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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:路燈照明設(shè)施作為城市重要的公共設(shè)施,在為市民提供照明便捷的同時(shí),也要為市民的出行提供保障。一個(gè)完善的、合理的漏電保護(hù)系統(tǒng),是路燈照明系統(tǒng)正常運(yùn)行的的條件。以廣州市目前路燈照明漏電保護(hù)技術(shù)改造實(shí)踐為例,探討基于微機(jī)保護(hù)的城市路燈照明漏電保護(hù)。
關(guān)鍵詞:路燈照明;漏電保護(hù);微機(jī)保護(hù);在線監(jiān)測(cè);路燈用電
0引言
廣州地區(qū)常年潮濕多雨,容易積水,加之臺(tái)風(fēng)頻發(fā),容易導(dǎo)致路燈照明設(shè)施漏電,而傳統(tǒng)的漏電保護(hù)難以滿足廣州地區(qū)的路燈照明。隨著近年來(lái)路燈漏電人身傷亡事件的發(fā)生,路燈的性受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注。
1路燈照明系統(tǒng)現(xiàn)狀
1.1路燈數(shù)量多,漏電問(wèn)題亟需解決
目前,廣州市六區(qū)共有路燈數(shù)量約24萬(wàn)盞,覆蓋主干道、次干道及城中村道路等,覆蓋面廣,影響人口多。除近兩年新建的路燈外,由于歷史原因,原有的絕大部分路燈均未安裝線路漏電保護(hù),路燈運(yùn)行過(guò)程中存在人身隱患,亟需進(jìn)行升級(jí)改造。
1.2傳統(tǒng)電磁式漏電保護(hù)無(wú)法滿足路燈漏電保護(hù)需求
根據(jù)GB50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]5.2.11可知,當(dāng)TN系統(tǒng)相導(dǎo)體與無(wú)等電位聯(lián)結(jié)作用的地之間發(fā)生接地故障時(shí),為使保護(hù)導(dǎo)體和與之連接的外露可導(dǎo)電部分的對(duì)地電壓不超過(guò)50V,其接地電阻的比值應(yīng)符合公式(1)的要求:
其中,RB為所有與系統(tǒng)接地及并聯(lián)的接地電阻;RE為相導(dǎo)體與大地之間的接地電阻。
根據(jù)GB50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.12可知,當(dāng)不符合本規(guī)范式(1)的要求時(shí),應(yīng)補(bǔ)充其他的間接接觸防護(hù)措施,或采用局部TT系統(tǒng)。
根據(jù)這些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電纜絕緣層為主保護(hù),當(dāng)絕緣層破損或老化時(shí),采用間接保護(hù),即漏電保護(hù)。廣州市照明線路大部分已經(jīng)運(yùn)行多年,絕緣老化嚴(yán)重,再加上廣州地區(qū)潮濕多雨、容易積水,導(dǎo)致傳統(tǒng)電磁式漏電保護(hù)器*無(wú)法合閘,不得不退出運(yùn)行。因此在一段時(shí)間內(nèi),設(shè)計(jì)沒(méi)有強(qiáng)制要求安裝漏電保護(hù)器。
根據(jù)運(yùn)維現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì),全市范圍內(nèi)的漏電線路處于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)增加中。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天持續(xù)新增1A以上漏電電流的線路達(dá)8~10條,已經(jīng)治理過(guò)的漏電線路運(yùn)行不久后依然會(huì)再次漏電。在這種惡劣的條件下,若采用電磁式漏電保護(hù)器,必然會(huì)導(dǎo)致全市范圍大面積跳閘熄燈。
近兩年,由于涉電公共的形勢(shì)嚴(yán)峻,設(shè)計(jì)文件重新開(kāi)始要求安裝漏電保護(hù)。新建線路由于絕緣良好,安裝電磁式漏電保護(hù)器的線路,在運(yùn)行初始階段尚能正常亮燈,但運(yùn)行一段時(shí)間以后,隨著線路的老化、破損,也會(huì)出現(xiàn)無(wú)法合閘的問(wèn)題,使得漏電保護(hù)器不得不退出運(yùn)行。
盡管現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定照明線路安裝漏電保護(hù)器,但由于電磁式漏電保護(hù)器的特性不適用于老舊的照明線路,因此在廣州市區(qū)范圍內(nèi)的照明線路均沒(méi)有安裝電磁式漏電保護(hù)器。
2 照明線路微機(jī)保護(hù)的必要性
2.1 微機(jī)型保護(hù)的成熟經(jīng)驗(yàn)
路燈380V系統(tǒng)與10kV電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)類(lèi)似,10kV電力系統(tǒng)的單相接地故障可與380V的漏電故障類(lèi)比。10kV線路的微機(jī)型保護(hù)(有零序保護(hù)、過(guò)流保護(hù)模塊)已有25年成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。目前,廣州已安裝的照明線路微機(jī)保護(hù)也采用微機(jī)型保護(hù),含有漏電保護(hù)(包括突變和幅值)、過(guò)流保護(hù),與電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)具有相仿的功能。
2.2 微機(jī)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護(hù)的對(duì)比
兩者構(gòu)成部件對(duì)比如圖1所示。
圖1微機(jī)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護(hù)裝置構(gòu)成部件對(duì)比
兩者功能對(duì)比如圖2所示。
圖2微機(jī)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護(hù)裝置的功能對(duì)比
通過(guò)這些對(duì)比可知,微機(jī)保護(hù)裝置的部件比傳統(tǒng)漏電保護(hù)裝置的更齊全,微機(jī)保護(hù)的功能也比傳統(tǒng)漏電保護(hù)的功能更多。
2.3 照明線路微機(jī)保護(hù)*性分析
2.3.1 保護(hù)動(dòng)作可靠
普通漏電保護(hù)器有很大的保護(hù)盲區(qū),在很多情況下,漏電發(fā)生后,線路上的三相合成漏電流會(huì)變小,此時(shí)普通漏電保護(hù)器不一定會(huì)保護(hù)動(dòng)作。照明線路微機(jī)保護(hù)采用基于矢量突變量的保護(hù)算法,可以將故障漏電流從正常的系統(tǒng)漏電流中*分辨出來(lái),從而確??煽縿?dòng)作。
2.3.2 計(jì)算精度高
路燈線路本身存在正常的系統(tǒng)漏電流,通常大于100mA,如果是普通漏電保護(hù),定值要設(shè)定到300~500mA,才能不經(jīng)常誤跳,而人觸電電流30mA以上就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn),普通漏電保護(hù)無(wú)法跳閘,所以起不到保護(hù)人身的作用。照明線路微機(jī)保護(hù)采用高精度的漏電流采樣和計(jì)算方法,精度可以準(zhǔn)確到2mA,并且采用矢量突變?cè)恚梢詮南到y(tǒng)漏電流中分辨出30mA的人員觸電漏電流,并在100ms內(nèi)斷開(kāi),從而在根本上起到保護(hù)人身的作用。
2.3.3可以躲開(kāi)瞬間啟動(dòng)電流
路燈線路末端短路時(shí),短路電流通常只有額定電流的2~3倍,普通C型脫扣曲線的短路保護(hù)器通常要到10倍以上額定電流才能跳閘,因此如果采用普通短路保護(hù)器,線路會(huì)一直過(guò)流發(fā)熱,導(dǎo)致線路老化,出現(xiàn)絕緣損壞而漏電。照明線路微機(jī)保護(hù)可以根據(jù)實(shí)際額定電流躲開(kāi)瞬間啟動(dòng)電流,待路燈開(kāi)啟正常運(yùn)行后,投入2倍額定電流的過(guò)流保護(hù),從而保護(hù)線路。
2.3.4具有自動(dòng)重合閘功能
普通漏電保護(hù)沒(méi)有重合閘功能,當(dāng)發(fā)生由于雷擊等導(dǎo)致的誤跳時(shí),不能及時(shí)恢復(fù)供電,導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間滅燈,照明線路微機(jī)保護(hù)具有自動(dòng)重合閘功能,如果發(fā)生誤跳,能夠自動(dòng)重合,保證正常亮燈。
2.3.5具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能
普通漏電保護(hù)通常沒(méi)有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能,后臺(tái)無(wú)法獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài),照明線路微機(jī)保護(hù)具有現(xiàn)場(chǎng)通信接口,可以與后臺(tái)通信,實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備的四遙控制,遙測(cè),可以遠(yuǎn)程測(cè)量線路電壓、電流、漏電流等信息;遙控可以遠(yuǎn)程進(jìn)行合閘、分閘操作;遙信可以采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息;遙設(shè),遠(yuǎn)程靈活設(shè)定保護(hù)定值。
2.3.6可錄取跳閘瞬間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
普通漏電保護(hù)沒(méi)有跳閘錄波數(shù)據(jù),無(wú)法分析故障原因。照明線路微機(jī)保護(hù)可以錄取跳閘瞬間的電氣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并上傳到后臺(tái),進(jìn)行故障分析,可采取相應(yīng)措施,避免再次出現(xiàn)同類(lèi)故障。
2.3.7可構(gòu)建綜合系統(tǒng)
照明線路微機(jī)保護(hù)結(jié)合后臺(tái)系統(tǒng),可以構(gòu)建一套完整的城市照明漏電、監(jiān)控及管理綜合系統(tǒng),通過(guò)系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用,管理城市配電,通過(guò)數(shù)據(jù)積累,還可以提升線路、變壓器及燈具等設(shè)備的養(yǎng)護(hù)方案。
3微機(jī)保護(hù)可實(shí)現(xiàn)功能
3.1保護(hù)功能
微機(jī)保護(hù)能起到漏電流幅值保護(hù)和漏電流突變保護(hù)作用。
3.2測(cè)量功能
微機(jī)保護(hù)能測(cè)量線路漏電流和三相電壓,其中線路漏電流測(cè)量精度達(dá)到5%,三相電壓測(cè)量精度達(dá)到2%。
3.3監(jiān)視功能
微機(jī)保護(hù)能通過(guò)監(jiān)視斷路器位置觸點(diǎn)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分合閘狀態(tài)的監(jiān)視。
3.4 控制功能
裝置提供了2個(gè)輸出繼電器,用于控制斷路器電操機(jī)構(gòu)合閘、分閘。
3.5重合閘功能
交流線路漏電保護(hù)控制器需具有三次重合閘功能。
3.6事件記錄
交流線路漏電保護(hù)控制器支持保護(hù)事件記錄功能,可在線記錄保護(hù)事件10條,掉電不丟失,便于故障原因分析和診斷。
3.7人機(jī)接口
交流線路漏電保護(hù)控制器的人機(jī)接口需*符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求。
3.8通信功能
交流線路漏電保護(hù)控制器作為配電保護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)備,具有可靠的通信功能。
4安科瑞路燈用電平臺(tái)介紹
4.1平臺(tái)架構(gòu)
對(duì)路燈控制箱進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)路燈線路的電流和電壓值來(lái)判斷路燈的工作情況
直接接入ARCM310儀表,監(jiān)控每個(gè)路燈的電壓、電流等電參量進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警,也可設(shè)置定時(shí)通斷時(shí)間并遠(yuǎn)程控制路燈通斷
4.2平臺(tái)介紹
安科瑞路燈用電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域路燈的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。用電通過(guò)監(jiān)測(cè)路燈線路的電流和電壓值來(lái)判斷路燈的工作情況,任何不正常的工作狀態(tài),平臺(tái)都能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警,預(yù)警信息通過(guò)手機(jī)APP推送,短信,語(yǔ)音電話和郵件等,時(shí)間到達(dá)責(zé)任人的身邊,提醒運(yùn)行人員接觸器跳閘,電源失壓等等。平臺(tái)也可以設(shè)置開(kāi)合閘時(shí)間,每天定時(shí)控制路燈控制器的啟動(dòng)和關(guān)閉。
1.監(jiān)測(cè)路燈的開(kāi)閉,使用時(shí)長(zhǎng),非工作時(shí)間開(kāi)啟,或開(kāi)啟時(shí)間過(guò)短,則進(jìn)行預(yù)警;
2.監(jiān)測(cè)路燈的電流電壓工作狀態(tài),可以分級(jí)設(shè)置預(yù)警值和報(bào)警值,當(dāng)超出閾值范圍時(shí)進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警,
3.判斷路燈功率和線路損耗,當(dāng)電流超出閾值范圍時(shí)進(jìn)行預(yù)警;
4.可以設(shè)置路燈的異常個(gè)數(shù),超出異常個(gè)數(shù)進(jìn)行預(yù)警通知;
5.對(duì)路燈回路的漏電流和導(dǎo)線溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),如果漏電過(guò)大,線纜溫度過(guò)高則進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警;
6.可以設(shè)置開(kāi)合閘時(shí)間,定時(shí)對(duì)路燈控制器進(jìn)行操作,觸發(fā)頻率可以設(shè)置成一次或者每天。
7.多種開(kāi)關(guān)燈執(zhí)行方案設(shè)定,可設(shè)置普通(平時(shí))方案、周末方案、節(jié)(假)日方案、臨時(shí)方案,并可設(shè)定方案執(zhí)行的方式和優(yōu)先級(jí);
8.自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈管理可選擇定時(shí)模式、按季節(jié)變化的日出日落自動(dòng)跟隨模式、光照度輔助開(kāi)關(guān)燈模式;
9.能夠自動(dòng)進(jìn)行亮燈率計(jì)算,形成亮燈率報(bào)表首頁(yè)
消息提醒顯示需要處理的任務(wù)及報(bào)警消息
隱患統(tǒng)計(jì)以曲線圖的方式展示當(dāng)月隱患數(shù)量
地圖顯示相關(guān)點(diǎn)位
監(jiān)控模塊提供數(shù)據(jù)監(jiān)控監(jiān)控功能,包含大數(shù)據(jù)調(diào)度和統(tǒng)計(jì)。
地圖顯示
設(shè)備監(jiān)控可以按監(jiān)控設(shè)備識(shí)別號(hào)、項(xiàng)目篩選,顯示設(shè)備識(shí)別號(hào)、設(shè)備詳情、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)擊“設(shè)備"后進(jìn)入設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)頁(yè)面。可查看歷史曲線,巡檢記錄,報(bào)警信息,控制日志和、視頻監(jiān)控
隱患管理包括隱患巡查、隱患派發(fā)、隱患處理、隱患分析
運(yùn)維管理
能耗分析
4.3產(chǎn)品選型介紹
智慧用電在線監(jiān)控裝置是針對(duì)0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能電力裝置,具有單、三相交流電測(cè)量、四象限電能計(jì)量、諧波分析、遙信輸入、遙信輸出功能,以及RS485通訊或GPRS無(wú)線通訊功能,通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理。4.4功能介紹
應(yīng)用:用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國(guó)家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等
ARCM310功能:ARCM310智慧用電在線監(jiān)控裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置)是針對(duì)0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能電力裝置,具有單相交流電測(cè)量、漏電監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、內(nèi)控開(kāi)合閘以及RS485通訊或GPRS無(wú)線通訊功能,通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理。
裝置采用先進(jìn)的微控制器技術(shù),集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化于一身,是建筑監(jiān)控裝置預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。作為一種先進(jìn)的智能化、數(shù)字化的采集元件,該裝置已廣泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、銀行、古建筑等眾多場(chǎng)所。
ARCM310圖片
AF-GSM400-4G功能:AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集設(shè)備,采用嵌入式設(shè)計(jì),內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧,同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片,配合內(nèi)置看門(mén)狗,性能可靠穩(wěn)定。
本產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口,可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備,僅需一次性完成初始化配置,就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊,
AF-GSM400-4G圖片
4.5用戶體驗(yàn)
4.6現(xiàn)場(chǎng)安裝
5結(jié)論
為保障人民群眾的財(cái)產(chǎn)與生命,選用可靠性高、已有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的照明線路微機(jī)保護(hù)是必要且的。通過(guò)改造后就地模擬人身觸電試驗(yàn),證明該保護(hù)能快速切斷電源。該批照明線路微機(jī)保護(hù)有一年半運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)證明其具有可靠性和性,可地提高風(fēng)險(xiǎn)管控能力,既保障,又滿足亮燈率的要求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]譚卓雄.基于微機(jī)保護(hù)模式的城市路燈照明漏電保護(hù)研究
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.06版
作者簡(jiǎn)介:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事用電研究發(fā)展