基于微机保护模式的城市路灯照明漏电保护研究

谭卓雄

（广州市照明建设管理中心，广东 广州 510000）

0 引 言

广州地区常年潮湿多雨，容易积水，加之台风频发，容易导致路灯照明设施漏电，而传统的漏电保护难以满足广州地区的路灯照明安全。随着近年来路灯漏电人身伤亡事件的发生，市政路灯的安全性受到了社会各界的高度关注。

1 路灯照明系统现状

1.1 路灯数量多，漏电问题亟需解决

目前，广州市中心六区共有路灯数量约24万盏，覆盖主干道、次干道及城中村道路等，覆盖面广，影响人口多。除近两年新建的路灯外，由于历史原因，原有的绝大部分路灯均未安装线路漏电保护，路灯运行过程中存在人身安全隐患，亟需进行安全升级改造[2]。

1.2 传统电磁式漏电保护无法满足路灯漏电保护需求

根据GB50054—2011《低压配电设计规范》[1]5.2.11可知，当TN系统相导体与无等电位联结作用的地之间发生接地故障时，为使保护导体和与之连接的外露可导电部分的对地电压不超过50 V，其接地电阻的比值应符合公式（1）的要求：

其中，RB为所有与系统接地极并联的接地电阻；RE为相导体与大地之间的接地电阻。

根据GB50054—2011《低压配电设计规范》5.2.12可知，当不符合本规范式（1）的要求时，应补充其他有效的间接接触防护措施，或采用局部TT系统。

根据这些设计标准规定，电缆绝缘层为主保护，当绝缘层破损或老化时，必须采用间接保护，即漏电保护。广州市照明线路大部分已经运行多年，绝缘老化严重，再加上广州地区潮湿多雨、容易积水，导致传统电磁式漏电保护器完全无法合闸，不得不退出运行。因此在一段时间内，设计没有强制要求安装漏电保护器。

根据运维现状统计，全市范围内的漏电线路处于实时动态增加中。据统计，每天持续新增1 A以上漏电电流的线路达8～10条，已经治理过的漏电线路运行不久后依然会再次漏电。在这种恶劣的条件下，若采用电磁式漏电保护器，必然会导致全市范围大面积跳闸熄灯。

近两年，由于涉电公共安全的形势严峻，设计文件重新开始要求必须安装漏电保护。新建线路由于绝缘良好，安装电磁式漏电保护器的线路，在运行初始阶段尚能正常亮灯，但运行一段时间以后，随着线路的老化、破损，也会出现无法合闸的问题，使得漏电保护器不得不退出运行。

尽管现有设计标准规定照明线路必须安装漏电保护器，但由于电磁式漏电保护器的特性不适用于老旧的照明线路，因此在广州市区范围内的照明线路均没有安装电磁式漏电保护器。

2 照明线路微机保护的必要性

2.1 微机型保护的成熟经验

路灯380 V系统与10 kV电压等级的电力系统类似，10 kV电力系统的单相接地故障可与380 V的漏电故障类比。10 kV线路的微机型保护（有零序保护、过流保护模块）已有25年成熟的运行经验。目前，广州已安装的照明线路微机保护也采用微机型保护，含有漏电保护（包括突变和幅值）、过流保护，与电力系统微机保护具有相仿的功能。

2.2 微机保护装置与传统电磁式漏电保护的对比

两者构成部件对比如表1所示。

两者功能对比如表2所示。

表1 微机保护装置与传统电磁式漏电保护装置构成部件对比

表2 微机保护装置与传统电磁式漏电保护装置的功能对比

通过这些对比可知，微机保护装置的部件比传统漏电保护装置的更齐全，微机保护的功能也比传统漏电保护的功能更多。

2.3 照明线路微机保护优越性分析

2.3.1 保护动作可靠

普通漏电保护器有很大的保护盲区，在很多情况下，漏电发生后，线路上的三相合成漏电流会变小，此时普通漏电保护器不一定会保护动作。照明线路微机保护采用基于矢量突变量的保护算法，可以将故障漏电流从正常的系统漏电流中完全分辨出来，从而确保可靠动作[3]。

2.3.2 计算精度高

路灯线路本身存在正常的系统漏电流，通常大于100 mA，如果是普通漏电保护，定值要设定到300～500 mA，才能不经常误跳，而人触电电流30 mA以上就会发生危险，普通漏电保护无法跳闸，所以起不到保护人身安全的作用。照明线路微机保护采用高精度的漏电流采样和计算方法，精度可以准确到2 mA，并且采用矢量突变原理，可以从系统漏电流中分辨出30 mA的人员触电漏电流，并在100 ms内断开，从而在根本上起到保护人身安全的作用。

2.3.3 可以躲开瞬间启动电流

路灯线路末端短路时，短路电流通常只有额定电流的2～3倍，普通C型脱扣曲线的短路保护器通常要到10倍以上额定电流才能跳闸，因此如果采用普通短路保护器，线路会一直过流发热，导致线路老化，出现绝缘损坏而漏电。照明线路微机保护可以根据实际额定电流躲开瞬间启动电流，待路灯开启正常运行后，投入2倍额定电流的过流保护，从而保护线路安全。

2.3.4 具有自动重合闸功能

普通漏电保护没有重合闸功能，当发生由于雷击等导致的误跳时，不能及时恢复供电，导致长时间灭灯，照明线路微机保护具有自动重合闸功能，如果发生误跳，能够自动重合，保证正常亮灯。

2.3.5 具有数据远传功能

普通漏电保护通常没有数据远传功能，后台无法获得现场数据和状态，照明线路微机保护具有现场通信接口，可以与后台通信，实现保护设备的四遥控制，遥测，可以远程测量线路电压、电流、漏电流等信息；遥控可以远程进行合闸、分闸操作；遥信可以采集开关状态信息；遥设，远程灵活设定保护定值。

2.3.6 可录取跳闸瞬间实时数据

普通漏电保护没有跳闸录波数据，无法分析故障原因。照明线路微机保护可以录取跳闸瞬间的电气实时数据，并上传到后台，进行故障分析，可采取相应措施，避免再次出现同类故障。

2.3.7 可构建一体化综合系统

照明线路微机保护结合后台系统，可以构建一套完整的城市照明漏电、监控及管理一体化综合系统，通过系统级的应用，管理城市配电安全，通过数据积累，还可以提升线路、变压器及灯具等设备的养护方案。

3 微机保护可实现功能

3.1 保护功能

微机保护能起到漏电流幅值保护和漏电流突变保护作用。

3.2 测量功能

微机保护能测量线路漏电流和三相电压，其中线路漏电流测量精度达到5%，三相电压测量精度达到2%。

3.3 监视功能

微机保护能通过监视断路器位置触点信号来实现对分合闸状态的监视。

3.4 控制功能

装置提供了2个输出继电器，用于控制断路器电操机构合闸、分闸。

3.5 重合闸功能

交流线路漏电保护控制器需具有三次重合闸功能。

3.6 事件记录

交流线路漏电保护控制器支持保护事件记录功能，可在线记录保护事件10条，掉电不丢失，便于故障原因分析和诊断。

3.7 人机接口

交流线路漏电保护控制器的人机接口需完全符合人机工程设计要求。

3.8 通信功能

交流线路漏电保护控制器作为配电保护的基础设备，具有可靠的通信功能。

4 结 论

为保障人民群众的财产与生命安全，选用安全可靠性高、已有成熟运行经验的照明线路微机保护是必要且必须的。通过改造后就地模拟人身触电试验，证明该保护能快速切断电源。该批照明线路微机保护有一年半运行和维护经验证明其具有可靠性和有效性，可极大地提高安全风险管控能力，既保障安全，又满足亮灯率的要求。