道路照明运行状况的评价及影响因素分析.docx

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道路照明运行状况的评价及影响因素分析

道路照明运行状况的评价及影响因素分析

摘要：

本文通过故障统计、设备抽检等方式，对道路照明设施运行状况及其影响因素进行了分析，并针对影响道路照明安全可靠运行的重要环节，提出改进的建议。

关键词：

道路照明运行状况影响因素

道路照明属于城市基础设施，其可靠运行既关系到城市夜间交通安全、社会稳定和治安环境，也关系到广大人民群众出行的便利。

电源、线路、灯杆、灯具、电器、光源等各环节组成道路照明系统，共同决定终端照明的可靠性。

对设施运行数据进行统计分析，有助于找出和改进薄弱环节，提高系统的可靠性。

1 对应急故障的分析

道路照明应急故障是对照明影响较大的或可能引起人身伤害、次生灾害的故障类型，主要包括连续灭灯（3盏及以上）、白天亮灯、汽车撞杆、杆斜杆倒、灯具（结构）故障、导线外露、打火冒烟、井盖破损等。

2016年北京市区共发生各类应急故障3238次，平均每月11.16次/万盏。

从应急故障总数的变化规律来看，5-10月应急故障处于相对较高水平，高于平均值7.23个百分点，反映出应急故障与环境气候变化有一定关联。

如图1：

从百分故障类型来看，占前三位的分别为：

连续灭灯占32%；井盖类故障占19%；汽车撞杆占13%。

详见图2：

 2 对连续灭灯故障的分析

发生连续灭灯，将影响到一段路或相邻几段路的照明，甚至影响到一个片区的照明。

造成连续灭灯的原因，既有瞬时性故障引起的开关掉闸，也有供电电源、控制终端、路灯线路发生的永久性故障。

既有设备老化原因引起，又有施工、偷盗等外力引起。

2016年发生连续灭灯故障1051起，故障率平均每月3.62次/万盏。

具体数据如表1：

表1 连续灭灯分类统计表

分类

月

月

月

月

月

月

月

月

月

0月

1月

2月

开关掉闸

9

2

9

12

22

12

15

17

16

13

9

9

电源故障

16

18

14

18

44

34

38

32

23

31

31

25

监控故障

4

6

4

6

2

8

5

5

2

5

2

7

低压架空线

5

2

0

2

4

3

1

3

6

3

3

6

低压电缆

39

32

30

30

33

40

51

39

52

37

35

23

其它

2

3

5

2

3

4

5

2

3

3

5

10

总计

75

63

62

70

108

101

115

98

102

92

85

80

从故障类型来看，排在首位的是低压电缆故障，占连续灭灯的42%；其次为电源故障，占连续灭灯的31%；再次为开关掉闸，占连续灭灯的14%，三项合计87%。

详见图3：

在电源故障引起的连续灭灯中，低压电器设备是首要原因，全年发生175次，占电源故障的54%。

其中真空交流接触器故障137次，占全年连续灭灯故障的13%。

低压电缆引起的连续灭灯2016年全年共计441次，故障率8.79次/百公里。

其中本体故障占42%，接头故障占48%，直接外力占10%。

3 单灯运行状况的分析

1）单灯故障的统计

单盏路灯的故障影响范围较小，但也导致局部照度和照度均匀度下降，给交通安全带来一定隐患。

尤其是老城区胡同里的路灯，单灯故障也给市民出行造成较大不便。

通过对全年单灯故障的统计，各电气元件故障所占百分比总体上较为稳定。

其中光源（以高压钠灯为主）仍然是引起单灯灭灯的主要原因，占到单灯故障总数的59%，其次是触发器和镇流器。

详见图4：

道路照明中几种常用规格的高压钠灯，全年更换率比较，150W高压钠灯的光源、镇流器的年更换率相对略高。

详见表2：

表2 不同功率高压钠灯年更换率统计表

功率

光源

镇流器

400W

20%

5%

250W

21%

7%

150W

28%

8%

70W

21%

7%

2）灯具运行状态

近几年对运行10年以上的高压钠灯灯具加强了抽检，检测结果显示，10年以上的灯具在光学、电气、结构等方面存在问题，不适于继续运行。

光度参数方面，反射器、透光罩均存在一定程度的老化，有近50%的灯具效率低于60%，远远达不到标准的要求，有3%的灯具效率低于25%。

电气方面，有61%的灯具功率因数不达标，13%的灯具接线端子老化、破损及缺失，灯具的防尘防水普遍失效，带来一定的安全隐患。

在2016年北京“720”强降雨后的巡视检查发现，个别灯具内甚至已经灌进了半腔雨水。

结构方面，灯口因常年工作在高温环境下已经脆化，灯罩老化发生碎裂，个别灯具（尤其是桥区）出现裂纹，存在断裂隐患，对公共安全造成了一定的威胁。

对运行4-8年的试点LED灯具进行抽检，共抽检26条路，每条路随机抽取一套灯具进行检测。

检测结果，在电气安全方面，有16条路的灯具在绝缘电阻、电气强度、接地电阻、泄露电流等方面不合格，占61.5%。

在光度参数方面，被检灯具效能平均54.5lm/W，有9套灯具效能低于40lm/W，占34.6%，最低的只有22.5lm/W。

4 自然环境因素的影响

路灯作为室外安装的低压电气设备，广泛分布于城市大街小巷，其运行状况受自然环境因素的影响较大。

从2016年全年的故障统计来看，各类设施在汛期故障率明显上升。

其中夏季的短时强降雨、大风甚至冰雹等灾害性天气，对设备运行的冲击巨大。

以2016年北京地区“720”强降雨为例，主要降雨时间段是19日凌晨至20日夜间。

降雨期间，北京市城区的会城门桥、紫竹桥等13个点位重度积水，18个点位中度积水，一些地下通道完全被雨水灌满。

从故障报修数量的变化情况来看，分为几个时段：

1）降雨前：

全天故障报修数为25个。

2）主要降雨时段：

设备故障数量呈现上升趋势。

3）降雨后主要影响时段：

降雨后24小时内故障数量迅速达到峰值，总数达到67个，为降雨前的268%，其中应急故障46个。

降雨后24-48小时仍是故障较高时段，但稍有下降。

4）主要降雨时段结束48小时以后：

故障数量迅速回落，接近降雨前的水平。

从主要故障类别来看：

路灯打火、树压导线在降雨期间明显增加。

零星灭灯、连续灭灯、灯杆倾斜、地面塌陷、白天亮灯等都在降雨后达到峰值。

降雨前后故障统计详见图5：

5 人为外力因素的影响

人为外力因素主要包括施工、盗窃、撞杆、私拆私动路灯设施等。

其中各类市政工程施工对路灯设施不重视、防护不到位，甚至野蛮施工，对路灯运行影响较大。

工程施工未进行管线勘察直接将路灯高低压电缆挖断的事件屡见不鲜。

一些施工虽未造成直接故障，但已经对路灯保护管造成破坏，使得设备带病运行，留下安全隐患。

对低压电缆故障的统计可以发现，相当一部分电缆本体故障点都有市政施工痕迹，与道路改造、地铁施工、新开路口等因素有关。

一些道路改造中，未考虑路灯设施的配套迁移，使得改造后路灯置于机动车道等不合理的位置。

一些园林施工将路灯变压器门、灯杆检修门埋入土中，导致箱门无法打开，雨水漫灌进入电气设备。

6 小结及建议

1）加强设施保护。

人为外力破坏给道路照明设施的正常运行带来了较大影响。

减少外力影响工作一方面依靠加强运行巡视，一方面还需要强化设施破坏的责任追究处理。

2010年，住建部颁布了《城市照明管理规定》，对城市照明设施保护做出了明确规定，但由于路灯维护单位没有执法权，主动维权的力度有限，设施的外力影响保护还有赖于执法力度的加强。

2）提升绝缘水平。

道路照明设施分布于全市各大街小巷，设施周边环境复杂。

一些设施位于城市道路低洼地段，在汛期承担较大的安全运行压力。

低压电缆故障是引起连续灭灯的首要原因，占到全年连续灭灯的42%，其中接头故障又占到48%。

城市内涝使得路灯电缆长时间雨水浸泡，一旦发生漏电将产生致命的危险。

需提升电缆接头绝缘和防水能力，采用防水式接线工艺，确保管线长期可靠运行。

3）加大改造力度。

近些年随着城市化发展，道路照明设施总量快速增长，随着这些设施运行时间的增加，超期服役设备在今后一段时间内将不断增加，需要加大更新改造投入。

同时，对于在运设备运行寿命，需要更全面的评价标准和便于操作的评价手段，作为设备更新改造的依据支撑。

4）改进关键部件。

根据现行《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2015），配置高强度气体放电灯的密闭式道路照明灯具，光源腔的防护等级不应低于IP54。

环境污染严重、维护困难的道路和场所，光源腔的防护等级不应低于IP65。

但随着时间推移灯具逐步老化，其中决定防尘防水能力的橡胶密封件受到温度、光照影响老化严重，灯具外壳防护失效，进水进尘不仅使得灯具效率明显降低，也影响灯具安全运行。

因此，提高关键部件的使用寿命，有利于减少单灯故障，延长使用寿命。

5）提升设施运行环境监测能力。

目前城市照明监控系统对于设施运行的电压电流等电气参数能够进行实时的监测，但对其运行的周边环境监测能力有待提高。

城市照明设施点多面广，在汛期的灾害天气下，依靠有限的人力对设施进行特巡特检，难以及时地掌握现场的实际状况。

借鉴电力行业的典型设计，对重点变压器加装溢水报警，能够实时掌握低洼地段设备的积水情况，对受到积水威胁的电源设备及时抢险，有效防范设备事故和次生灾害的发生。

此外，在易积水的重要点位安装视频监控装置，传回画面信息准确及时，也是设备运行环境监测的重要方面。

6）改进电击防护形式。

防止路灯漏电伤人，需要可靠的电击防护措施。

通常采用的直接接触防护（基本防护）措施为：

将带电部分绝缘。

间接接触防护（故障防护）措施主要为：

保护等电位联结和自动切断电源，前者的效果是限制危险电压值，后者的效果是限制危险电压作用时间。

一般采用的几种方式：

TN-C接地+过流保护在零线断线故障时具有较大危险性，TN-S接地+过流保护对于末端接地可能无法断开而带病运行，TT接地+漏电保护器在户外环境下可靠性太低容易频繁跳开，这些方案都具有一定的局限性。

采取TN-S接地+过流保护+漏电监测的方案，能够消除防护的盲点，可较好地兼顾线路安全性和可靠性的矛盾。

参考文献

[1]《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015．北京：

中国建筑工业出版社．​