LED路燈電源使用環(huán)境與影響分析二

標(biāo)簽：LED 照明 光源

以下將詳細(xì)分析防雷設(shè)計與目前的現(xiàn)狀：

一、雷擊失效實例 (見下圖)

在分析過程中，諸如此類MOV破裂，均是雷擊損壞所致。

二、四種類型雷擊模式及電源雷擊失效機(jī)理

1. 直擊雷：蘊(yùn)含極大的能量，峰值電壓可達(dá)5000kv的雷電流入地，具有極大的破壞力。會造成以下三種影響：

1) 巨大的富電流在數(shù)微秒時間內(nèi)流下地，使地電位迅速升高，造成反擊事故，危害人身和設(shè)備安全。

2) 雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，在電源線和信號線上感應(yīng)極高的脈沖電壓。

3) 雷電流流經(jīng)電氣設(shè)備產(chǎn)生極高的熱量，造成火災(zāi)或爆炸事故。

2. 傳導(dǎo)雷：遠(yuǎn)處的雷電擊中線路或因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的極高電壓，由室外電源線路和通信線路傳至建筑物內(nèi)室內(nèi)的電氣設(shè)備。

3. 感應(yīng)雷：云層之間頻繁放電產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波導(dǎo)致共模和差模干擾，影響電氣設(shè)備運行。

4. 開關(guān)過電壓：供電系統(tǒng)中的電感性和電容性負(fù)載開啟或斷開、地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產(chǎn)生高壓脈沖，脈沖電壓可達(dá)正常電壓的3到5倍，可嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。破壞效果與雷擊類似。

國軍標(biāo)《GJB 6784-2009 軍用地面電子設(shè)施防雷通用要求》，如下圖所示：

三、防雷的系統(tǒng)設(shè)計：

TN-S結(jié)構(gòu)是指變壓器出來，采用三相四線制輸電，中性線與保護(hù)地相連。此結(jié)構(gòu)有利于浪涌電流的迅速泄放。此時的防護(hù)等級為IV級(4KV);傳送到大樓后，防護(hù)等級為III級(2.5KV);到了專用機(jī)房后，防護(hù)等級為II級(1.5KV);最后到設(shè)備上，防護(hù)等級降為I級(1.0KV)。

防雷是系統(tǒng)工程，一方面要對能量逐級吸收，及防護(hù)區(qū)間量級分類的原則，需要做多級防護(hù)。另一方面要從供電系統(tǒng)、設(shè)備接地、產(chǎn)品等三方面進(jìn)行防護(hù)設(shè)計。

供電電網(wǎng)的防雷設(shè)計，可以根據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)《CJJ45-2006 城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第6章要求：“6.1.9 道路照明配電系統(tǒng)的接地形式宜采用TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)，金屬燈桿及構(gòu)件、燈具外殼、配電及控制箱屏等的外露可導(dǎo)電部分，應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。”

根據(jù)現(xiàn)場維護(hù)反饋信息，主供電線有三條：火線、零線和保護(hù)地線(PE)。應(yīng)屬TN-S系統(tǒng)，有獨立的接地線，為雷擊浪涌電流的泄放提供了途徑。

燈桿的防雷接地設(shè)計，要依據(jù)GB50057-2000《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第3.2.2條“三、防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用，其工頻接地電阻不應(yīng)大于10Ω。”還有最新標(biāo)準(zhǔn)《CJJ89-2001 城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程》第6章要求：

6.2.7 燈桿、配電箱等金屬電力設(shè)備采用接地保護(hù)時，其接地電阻不應(yīng)大于4Ω。

6.3.2 接地體埋深應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定當(dāng)設(shè)計無規(guī)定時埋深不宜小于0.6m。

綜上所述，路燈燈桿接地應(yīng)遵循保護(hù)接地不大于4Ω，防雷接地不大于10Ω。

土壤對接地電阻有影響，燈桿的防雷接地設(shè)計就是采取有效降阻方法。當(dāng)接地點的土壤(如巖石、砂質(zhì)土壤和長期冰凍的土壤)電阻率較高時，為了滿足接地電阻的要求，須采取措施來降低土壤的電阻率，這些措施包括：

1. 換土：用電阻率較低的黑土、粘土和砂質(zhì)粘土等替換電阻率較高的土壤。一般換掉接地體上部1/3長度、周圍0.5米以內(nèi)的土壤。

2. 深埋：如果接地點的深層土壤電阻率較低，可適當(dāng)增加接地體的埋入深度。深埋還可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加電阻率的影響。

3. 外引接地：通過金屬引線將接地體埋設(shè)在附近土壤電阻率較低的地點。

4. 化學(xué)處理：在接地點的土壤中混入爐渣、木炭粉、食鹽等化學(xué)物質(zhì)，以及采用專用的化學(xué)降阻劑，可以有效地降低土壤電阻率。

5. 保土：采取措施保持接地點土壤長期濕潤。

6. 對凍土進(jìn)行處理：在冬天往接地點的土壤中加泥炭，防止土壤凍結(jié)，或者將接地體埋在建筑物的下面。

四、電源的防雷設(shè)計：

1. LED電源使用要求

參照《GBT 17626.5-2008 電磁兼容 試驗和測量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度試驗》分為1234X級。電源線差模試驗的1級參數(shù)未給，其余各級分別為0.5KV1KV2KV及待定。電源線共模試驗的各級參數(shù)為0.5KV1KV2KV4KV。試驗的嚴(yán)酷度等級取決于環(huán)境(遭受浪涌可能性的環(huán)境)及安裝條件，大體分類是：

1級：有較好保護(hù)的環(huán)境，如工廠及電站的控制室;

2級：有一定保護(hù)的環(huán)境，如無強(qiáng)干擾的工廠;

3級：普通的電磁騷擾環(huán)境：對設(shè)備未規(guī)定特殊安裝要求，如普通安裝的電纜網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)性的工作場所和變電所;

4級：受嚴(yán)重騷擾的環(huán)境，如民用架空線，未加保護(hù)的高壓變電所;

X級：特殊級，由用戶和制造協(xié)商后確定。

從使用環(huán)境角度看，LED驅(qū)動電源需要考慮3級以上的要求。