子引線在元器件上短接在一起；開關(guān)箱2手動(dòng)控制方式從主線路側(cè)A相保險(xiǎn)絲下端取電，但因主線路是B相單相供電，未安裝A相保險(xiǎn)絲，所以手動(dòng)開燈失敗。

此組案例證明了排查流程中試操作步驟對(duì)于快速鎖定故障位置的重要作用。因?yàn)槟芊袷謩?dòng)控制是判斷供能部分好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，能否切換控制是判斷轉(zhuǎn)換部分好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 案例二

居民報(bào)修某路段熄燈，夜間急修人員到場啟用時(shí)鐘控制，反映三遙設(shè)備供電正常，懷疑三遙設(shè)備輸出或轉(zhuǎn)換開關(guān)有問題。后臺(tái)系統(tǒng)反映三遙設(shè)備通信正常，控制信號(hào)已如時(shí)發(fā)出。現(xiàn)場檢查，手動(dòng)控制亦失敗，遂先排查供能部分，發(fā)現(xiàn)進(jìn)線空氣開關(guān)至保險(xiǎn)絲一段接線松脫，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入無電，無法手動(dòng)亮燈，同時(shí)導(dǎo)致中間繼電器線圈無電，三遙設(shè)備輸出接中間繼電器常開接點(diǎn)，故無法輸出。

另一路段同型號(hào)開關(guān)箱因類似情況報(bào)修，夜間值班人員亦明確手動(dòng)控制失敗。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)時(shí)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(fā)現(xiàn)是接轉(zhuǎn)換開關(guān)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(dǎo)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(dòng)所致。

此組案例反映了控制回路故障點(diǎn)的隱蔽性，同時(shí)也表明故障判斷時(shí)應(yīng)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(guān)箱更換不同廠家的新三遙設(shè)備當(dāng)晚發(fā)生故障，二次部分控制回路線路燒壞，三遙設(shè)備輸出端損壞，時(shí)鐘設(shè)備燒壞。經(jīng)排查，故障起因是時(shí)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(shè)備一致，取B相電；新廠家三遙設(shè)備輸入電源取A相電，故共同接通時(shí)發(fā)生相間短路。

此組案例說明加裝或更換智能控制器時(shí)，不宜照著圖紙生搬硬套，應(yīng)辨明與現(xiàn)有設(shè)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(jìn)線電源實(shí)際有三相，這是理當(dāng)注意卻容易忽視的地方。

綜上所述，控制故障相似的現(xiàn)象背后成因未必相同，需要維護(hù)人員細(xì)心排查。

5 建議與展望

路燈開關(guān)箱二次部分的正常運(yùn)行是保障亮燈率、確保路燈運(yùn)行節(jié)能高效的基礎(chǔ)[6]?？刂苹芈贰霸?、接線繁、巡檢難”的特點(diǎn)，決定了維護(hù)工作的重點(diǎn)不在于“怎么修”，而是“修哪里”。維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)以問題為導(dǎo)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(hù)工作，提出如下建議。

（1）為提高排查故障效率，維護(hù)人員可預(yù)制帶叉型接頭的短接線、帶接線的時(shí)鐘控制器等，作為維護(hù)試驗(yàn)工器具帶到現(xiàn)場。

（2）維護(hù)過程中，維護(hù)人員應(yīng)注意做好積累及規(guī)范化工作，按開關(guān)箱類型制定各自的規(guī)范接法，排查故障后按規(guī)范修正接法，遇到特殊情況做好記錄，寫入臺(tái)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(fā)展。從業(yè)人員也可向這個(gè)方向思考，或與智能控制器廠家合作，研制相應(yīng)的接線盒和快速接線端子，使維護(hù)工作更為簡便。