一起LED路灯故障引发的思考

韩国强

（阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城　048102）

一起LED路灯故障引发的思考

韩国强

（阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城048102）

介绍了某电厂一起LED路灯的故障现象，通过查找分析其故障原因主要为驱动电源损坏和LED路灯回路零线断开，最后针对LED路灯电源、回路零线、回路负荷分配提出了建议和注意事项。

LED路灯；驱动器；驱动电源；零线断裂

0　引言

道路照明是城市、厂区照明的重要组成部分，与人们的生产生活密切相关。传统的照明路灯大多采用高压钠灯360°发光，光损失大，造成了能源的巨大浪费。当前全球环境日益恶化，各国都在发展节能降耗产品。随着LED技术的不断成熟，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐成为最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。

为响应国家节能降耗的号召，某电厂对全厂路灯进行了LED路灯改造，将原来的250 W钠灯更换为90 W LED路灯。在改造试验过程中发生了一起LED路灯故障，分析查找故障产生的原因，提出了解决方法，并对LED路灯的发展及改造提出了建议和注意事项。

1　故障现象

某电厂某区域共15盏250 W钠灯，在LED路灯改造过程中，将其全部更换为90 W LED路灯，并对刚换完的LED路灯进行试验，发现其全部都亮，但过了2天则发现有6盏路灯不亮。

2　路灯不亮的原因查找及分析

为查明路灯大面积不亮的原因，首先检查电源，经检查火线带电；然后检查LED路灯的光源和驱动器，经检查LED光源正常，驱动器没有输出。

2.1驱动电源损坏

目前，LED路灯普遍采用交流电供电，其电源形式多样，故障率较高，难以保证驱动电源寿命与LED路灯的寿命相匹配。因此，制约LED路灯寿命的一个重要因素就是驱动电源的可靠性。LED路灯一般安装在室外，为保证驱动电源可靠工作，一般需要从高效率、高功率、长寿命、过压过流、隔离、浪涌、过温、防护以及符合《安规》和电磁兼容的要求等几方面进行考虑。

对于大功率LED路灯，光源多采用单颗1 W大功率白光LED阵列方式，其电源驱动方式为恒流驱动。一般通行的电源电路采用由交流电直接转为恒流，LED以串并联组合的方式运行。LED恒流源驱动器的效率超过95 %，但在电压较高或雷雨时容易产生浪涌，造成LED驱动电源或连同光源一起损坏。这次损坏的驱动器为LED恒流源驱动器，输入电压为AC110-240 V，输出功率为90 W，矩阵为10串9并，带防雷击、防高温保护。经分析，恒流源驱动器损坏是由电压高引起的。

2.2LED路灯回路零线断开

在检查LED路灯照明回路过程中发现回路零线断开，且三相负荷分配很不均匀，导致中性点偏移，部分路灯两端电压升高。

当零线（N线）完好时（见图1），每相的负荷分别用Ra，Rb，Rc表示，无论Ra，Rb，Rc是否相等，n点电压总是等于0，Ra，Rb，Rc两端的电压都是220 V。但当零线（N线）断开后（见图2），Ra，Rb，Rc相等时，n点电压还是等于0；Ra，Rb，Rc不相等时，n点出现漂移，Ra，Rb，Rc两端的电压就会发生变化，有的远大于220 V，就会把路灯烧掉。

图1　零线完好时的回路

图2　零线断开时的回路

此路灯回路共计15盏路灯，A相带了9盏，B，C 2相各带3盏，若1盏路灯的电阻为R，则A，B，C 3相的负载分别为Ra=R/9，Rb=Rc=R/3。

即B，C 2相上所加的电压为316.8 V，远大于输入电压240 V的上限，造成LED路灯恒流源驱动器损坏。

3　解决方法

发现LED路灯回路零线断开后，首先将零线接好，并检查其他节点零线连接是否良好；然后选取额定输入电压范围更广（AC90—265 V），性能更好的恒流源驱动器进行更换，更换驱动器后问题得到了解决。

4　建议和注意事项

（1） 目前，LED路灯驱动电源还缺乏强制性的统一标准，市面上的电源尺寸大小不一、质量参差不齐；且LED路灯大多用于室外，经常受到风吹雨淋、电闪雷鸣的恶劣天气影响，温差也比较大。LED光源为半导体光源，其发光特性决定了其低故障率。因此，LED驱动电源质量的好坏决定了整个LED路灯的寿命。驱动电源性能相对较差、故障层出不穷，加之LED路灯驱动电源多采用内置式设计，往往造成LED路灯电源维护困难。

根据LED路灯故障的情况分析，95 %以上的LED路灯故障都是由驱动电源损坏所致。因此，在选取LED路灯驱动电源方面要选取电源组件质量良好，防护等级高，稳定性和安全性都相对较高的产品。LED路灯的输入电压一般是220 V，但很多时候电路电压会达到300 V或更高，在有浪涌的时候，一些元器件很容易被击穿，从而影响LED路灯的寿命。

因此，要尽可能选取输入电压幅值较大的电源驱动器，如输入电压上限达到535 V的LED电源驱动器。

同时，对LED路灯电源问题提出如下2点建议：

① 将LED路灯电源标准化。标准统一了、提高了，电源质量就提升了；

② 将LED路灯电源模块化。LED路灯电源若能够模块化设计生产，则对其进行维护就会相对简单一些。

（2） 在三相四线制的线路中，零线断开或带电危害非常大，零线对地电压升高或负荷端电压升高，经常会导致人身及设备事故。为避免事故的发生，要经常对零线进行检查，必要时进行重复接零或接地。另外，应保证零线有足够的截面积，一般约为相线截面积的60 %，同时应满足机械强度的要求。零线上应避免有接头，无法避免时，应认真按照工艺要求连接牢固。

（3） LED路灯回路的负荷分配应尽可能均衡。当三相负荷不平衡时，零线（中性线）便有较大的电流流过，三相负荷差别越大，零线流过的电流越大。变压器中性点工作接地处虽然电压为0，但离中性点越远的的零线处，其阻抗越大，电压也就越高，此时，如果有人靠近负荷侧的零线，就有可能导致触电，发生触电事故；且易造成零线长时间过热断裂，中性点偏移，发生人身和设备故障。所以三相负荷要尽可能分配均匀，即使当零线断开时，仍能保持中性点不偏移或偏移很小，保持系统的稳定运行。

新能源司司长：2020年光伏装机力争达到1.5亿kW

国家能源局新能源与可再生能源司司长朱明提出，到2020年风电装机要达到2.1亿kW，力争达到2.5亿kW，光伏装机力争达到1.5亿kW，光热发电装机目标500万kW。

总量目标、强制上网、分类电价补贴、费用分摊和专项资金五项制度是《可再生能源法》的核心，保障了可再生能源发展。

“十二五”期间我国风电装机1.29亿kW，光伏装机4 300万kW，分别超越了美国、德国，在世界增加了话语权。目前风电累计装机超过1.4亿kW，光伏累计装机超过7 000万kW，很大程度依靠《可再生能源法》支撑。

到2020年风电装机要达到2.1亿kW，力争达到2.5亿kW，光伏装机力争达到1.5亿kW，光热发电装机目标500万kW。到2020年可再生能源消费占比要达到15 %，2030年达到20 %，这两个目标都需要可再生能源做大量工作。

地方政府制约、电网配套建设限制、可再生能源投资收费等问题导致的弃风弃光现象以及高达550亿的财政补贴缺口都制约了可再生能源的发展，需要从法律、电价、附加层面加以解决。

9月13日，《可再生能源法》实施十周年研讨会在北京召开，国家能源局新能源与可再生能源司司长朱明在演讲中提出上述观点和数据，他同时指出，《可再生能源法》以法律形式确立了可再生能源发展的地位，基本制度和政策框架，为实施可再生能源全额保障性收购制度，建立可再生能源发展基金奠定了法律基础，使我国可再生能源产业发展步入了快车道。针对当前可再生能源发展中存在的问题和挑战，司长朱明提出了5点工作思路和建议，获得参会嘉宾一致好评。

2006年，《可再生能源法》正式颁布实施，2009年又进行了修订，朱明在分析这部法律时认为，总量目标、强制上网、分类电价补贴、费用分摊和专项资金5项制度是《可再生能源法》的核心要素，保障了可再生能源发展。

司长朱明介绍，“十二五”期间我国风电装机1.29亿kW，光伏装机4 300万kW，分别超越了美国、德国，在全球处于领先地位，增加了话语权。在“十二五”规划中，给可再生能源消费占比制定的目标是11.4 %，也已经顺利完成。2015年以来，根据《可再生能源法》、电改9号文和相关配套文件的要求，国家能源局编制了《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》，随后又推出了保障性收购小时数，使可再生能源并网专项监管工作有序进行。通过落实《可再生能源法》，建立完善的目标引导、行业监管和扶持政策体系，可再生能源基本形成了有法可依、政策有利的发展环境。

在《可再生能源法》的推动和一系列政策的支持下，我国可再生能源开发、利用取得了举世瞩目的成就，国际交流频繁，对世界可再生能源发展也产生了重要影响。目前我国风电累计装机超过1.4亿kW，光伏累计装机超过7 000万kW，司长朱明认为很大程度依靠《可再生能源法》支撑。

（来源：太阳能新闻网 2016-09-14）

2016-03-28。

韩国强（1977-），男，工程师，主要从事发电厂变电检修工作，email：52553035@qq.com。