韓國強(qiáng)

（陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城　048102）

一起LED路燈故障引發(fā)的思考

韓國強(qiáng)

（陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城048102）

介紹了某電廠一起LED路燈的故障現(xiàn)象，通過查找分析其故障原因主要為驅(qū)動(dòng)電源損壞和LED路燈回路零線斷開，最后針對LED路燈電源、回路零線、回路負(fù)荷分配提出了建議和注意事項(xiàng)。

LED路燈；驅(qū)動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)電源；零線斷裂

0　引言

道路照明是城市、廠區(qū)照明的重要組成部分，與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。傳統(tǒng)的照明路燈大多采用高壓鈉燈360°發(fā)光，光損失大，造成了能源的巨大浪費(fèi)。當(dāng)前全球環(huán)境日益惡化，各國都在發(fā)展節(jié)能降耗產(chǎn)品。隨著LED技術(shù)的不斷成熟，LED路燈以定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動(dòng)特性好、響應(yīng)速度快、抗震能力高、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)勢逐漸成為最具有替代傳統(tǒng)光源優(yōu)勢的新一代節(jié)能光源。

為響應(yīng)國家節(jié)能降耗的號召，某電廠對全廠路燈進(jìn)行了LED路燈改造，將原來的250 W鈉燈更換為90 W LED路燈。在改造試驗(yàn)過程中發(fā)生了一起LED路燈故障，分析查找故障產(chǎn)生的原因，提出了解決方法，并對LED路燈的發(fā)展及改造提出了建議和注意事項(xiàng)。

1　故障現(xiàn)象

某電廠某區(qū)域共15盞250 W鈉燈，在LED路燈改造過程中，將其全部更換為90 W LED路燈，并對剛換完的LED路燈進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其全部都亮，但過了2天則發(fā)現(xiàn)有6盞路燈不亮。

2　路燈不亮的原因查找及分析

為查明路燈大面積不亮的原因，首先檢查電源，經(jīng)檢查火線帶電；然后檢查LED路燈的光源和驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)檢查LED光源正常，驅(qū)動(dòng)器沒有輸出。

2.1驅(qū)動(dòng)電源損壞

目前，LED路燈普遍采用交流電供電，其電源形式多樣，故障率較高，難以保證驅(qū)動(dòng)電源壽命與LED路燈的壽命相匹配。因此，制約LED路燈壽命的一個(gè)重要因素就是驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。LED路燈一般安裝在室外，為保證驅(qū)動(dòng)電源可靠工作，一般需要從高效率、高功率、長壽命、過壓過流、隔離、浪涌、過溫、防護(hù)以及符合《安規(guī)》和電磁兼容的要求等幾方面進(jìn)行考慮。

對于大功率LED路燈，光源多采用單顆1 W大功率白光LED陣列方式，其電源驅(qū)動(dòng)方式為恒流驅(qū)動(dòng)。一般通行的電源電路采用由交流電直接轉(zhuǎn)為恒流，LED以串并聯(lián)組合的方式運(yùn)行。LED恒流源驅(qū)動(dòng)器的效率超過95 %，但在電壓較高或雷雨時(shí)容易產(chǎn)生浪涌，造成LED驅(qū)動(dòng)電源或連同光源一起損壞。這次損壞的驅(qū)動(dòng)器為LED恒流源驅(qū)動(dòng)器，輸入電壓為AC110-240 V，輸出功率為90 W，矩陣為10串9并，帶防雷擊、防高溫保護(hù)。經(jīng)分析，恒流源驅(qū)動(dòng)器損壞是由電壓高引起的。

2.2LED路燈回路零線斷開

在檢查LED路燈照明回路過程中發(fā)現(xiàn)回路零線斷開，且三相負(fù)荷分配很不均勻，導(dǎo)致中性點(diǎn)偏移，部分路燈兩端電壓升高。

當(dāng)零線（N線）完好時(shí)（見圖1），每相的負(fù)荷分別用Ra，Rb，Rc表示，無論Ra，Rb，Rc是否相等，n點(diǎn)電壓總是等于0，Ra，Rb，Rc兩端的電壓都是220 V。但當(dāng)零線（N線）斷開后（見圖2），Ra，Rb，Rc相等時(shí)，n點(diǎn)電壓還是等于0；Ra，Rb，Rc不相等時(shí)，n點(diǎn)出現(xiàn)漂移，Ra，Rb，Rc兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，有的遠(yuǎn)大于220 V，就會(huì)把路燈燒掉。

圖1　零線完好時(shí)的回路

圖2　零線斷開時(shí)的回路

此路燈回路共計(jì)15盞路燈，A相帶了9盞，B，C 2相各帶3盞，若1盞路燈的電阻為R，則A，B，C 3相的負(fù)載分別為Ra=R/9，Rb=Rc=R/3。

即B，C 2相上所加的電壓為316.8 V，遠(yuǎn)大于輸入電壓240 V的上限，造成LED路燈恒流源驅(qū)動(dòng)器損壞。

3　解決方法

發(fā)現(xiàn)LED路燈回路零線斷開后，首先將零線接好，并檢查其他節(jié)點(diǎn)零線連接是否良好；然后選取額定輸入電壓范圍更廣（AC90—265 V），性能更好的恒流源驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行更換，更換驅(qū)動(dòng)器后問題得到了解決。

4　建議和注意事項(xiàng)

（1） 目前，LED路燈驅(qū)動(dòng)電源還缺乏強(qiáng)制性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，市面上的電源尺寸大小不一、質(zhì)量參差不齊；且LED路燈大多用于室外，經(jīng)常受到風(fēng)吹雨淋、電閃雷鳴的惡劣天氣影響，溫差也比較大。LED光源為半導(dǎo)體光源，其發(fā)光特性決定了其低故障率。因此，LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量的好壞決定了整個(gè)LED路燈的壽命。驅(qū)動(dòng)電源性能相對較差、故障層出不窮，加之LED路燈驅(qū)動(dòng)電源多采用內(nèi)置式設(shè)計(jì)，往往造成LED路燈電源維護(hù)困難。

根據(jù)LED路燈故障的情況分析，95 %以上的LED路燈故障都是由驅(qū)動(dòng)電源損壞所致。因此，在選取LED路燈驅(qū)動(dòng)電源方面要選取電源組件質(zhì)量良好，防護(hù)等級高，穩(wěn)定性和安全性都相對較高的產(chǎn)品。LED路燈的輸入電壓一般是220 V，但很多時(shí)候電路電壓會(huì)達(dá)到300 V或更高，在有浪涌的時(shí)候，一些元器件很容易被擊穿，從而影響LED路燈的壽命。

因此，要盡可能選取輸入電壓幅值較大的電源驅(qū)動(dòng)器，如輸入電壓上限達(dá)到535 V的LED電源驅(qū)動(dòng)器。

同時(shí)，對LED路燈電源問題提出如下2點(diǎn)建議：

① 將LED路燈電源標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了、提高了，電源質(zhì)量就提升了；

② 將LED路燈電源模塊化。LED路燈電源若能夠模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，則對其進(jìn)行維護(hù)就會(huì)相對簡單一些。

（2） 在三相四線制的線路中，零線斷開或帶電危害非常大，零線對地電壓升高或負(fù)荷端電壓升高，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致人身及設(shè)備事故。為避免事故的發(fā)生，要經(jīng)常對零線進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)接零或接地。另外，應(yīng)保證零線有足夠的截面積，一般約為相線截面積的60 %，同時(shí)應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。零線上應(yīng)避免有接頭，無法避免時(shí)，應(yīng)認(rèn)真按照工藝要求連接牢固。

（3） LED路燈回路的負(fù)荷分配應(yīng)盡可能均衡。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，零線（中性線）便有較大的電流流過，三相負(fù)荷差別越大，零線流過的電流越大。變壓器中性點(diǎn)工作接地處雖然電壓為0，但離中性點(diǎn)越遠(yuǎn)的的零線處，其阻抗越大，電壓也就越高，此時(shí)，如果有人靠近負(fù)荷側(cè)的零線，就有可能導(dǎo)致觸電，發(fā)生觸電事故；且易造成零線長時(shí)間過熱斷裂，中性點(diǎn)偏移，發(fā)生人身和設(shè)備故障。所以三相負(fù)荷要盡可能分配均勻，即使當(dāng)零線斷開時(shí)，仍能保持中性點(diǎn)不偏移或偏移很小，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

新能源司司長：2020年光伏裝機(jī)力爭達(dá)到1.5億kW

國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明提出，到2020年風(fēng)電裝機(jī)要達(dá)到2.1億kW，力爭達(dá)到2.5億kW，光伏裝機(jī)力爭達(dá)到1.5億kW，光熱發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)500萬kW。

總量目標(biāo)、強(qiáng)制上網(wǎng)、分類電價(jià)補(bǔ)貼、費(fèi)用分?jǐn)偤蛯ｍ?xiàng)資金五項(xiàng)制度是《可再生能源法》的核心，保障了可再生能源發(fā)展。

“十二五”期間我國風(fēng)電裝機(jī)1.29億kW，光伏裝機(jī)4 300萬kW，分別超越了美國、德國，在世界增加了話語權(quán)。目前風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)超過1.4億kW，光伏累計(jì)裝機(jī)超過7 000萬kW，很大程度依靠《可再生能源法》支撐。

到2020年風(fēng)電裝機(jī)要達(dá)到2.1億kW，力爭達(dá)到2.5億kW，光伏裝機(jī)力爭達(dá)到1.5億kW，光熱發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)500萬kW。到2020年可再生能源消費(fèi)占比要達(dá)到15 %，2030年達(dá)到20 %，這兩個(gè)目標(biāo)都需要可再生能源做大量工作。

地方政府制約、電網(wǎng)配套建設(shè)限制、可再生能源投資收費(fèi)等問題導(dǎo)致的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象以及高達(dá)550億的財(cái)政補(bǔ)貼缺口都制約了可再生能源的發(fā)展，需要從法律、電價(jià)、附加層面加以解決。

9月13日，《可再生能源法》實(shí)施十周年研討會(huì)在北京召開，國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明在演講中提出上述觀點(diǎn)和數(shù)據(jù)，他同時(shí)指出，《可再生能源法》以法律形式確立了可再生能源發(fā)展的地位，基本制度和政策框架，為實(shí)施可再生能源全額保障性收購制度，建立可再生能源發(fā)展基金奠定了法律基礎(chǔ)，使我國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入了快車道。針對當(dāng)前可再生能源發(fā)展中存在的問題和挑戰(zhàn)，司長朱明提出了5點(diǎn)工作思路和建議，獲得參會(huì)嘉賓一致好評。

2006年，《可再生能源法》正式頒布實(shí)施，2009年又進(jìn)行了修訂，朱明在分析這部法律時(shí)認(rèn)為，總量目標(biāo)、強(qiáng)制上網(wǎng)、分類電價(jià)補(bǔ)貼、費(fèi)用分?jǐn)偤蛯ｍ?xiàng)資金5項(xiàng)制度是《可再生能源法》的核心要素，保障了可再生能源發(fā)展。

司長朱明介紹，“十二五”期間我國風(fēng)電裝機(jī)1.29億kW，光伏裝機(jī)4 300萬kW，分別超越了美國、德國，在全球處于領(lǐng)先地位，增加了話語權(quán)。在“十二五”規(guī)劃中，給可再生能源消費(fèi)占比制定的目標(biāo)是11.4 %，也已經(jīng)順利完成。2015年以來，根據(jù)《可再生能源法》、電改9號文和相關(guān)配套文件的要求，國家能源局編制了《可再生能源發(fā)電全額保障性收購管理辦法》，隨后又推出了保障性收購小時(shí)數(shù)，使可再生能源并網(wǎng)專項(xiàng)監(jiān)管工作有序進(jìn)行。通過落實(shí)《可再生能源法》，建立完善的目標(biāo)引導(dǎo)、行業(yè)監(jiān)管和扶持政策體系，可再生能源基本形成了有法可依、政策有利的發(fā)展環(huán)境。

在《可再生能源法》的推動(dòng)和一系列政策的支持下，我國可再生能源開發(fā)、利用取得了舉世矚目的成就，國際交流頻繁，對世界可再生能源發(fā)展也產(chǎn)生了重要影響。目前我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)超過1.4億kW，光伏累計(jì)裝機(jī)超過7 000萬kW，司長朱明認(rèn)為很大程度依靠《可再生能源法》支撐。

（來源：太陽能新聞網(wǎng) 2016-09-14）

2016-03-28。

韓國強(qiáng)（1977-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠變電檢修工作，email：52553035@qq.com。