路灯箱控制回路故障排查措施研究

吴龙波

厦门市市政工程中心，福建厦门，361000

0 引言

在现代城市化进程持续加快以及城市基础建设越来越完善的背景下，城市路灯系统建设规模逐步扩大。完善的维护管理、及时的故障排查工作是发挥路灯系统价值的关键所在。在城市市政路灯基础工程系统中，路灯箱是控制路灯的主要装置。受到多种原因的影响，路灯箱控制回路会出现一些故障，导致路灯亮灯率受到影响，甚至产生一些安全隐患。因此，有必要结合路灯箱控制回路的故障类型、诱发原因，对故障排查措施进行深入探究。

1 路灯箱控制回路概述

1.1 控制回路基本原理

路灯箱即路灯配电箱，属于低压配电箱，是市政路灯配电系统中非常关键的构成部分。在市政路灯电气系统中，路灯箱是连接相关变压器和路灯装置之间的纽带。在路灯系统的设计、建造及维护管理中，合理的路灯箱布局、科学严谨的维护管理，都是有效降低路灯箱故障率、保证路灯亮灯率的关键。在路灯开关箱中，控制回路所在的二次部分的主要功能包括电流电压监测、开关控制、开关信号反馈等[1]。在现代路灯系统中，为了满足更为精细化的开关控制需求，路灯箱控制回路具有结构复杂、零部件繁多、接线多变的特点。目前，国内各城市路灯箱控制回路涉及的基本元件包括切换开关、空气开关、保险丝等，这类装置构成了路灯箱的基本控制逻辑。另外，为了满足其他相关需求，路灯箱内还安装有时钟控制器、线路保护器、监测传感器等装置，这类装置是实现路灯箱自动化控制乃至智能化管理的关键。在路灯箱的控制回路中，二次电源和交流接触器的线圈控制端分别作为控制功能的起点和终点。在实现控制功能时，进线、空开、保险丝、时钟控制器、转换开关、中继器、交流接触器依次发挥作用。该控制回路功能可以分为三个阶段，其一是功能阶段，主要由进线、空开及保险丝发挥作用；其二是选择阶段，由转换开关和中继器启动，选择对应的控制方式；其三为连接阶段，主要由连接线、端子排发挥作用，连接相关路灯组件，形成控制回路[1]。

1.2 控制回路基本接法

一般情况下，路灯开关箱内部控制回路在出厂时已经完成了基础连接。受到其元器件类型、布置方式的影响，接线的方式也存在很大差异。具体来讲，路灯箱控制回路中的功能部分接线方式相对固定，而控制选择部分的连接方式则比较灵活。选择部分的基础连接工作，需要考虑安全性和适用性。在智能化技术的应用背景下，为了有效避免多个控制器发出控制信号时出现冲突，需要保证控制方式的单一性。在相关技术愈发成熟化的背景下，为了有效提升路灯控制箱的动态化控制能力，降低故障率，业界衍生出了一些改进接法。比如说，在时钟控制器的输入、输出端简装一个转换开关，通过电源和转换开关组合的形式，对中继器进行控制[2]。

2 路灯箱控制回路故障的基本排查方法

在路灯箱中，控制回路是发挥路灯箱纽带作用的关键所在，一旦控制回路出现故障，都可能直接影响路灯箱的控制效果。尤其是在智能化控制技术应用于控制回路的情况下，故障类型呈现多样化趋势，给故障识别、排查及处理工作带来了一些挑战。目前，针对路灯箱控制回路故障的基本排查方法有以下两大类。

2.1 直观排查法

所谓直观排查法也是所有电器故障排查中最为基础的方法，即在保证安全的前提下，通过看、听、闻、摸的方式，来进行故障排查。针对路灯箱控制回路的故障排查，直接排查法通常可以发现一些常见的故障，通常是最具效率的排查方法。首先，通过观察路灯箱电压指示灯，可以判断开关是否处于正常位置。若指示灯不正常，可以先看装置内是否存在比较明显的线路脱落、烧毁、断开的情况[2]。所谓听，即检查人员近距离听交流接触器是否存在异常噪音，此时可以通过操作定时开关听交流接触器开合声音来对该装置故障进行判断。其次，通过闻味道，可以判断路灯箱是否存在线路烧坏的故障。最后，通过触摸路灯箱外壳、线路，判断是否存在异常发热的情况。通过触摸操作开关，凭借触感判断是否存在开关松动、开合不畅的情况[3]。

2.2 仪器排查法

显然，面对精细化程度越来越高、电气元件布局越来越复杂的路灯箱控制回路，很多故障无法通过简单的直观排查法进行评估。此时，就需要用到一些专业性的工具、仪器，来对控制回路运行状况、故障状态进行进一步分析。和所有电气装置的故障排查一样，路灯箱控制回路故障排查工作中都会用到万能表、验电笔等基础工具，目的是通过检测电压、电流、电阻值来对故障情况进行基本判断。在此基础上，可以对空气开关、时间控制机器的进出端电压值进行检测，结合对交流接触器线圈电压的检测，快速找出故障源。当然，如今部分智能化路灯箱还配备了一些传感器、微机系统等，通过中央控制器捕捉到的相关信号，往往可以更快速地锁定故障问题。值得一提的是，在路灯电路安全的维护管理中，通过相应的仪器和微机系统，可以通过对长期大量电路信号、参数的动态分析，评估线路或相关电气装置的运行状态，对一些风险进行有效识别，为回路故障防治及装置保养、维护工作提供重要参考。

3 路灯箱控制回路故障分析

针对路灯系统进行检查维护的时候，通常会面临各种不同类型的故障，而路灯箱控制回路故障和路灯线路故障存在一定相似性，因此较容易被混淆。为有效辨别故障类型，关键在于对二次控制回路中的交流接触器进行检查，通常情况下，如果路灯箱其他元器件未见异常，而交流接触器存在问题，则可以基本判断是控制回路故障。需要特别提到的是，如今路灯箱系统配置了基于微机、通信系统构成的智能化控制模块，其中有很多智能控制装置都集成于固定程序或封装模块之中，针对路灯箱的检查操作空间比较有限。因此，针对路灯箱控制回路故障的检修往往处于检查简单、修复难的问题[3]。所以，在处理高度集成的智能化路灯控制回路故障时，一般以更换元器件为主。

为了有效提升路灯箱控制回路排查检修效率，可以按照以下几个步骤开展工作：

其一，观察。当出现路灯不亮、闪烁的情况时，排除基础供电问题之后，开始对路灯箱进行检查。首先看空开、转换开关等可操纵单元所处的位置是否正常，观察智能控制器的灯光信息、故障指示灯是否处于正常状态。看是否存在元器件脱落、线路松动以及线路烧毁的情况。若是开关断开、线路松动等基础问题，在恢复异常元件并做好作业风险评估之后，进行试送电操作，观察路灯是否恢复正常。该环节的主要目的是排查因元器件安装不当或智能控制器故障引起的问题。

其二，试操作。保证安全的前提下，通过操作转换开关和智能控制器上的开关调节控制方式，观察交流接触器在不同控制方式下是否能正常分合。该环节主要排查的是交流接触器及供能组件存在的故障。需要注意的是，需要根据路灯控制回路形式和安全状态选择合适的试操作方式。在开关试操作时无需提前断电，而在使用一些仪器对部分电器元件进行试操作时，则要综合实际情况确定是否要提前断开电路。

其三，检查电路。如果完成前述操作之后依然存在故障，则需要对电路进行检查。具体是对照电气原理图，对路灯箱控制回路中各个电路的通断性进行检查。一般情况下，应当先检查智能控制器接入部分的控制回路，该环节主要是排查控制方式选择及线路连接部分的问题。检查电路时，不仅要看回路各个位置的电路是否畅通，还要通过万能表观察电流、电压是否稳定，很多时候相关参数的波动也会反映回路存在某种故障。

4 路灯箱控制回路故障诊断方式

4.1 直流电阻检测法

在路灯箱控制回路的故障诊断中，直流电阻检测法是一种比较常见的故障检测方法，基本上能够检测出大多数路灯控制回路故障。通常情况下，路灯线路分布比较均匀，在三相四线制中，一个回路不超过20处路灯装置。将一个回路中的路灯按数字编号，其中编号为1、4、7……的路灯为A相，编号为2、5、8……的路灯为B相，编号为3、6、9的路灯为C相。如果故障发生在A相，直流电阻会大幅度变小，直流电阻检测法正是利用该原理进行故障排查的。在检测时，可以按照一半距离的基本方法，在1～10号路灯线路内截断电缆A相，使用万能表检测中点直流电阻，判断故障点在1～10号段还是11～20号段。然后，再检测异常段中点位置，以此类推，逐步缩小检测范围，直至找到故障点，并且可以准确判断故障点在路灯杆内、井内还是保护管内。针对杆内或井内的短路故障，可以重新连接，如果故障点位于保护管内，则需要对此段电缆进行更换[4]。

4.2 电容限流检测法

在路灯箱控制回路的故障诊断中，电容限流检测法也比较常用，并且具有操作简单、安全性高的优势。在实际应用中，先查明路灯控制回路线路的走向，在配电盘上拆除存在短路情况的线缆终端。然后，在配电柜中串联电容器，另一端接地。在通电之后，短路位置的电阻会大幅度减小，而电容器会对其进行限流。此时，技术检修人员从电源点开始，使用钳形电流表进行检测，逐步缩小检测范围，直至找出短路点。在多数情况下，路灯控制回路检修及故障防治人员可以利用电容限流检测法，对控制回路中一些较难锁定源头的故障进行处置。在实际应用中，电容限流检测法不仅具有操作简单、效率高、准确性高的特点，同时其操作方式也和路灯电路系统相对分散的维护管理场景相匹配。

5 案例分析

案例一，2021年7月某日，报修人员报告厦门同安区某街道新装的2套路灯开关箱手动操作故障。现场检查时，检查人员先试着操作转换开关，发现其中一个开关箱无法切换控制方式，转换开关三遥及时钟控制方式的切换不受转换开关控制。另一个开关箱手动控制方式失效，但是可以切换控制方式。随后进一步检查线路，发现第一个开关箱新装配置未达到设计要求，转换开关输入及输出端引线在元器件上短接在了一起。第二个开关箱的手动控制是从主线路侧A相保险丝下端取电，但是主线路采取的是B相单相供电的方式，并没有按照要求安装A相保险丝，这是导致第二个开关箱手动控制失效的主要原因。可见，在针对路灯箱控制回路进行故障诊断时，试操作往往是最快捷有效的故障排查方式，其中手动控制是否正常将直接反映控制回路转换部分的多数故障问题。

案例二，2021年9月某日，厦门市同安区某街道共计10台路灯工作期间熄灭，检修人员到达现场之后，先启用时钟控制，发现路灯箱三遥设备供电正常，因此判断可能是三遥设备输出端、转换开关存在故障。然后，通过调取后台系统的相关数据，发现三遥设备通信无问题，工作期间控制信号正常发出。接着在现场检查中，检修人员手动操作转换开关，发现装置无法正常运行。遂检查控制回路供能部分，发现进线空气开关保险丝线路松脱，影响转换开关运行，同时也导致无法手动启动转换开关。2021年11月某日，针对另一街道类似的故障问题，检修人员同样面临手动控制失败的情况，进一步检查发现时钟控制输出端存在改接的情况。通过从交流接触器控制端线路反向排查，发现交流接触器、转换开关输出端以及中继器之间出现接触不良的情况。在排除人为因素之后，判断可能是因为该路灯控制箱所在区域重型车辆通行频繁，路面震动导致连接端螺丝松脱。通过该案例可以发现，部分控制回路故障存在一定的隐蔽性，检查时应当采取多种方式，依次排查，再针对具体情况进行处理[5]。

案例三，2021年12月，厦门市同安区某街道在技术升级改造时更换了三遥设备，后发生故障，路灯箱二次部分控制回路线路烧坏，同时三遥设备输出端和时钟控制装置均遭到不同程度的损坏。通过人工排查和仪器检测数据的对比分析，发现该故障是由于改造人员错误地将时钟控制装置输出端和交流接触器直接连接，而控制回路中输入电源还保持原三遥设备的取电方式（B相），而更换的新三遥设备输入电源是取A相电，遂在回路接通时发生相间短路，烧毁线路及相关装置。通过该案例可以发现，针对路灯箱控制回路出现的比较严重的线路、元器件烧毁问题，应当从线路接线方式、供电取电方式等方面入手，依次排查问题。同时，案例也警示相关工作人员，在针对路灯供电系统及控制回路进行改造升级时，要明确新旧装置、设备的技术特征及安装要求，以避免出现错接、误接及不规范安装等情况。

6 结语

综上所述，在如今城市化进程逐步加快、市政基础设施越来越完善的情况下，路灯系统作为市政电气工程的关键组成部分，针对其开展故障排查及维护工作非常重要。考虑到路灯装置数量多、分布广、检测难度较高的问题，应当结合实际情况制定比较科学的故障排查机制。在实际的检测维护工作中，应当将基础的观察法和专业性较强的检测技术结合起来，以快速、有效地解决不同类型的路灯箱故障问题，维持路灯系统的正常运行。