交通信号灯线路漏电及保护技术分析*

冀光普，余仁辉，冯国行

（广东省特种设备检测研究院顺德检测院，广东 佛山 528300）

随着城市的快速发展，城市交通信号灯基本遍布在城市道路的各个路口。交通信号灯在市民日常交通生活中有着不可替代的作用，其属于户外涉电公共设施。在极端天气情况下，交通信号灯线路较容易因发生漏电而出现触电事故[1]，因此交通信号灯的用电安全已成为城市交通信号管理部门急待解决的问题。

交通信号灯的信号机箱和信号灯杆是较为常见的交通信号设施，其特点是分布广，且使用金属外壳材料。由于交通路口是人员比较集中的地方，且行人比较易于碰触到交通信号设备，因此当交通信号设备供电线路发生漏电时，交通信号设备的整个金属部分都处于带电状态，如果交通信号设备的接地不良或周围有积水，人触摸交通信号设备金属外壳则会发生触电事故。随着城市范围的日益扩大，交通信号设备用电安全管理和维护问题变得越来越突出，最为严重的是线路老化、安装不规范等导致交通信号设备供电线路漏电问题，直接关系到用电安全、人身安全，已引起交通信号设备管理部门的高度重视[2]。

1 交通信号灯线路漏电分析

（1）目前国家为进一步规范道路交通信号灯的设置、使用和管理问题，出台了《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB 14886—2016）、《道路交通信号控制机》（GB 25280—2016）等标准和技术规范。这些标准和技术规范主要侧重于道路交通信号设备的功能设计，对用电安全设计方面没有明确给出具体的要求，因此在建设和维护上一直沿用设备机箱安装要求，设计防护要求安全系数低。加上电缆老化等问题，导致用电安全系数不断下降。此外，外场系统缺乏可靠、有效的用电保护设备，也持续严重威胁着用电安全。

（2）部分线缆绝缘性能达不到安全要求。①长期负载运行的电缆，由于其持续负载导致线路温度过高而加速线路老化，进而使其绝缘性降低，尤其在高温炎热的夏季，交通灯线路的温升常常导致电缆绝缘薄弱处被击穿。②电缆保护层受土壤酸碱作用，被腐蚀，进一步导致保护层失效，降低线路绝缘。③随着城市的快速发展，道路改造、地铁施工等市政建设越来越多，建设单位不规范、不文明施工造成电缆被损伤的情况经常发生。④井下驳线偷电，甚至，部分设备用电单位直接在沙井里把交通信号灯供电电缆开口接驳偷电。

（3）部分杆件、机箱未设置可靠的接地保护。根据《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）规定，TT系统中配电线路内由同一间接接触防护电器保护的外露可导电部分应用保护导体接至共用或各自的接地极上，并且要求接地电阻值大小有明确的规定[3]。而行业标准《道路交通信号控制机安装规范》（GA/T 489—2016》关于接地只有原则性的规定，仅明确接地电阻值小于10Ω，其要求低于国标《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）的规定，因此造成设施的接地保护安装情况参差不齐。

（4）传统漏电保护装置无法满足交通灯线路漏电保护需求。交通信号灯作为重要的户外用电设备，应按照《剩余电流动作保护装置安装和运行》（GB 13955—2017）的规定，对其设置漏电保护装置[4]。目前，大多数城市的交通信号灯线路大部分已经运行多年，绝缘老化严重，再加上夏季潮湿多雨、容易积水，导致传统漏电保护器完全无法合闸，严重影响交通秩序与安全，不得不退出运行。另外，《道路交通信号控制机安装规范》（GA/T 489—2016）里也没有相关条款明确规定需要安装漏电保护器，因此在过去很长一段时间内，大多数施工单位在施工时未安装漏电保护器。

2 漏电保护技术

2.1 接地保护技术

保护接地是电气设备在正常运行的情况下，所应用的保护技术手段。保护接地将不带电的交通灯装置金属框架、外壳通过接地装置和大地可靠连接，以保证人身安全[5]。其工作原理如图1所示。在有了保护接地的低压系统中，漏电设备对地电压主要取决于保护接地电阻Rb的大小，由于Rb和Rr并联，且Rb＜Rr，这就可以近似地认为对地电压为Ud=3URb/(3Rb+Z)。又因Rb＜Z，所以设备对地电压将大大降低。因此，只要适当控制保护接地电阻Rb的大小，就可限制漏电设备对地电压，进而降低触电风险。

2.2 接零保护技术

接零保护技术是指电气设备正常运行时，将交通信号灯装置不带电的金属框架、外壳和低压供电系统零线连接，预防人体发生触电危险[5]。接零保护技术的工作原理如图2所示。从图2可以看出，当某一相带电的相线碰连上外壳时，通过设备外壳形成该相线对零线的单相短路（即碰壳短路）。单相短路所产生的较大短路电流Id，这个短路电流将促使保护元件（如断路器）快速将故障设备的电源断开，从而保障了人身的安全。

图1 接地保护工作原理示意图

图2 接零保护工作原因示意图

2.3 剩余电流断路器

剩余电流断路器是一种检测剩余电流的装置，该装置可将剩余电流值与基准值进行智能比较。当剩余电流值超过基准值时，主电路触头将断开。剩余电流断路器具有过载和短路保护功能，有的剩余电流断路器还具有过电压保护功能。

2.4 自适应智能漏电保护器

自适应智能漏电保护器必须符合漏电断路器的基本工作原理，剩余电流自适应智能断路器的实质是外界环境的温湿度的变化导致绝缘电阻变化，因而使正常剩余电流产生变化，在原有的整定值范围基础上，自动调节剩余电流动作阈值，不需要人为调整。另外，自适应智能漏电保护器可根据剩余电流变化率判断是故障漏电还是正常漏电，具有漏电流幅值保护、漏电流突变保护、自动重合闸、远程通信等功能。

3 交通信号灯线路漏电安全的防护措施

（1）道路交通信号路灯安装时，应对每杆灯杆外壳进行保护接地，以确保路灯灯杆发生漏电故障时，保护接地能够及时将漏电电流导入大地，防止触电事故的发生。

（2）安装自适应智能漏电保护器。道路交通信号灯系统不同于室内照明系统的安置，其线路较长，并且交通灯是设于人流比较密集的场所，这不利于交通灯的管控与安全保护。自适应智能漏电保护器能够根据交通灯线路的状况自动调整漏电流动作阈值，有效解决了统漏电保护器完全无法合闸的问题，并能提供漏电流幅值、漏电流突变双重保护，大大减少了线路的漏电安全隐患，保障人们的生命和财产安全。

（3）加强交通信号线路的定期维护与检修，定期查看线路的漏电安全情况，及时排除线路漏电安全隐患问题。对线缆使用年数长、地下穿线管塌陷损毁、灯杆锈损严重的，制定计划，进行系统更换[6]。

4 结束语

综上所述，作为城市重要基础设施的交通信号灯，其对交通的指挥作用不可替代，而受线路自身材料及使用年限、管理不当、降雨等自然灾害的影响，交通信号灯线路不可避免地发生漏电现象。接地保护、接零保护等技术和自适应智能漏电保护器等的使用，对保证交通信号灯的安全运行具有重要意义，且有助于及时消除安全隐患，达到防患于未然的目的。