路灯箱控制回路故障排查的探讨

许坚钦

（广东电网有限责任公司广州供电局路灯管理所，广东 广州 510000）

0 引 言

路灯开关箱也称路灯配电箱，是低压配电箱中的一类。它是市政路灯配电系统的重要组成部分，是公用变压器（或路灯专用变压器）与路灯杆之间的纽带。合理的路灯开关箱分布有利于保障路灯亮灯率，降低路灯灯具或线路故障造成的影响。

可以将开关箱中路灯负荷电流流过的电路及其元器件划分为一次部分，将监测控制路灯的电路及其元器件统称为二次部分，其中最重要的部分是控制回路。如果控制回路发生故障，可能会对城市照明亮灯率产生较大影响。因此，本文将主要探讨控制回路的工作原理、故障排查方法及部分案例，并提出意见建议。

1 工作原理

开关箱的二次部分主要完成路灯线路负荷的电压和电流大小测量、开关控制以及控制状态反馈等任务。它具有“多、繁、难”等特点[1]：设备及元器件数量多、种类多、规格多；接线繁杂多变；接点接线有一定隐蔽性，难以通过巡检发现隐患。本文重点讨论实现控制功能的二次回路。

二次部分的元件可分为两类：一类是开关箱预装的元器件，如空气开关、保险丝、转换开关等，构成了基本的控制网络；另一类是加装的设备，如三遥设备、时钟控制器、线路保护设备等，一般统称为智能控制器，也称智能控制终端。以人体作类比，前者相当于“神经”，负责信号的传输；后者则是“大脑”，负责逻辑运算。

二次部分的控制回路，以引入的二次电源为起点，以交流接触器的线圈控制端为终点。引入的二次电源，经由“进线—空气开关—保险丝—三遥设备/时钟控制器—转换开关—中间继电器—交流接触器”回路，实现对一次部分的控制。

上述控制回路中，以智能控制器为分界点，可分为3部分。

（1）“进线—空气开关—保险丝”一段称为供能部分，作用是为箱内智能控制器及中间继电器的线圈等提供工作电源；

（2）“转换开关—中间继电器”一段称为选择部分，选用开关箱控制方式；

（3）前述部分的连接线及端子排称为连接部分，作用是连接元件形成控制回路。

2 典型接法

开关箱通常在出厂时已预接控制回路。根据配置的元器件规格不同，接法五花八门。通常，供能部分相对固定，而选择部分的连接则较为灵活。

选择部分的意义。一是从通用性及安全性方面考虑，路灯开关箱用的控制器种类繁多，甚至用的不是专门的路灯控制器，输出的信号交直流混杂。为保证所有控制器均能接入使用，实现“以弱控强”的目的，必须使用选择部分的元器件。二是从经济性角度出发，保障控制方式唯一，避免多个智能控制器在不同时段发出的控制信号使亮熄灯时间不合理延长。

选择部分的典型元件有两种[2]：一种是转换开关，其通过触点及内置弹簧片改变控制回路的路径，决定了“哪种控制方式可以输出”；另一种是中间继电器，通过线圈及常开、常闭、公共端3类触点的组合，决定了“哪种控制方式优先输出”。

实际上，随着时代的发展，当今市面上主流的路灯智能控制器具备独立开关和多个输出端，每个输出端亦具有足够的负载驱动能力和相当的耐压性能。换言之，完全可以绕过控制回路，将智能控制器输出端直接接到交流接触器的主接点上。这种接法常用于控制方式单一、对可靠性和控制性要求较低的使用场合，如内街灯、乡村小道等[3]。

而对于大部分路灯照明系统而言，控制要求：优先使用三遥设备进行远程控制；为满足线路检修需求，必须保留手动开关控制方式；时钟控制作为三遥设备失灵时的备用控制方式。因此，更具代表性的典型接线方案如下[4]。

（1）以转换开关为分界点：进线电源经空气开关、保险丝接到转换开关的输入端之一；三遥设备在供能部分选点接入工作电源，输出接到转换开关的另一输入端。

（2）转换开关的输出端：进线电源的对应输出端直接连接到交流接触器；连接三遥设备的另一输出端连接到中间继电器为线圈供能的控制端一侧（另一侧接零线点）。

（3）中间继电器的公共端与交流接触器的控制端一侧连接（另一侧接零线点）；常闭接点与时钟控制器输出端连接；常开接点与进线电源连接。

此种接法的优点是若时钟控制器保持“热备用”即通上电源保持控制开启，可在三遥控制器无法输出时自动发挥作用，有效地保障了亮灯率。缺点是在极端天气下的临时熄灯要求无法实现，且三遥控制器亮熄灯时间段应完全覆盖时钟控制器设置时间段，否则可能引起亮熄灯时间不当延长。

因此，衍生出多种改进接法。例如，在时钟控制的输入或输出端加装转换开关，直接将中间继电器替换为转换开关，以“电源+转换开关”组合控制中间继电器等。

较为方便的一种接法是，当三遥控制器的输出端个数多于交流接触器使用个数时，可将多出的输出端接中间继电器线圈控制端，从而实施远程切换。若开关箱交流接触器为N，三遥输出端数量M≥2N，控制方式的远程切换甚至可以精细到每组出线。需要注意，这是以三遥设备与后台系统通信良好为前提的。若三遥设备通信故障，则远程控制、参数修改等功能无法实施，仅相当于时钟控制器。

3 故障排查和分析

控制回路的故障容易与路灯线路本身的故障混淆，特别是熄灯故障。辨别的要点是看二次控制回路的控制对象——交流接触器。如果路灯一次部分其他元器件状态良好，交流接触器反应异常，则初步判断控制回路存在问题。

需注意，当今智能控制器型号、结构各异，且大部分智能控制器由写入固定程序、高度集成的电路板封装而成，现场可操作的部分有限，发现故障易，处理修复难。因此，在排查中通常将其看作一个简单的开关或者可控电源，维护也是以更换备件为主[5]。

为提高工作效率，排查控制回路流程如下。

（1）观察：观察可操纵元件的状态，如空气开关有否闭合，转换开关位于何位置；观察智能控制器上是否有反映故障的灯光信号或面板信息等；观察是否有元件或线路烧焦的痕迹。评估作业风险后，恢复异常元件状态进行试送电观察。这一步主要判断问题是否因元件设置状态不当或智能控制器故障引起。

（2）试操作：拧动转换开关，配合操作智能控制器上开关切换控制方式，看交流接触器在不同控制方式下是否能正常分合。这一步主要判断供能部分和交流接触器是否存在问题。

（3）解决前两步发现的问题，或排除所发现问题的影响。

（4）检查电路通断性：如上述过程发现的问题已解决或排除影响，但仍存在无法亮熄灯的情况，则要对照电气原理图测量电路各部分的通断性，优先判断可用智能控制器接入点前的控制回路。这一步主要判断和解决选择部分和连接部分的问题。

4 案例分享

4.1 案例一

据报修人反映，新装两同型号开关箱均无法采用手动开关方式。现场检查，转动转换开关，开关箱1无法切换控制方式，三遥、时钟控制方式切换亦不受转换开关控制；开关箱2可切换控制方式，仅手动控制方式失效。由此判断，前者属于选择部分问题，后者属于供能部分问题。经查，开关箱1因新装配置未完成，转换开关输入输出端子引线在元器件上短接在一起；开关箱2手动控制方式从主线路侧A相保险丝下端取电，但因主线路是B相单相供电，未安装A相保险丝，所以手动开灯失败。

此组案例证明了排查流程中试操作步骤对于快速锁定故障位置的重要作用。因为能否手动控制是判断供能部分好坏的重要标准，能否切换控制是判断转换部分好坏的重要标准。

4.2 案例二

居民报修某路段熄灯，夜间急修人员到场启用时钟控制，反映三遥设备供电正常，怀疑三遥设备输出或转换开关有问题。后台系统反映三遥设备通信正常，控制信号已如时发出。现场检查，手动控制亦失败，遂先排查供能部分，发现进线空气开关至保险丝一段接线松脱，导致转换开关输入无电，无法手动亮灯，同时导致中间继电器线圈无电，三遥设备输出接中间继电器常开接点，故无法输出。

另一路段同型号开关箱因类似情况报修，夜间值班人员亦明确手动控制失败。现场检查发现时钟控制输出端有改接痕迹，直接接到交流接触器上。因此，从交流接触器控制端往后向前排查，发现是接转换开关输出端、中间继电器公共端以及交流接触器控制端的端子排螺丝松脱导致接触不良，故其他控制方式失效，推测是周边行车频繁，路面震动所致。

此组案例反映了控制回路故障点的隐蔽性，同时也表明故障判断时应排除特殊接线方式的影响，具体问题具体分析。

4.3 案例三

某开关箱更换不同厂家的新三遥设备当晚发生故障，二次部分控制回路线路烧坏，三遥设备输出端损坏，时钟设备烧坏。经排查，故障起因是时钟控制器输出端直接接到交流接触器上，输入电源与旧厂家三遥设备一致，取B相电；新厂家三遥设备输入电源取A相电，故共同接通时发生相间短路。

此组案例说明加装或更换智能控制器时，不宜照着图纸生搬硬套，应辨明与现有设备是否有冲突。智能控制器的工作电源多是取单相的一火线一零线，而二次进线电源实际有三相，这是理当注意却容易忽视的地方。

综上所述，控制故障相似的现象背后成因未必相同，需要维护人员细心排查。

5 建议与展望

路灯开关箱二次部分的正常运行是保障亮灯率、确保路灯运行节能高效的基础[6]。控制回路“元件多、接线繁、巡检难”的特点，决定了维护工作的重点不在于“怎么修”，而是“修哪里”。维护人员应当以问题为导向，由果推因，分部排查，逐步缩小范围，最终锁定故障。

为做好维护工作，提出如下建议。

（1）为提高排查故障效率，维护人员可预制带叉型接头的短接线、带接线的时钟控制器等，作为维护试验工器具带到现场。

（2）维护过程中，维护人员应注意做好积累及规范化工作，按开关箱类型制定各自的规范接法，排查故障后按规范修正接法，遇到特殊情况做好记录，写入台账。

与路灯智能控制器一样，路灯的二次部分也将朝着小型化、集约化和模块化方向发展。从业人员也可向这个方向思考，或与智能控制器厂家合作，研制相应的接线盒和快速接线端子，使维护工作更为简便。