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LED路灯供电系统防雷方案

现代社会节能环保已成为人了门越来越关注的话题,道路照明是城市照明的重要组成部分,传统的路灯常采用,高压钠灯360度发光,光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费。LED路灯具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点,因此,LED路灯将成为节能改造的最佳选择。

然而大家都知道LED路灯属于户外照明,LED路灯遭受到雷击的可能性较大,如不采取防雷措施,易导致LED路灯不能正常上作,轻则导致路灯损坏,重则引起火灾或人员伤亡,从而带来经济损失。近年来全国安装的LED路灯有相当一部分都出现了这类问题。

一.直击雷

 直击雷蕴含极大的能量峰值电压可达5000kv的雷电流入地具有极大的破坏力。会造成以下三种影响:

 a、巨大的富电流在数微秒时间内流下地使地电位迅速拾高造成反击事故危害人身和设备安全。

 b、雷电流产生强大的电磁波在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。

 c、雷电流流经电气设备产生极高的热量造成火灾或爆炸事故。

二.传导雷

 远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压由室外电源线路和通信线路传至建筑物内室内的电气设备。

 

三.感应雷

 云层之间频繁放电产生强大的电磁波导致共模和差模干扰影响电气设备运行。

 

四.开关过电压

 供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等都能在电源线路上产生高压脉冲脉冲电压可达正常电压的3到5倍可严重损坏设备。破坏效果与雷击类似。

研究发现以下几种方式是防范路灯被雷电破坏最有效的办法:

1、外部防雷与内部防雷相结合

 现在一般的LED路灯外部都是导体材料本身就相当于一个避雷针在设计上必须安装引下线和地网这些系统构成外部防雷系统。该系统可避免LED路灯因直击雷引起火灾及人身安全事故。内部防雷系统是指路灯内部通过接地、设置电压保护等方式对设备进行保护。

该系统可防止感应雷和其他形式的过电压侵入造成电源毁坏、这是外部防雷系统无法保证的。这两者之间是相辅相成的互为补充。内部防雷系统在很多器件上例如外壳、进出保护区的电缆、金属管道等都要连接外部防雷系统或者设置过压保护器并进行等电位连接。

2 防雷等电位连接

 彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差电源线、信号线、金属管道等都要用过压保护器进行等电位连接各个内层保护区的界面处也要进行局部等电位连接各个局部等电位连接处要互相连接最后与主等电位处相连。

3 设置雷电保护区

 目前LED路灯除了电源设备外还会设置一些通信设备用于控制路灯的开关及亮度这些设备及电源都需要安置在雷电保护区内保护区域直接受外壳屏蔽。此处的电磁场要弱得多。

4 高质量保护设备--防雷模块和过压保护模块

 防雷器的作用是在最短时间(纳秒级)内将被保护系统连入等电位系统中使设备各端口等电位。同时将电路中因雷击而产生的巨大脉冲能量经短路线释放到大地降低设备各接口端的电位差从而起到保护设备的作用。

 实践证明经过科学的设计及严格的检验不仅能确保LED路灯系统不受到雷电的伤害而且杜绝了雷电对电源设备的共模和差模干扰。下面我们来介绍一下防雷击的电源电路设计方案。

一、LED路灯供电系统一般由以下方式组成:

如上图所示,LED供电线路是高压线路经变压器变压后,再到配电箱进行配电后连接过来的。高压供电线路、三相供电线路、单相供电线路三段线路任何一段遭受直接雷击或产生浪涌过电压都可能侵入LED路灯造成设备损坏。

二、防雷措施

依据GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》,供电系统应进行多级防雷保护。根据LED路灯系统现场实际情况,应在配电箱处安装B级大通流防雷模块,最大通流量可选60KA,100KA,作为第一级防雷保护,泄放来自高压线路及三相供电线路侵入的浪涌。

配电箱与LED路灯的距离一般在100米以上,这段单相供电线路如果产生浪涌将会直接侵入LED路灯系统,而且大通流防雷器泄放大能量浪涌之后残压也会比较高,一般在2500V左右,为了限制残压以及防止单相供电线路浪涌的侵入,应该在LED开关电源前安装LED路灯防雷器来进行末级防雷。

参考下图:

三、防雷器接地

 在LED路灯系统中,不建议将LED防雷器地线直接连接供电系统PE线或铠装线金属外皮,这种情况LED防雷器离PE线的接地点实际会有较长一段距离,距离太长会影响防雷器泄放效果。建议做单独接地,接地常用的材料主要有:铜包钢接地棒、接地模块、镀锌扁钢、镀锌角钢等,考虑到成本,建议用镀锌角钢及扁钢来做接地。

如果LED路灯立杆钢结构的接地电阻在10欧姆以下,这不需要再另作地网,如果在10欧姆以上,则要在钢结构的旁边另做接地体,用5*50*50*2000mm的镀锌角钢打入地下,再用4*40mm的镀锌扁钢把镀锌角钢连接起来,然后用扁钢将人工地网与钢结构连接起来。


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