姚哲明

(無錫照明股份有限公司，江蘇 無錫 214000)

LED照明工程中的防雷方案

姚哲明

(無錫照明股份有限公司，江蘇 無錫 214000)

介紹了LED燈具經(jīng)常遭遇雷擊而損壞的現(xiàn)狀，分析其原因，然后研究目前關(guān)于燈具雷擊電壓等級方面的標(biāo)準(zhǔn)，說明LED防雷方案重點(diǎn)。詳細(xì)描述LED路燈和亮化燈具的防雷方案及相關(guān)參數(shù)要求。最后總結(jié)LED的發(fā)展和該防雷方案在照明工程中的應(yīng)用情況。

防雷；電源；線路；浪涌保護(hù)器

近年來，在城市照明工程中，LED迅速發(fā)展。道路照明工程中，LED路燈光效高，壽命長，正在逐步取代傳統(tǒng)氣體放電燈，而在亮化照明中，LED已經(jīng)成為城市夜景照明工程中最主要的光源。LED色彩豐富、控制靈活、壽命長，是目前最適合夜景亮化照明的光源。但是由于LED照明設(shè)備屬于電子設(shè)備，安裝于戶外，遭遇雷雨天氣時，經(jīng)常會發(fā)生被雷擊損壞的現(xiàn)象，而且往往都是大批量損壞，易造成人身安全事故和財產(chǎn)損失，所以，如何克服LED這一缺點(diǎn)，是擺在照明工作者面前的一個難題。

1 LED照明防雷保護(hù)的現(xiàn)狀

目前，LED路燈可做到每根燈桿都可靠單獨(dú)接地，從而降低路燈防雷保護(hù)要求。國家標(biāo)準(zhǔn)方面關(guān)于雷擊防護(hù)等級的要求一般是參照《一般照明用設(shè)備電磁兼容抗擾度要求》(GB/T 18595)中關(guān)于雷擊試驗(yàn)的要求，具體要求如表1所示。

表1 浪涌——交流電源輸入端口的試驗(yàn)等級

注：除規(guī)定的試驗(yàn)等級之外，還應(yīng)符合GB/T 17626.5—2008所述的所有較低試驗(yàn)等級要求。

表1所示，LED路燈、LED亮化燈具一般屬于燈具及獨(dú)立式附件類設(shè)備，而一些LED球泡燈應(yīng)該屬于自鎮(zhèn)流燈及半燈具類，表1中分別規(guī)定了相應(yīng)雷擊試驗(yàn)的電壓等級，但是該標(biāo)準(zhǔn)在制定時，LED燈具還未大范圍使用，標(biāo)準(zhǔn)還未充分考慮LED燈具對防雷等級的特殊要求，根據(jù)多年照明工程經(jīng)驗(yàn)，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的LED燈具雷擊電壓試驗(yàn)等級明顯偏低。近年來，一些地方標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)提高了LED照明器材雷擊電壓試驗(yàn)等級。

LED路燈由于每根燈桿都可單獨(dú)接地保護(hù)，其抵抗雷擊損壞能力較強(qiáng)。但是，受現(xiàn)場條件限制，LED亮化燈具很多時候無法保證均接地保護(hù)，而且部分LED亮化燈具信號控制部分也會經(jīng)常遭受雷擊損壞，所以，LED亮化燈具遭受雷擊損壞的比例要高于LED路燈。LED亮化燈具防雷保護(hù)是LED照明防雷保護(hù)方案的重點(diǎn)。

2 LED路燈的防雷方案

LED路燈一般沒有信號控制部分，只有電源控制部分，其防雷方案一般只考慮電源輸入端的防雷保護(hù)。根據(jù)公司多年照明工程維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，一般要求LED路燈燈具在靠近驅(qū)動電源輸入端的位置配置電涌保護(hù)電器，其共?？估擞侩妷翰粦?yīng)低于8 kV，差?？估擞侩妷翰粦?yīng)低于4 kV。電涌保護(hù)電器如圖1所示。

圖1 電涌保護(hù)電器

如圖1所示，電涌保護(hù)電器配備了LED路燈內(nèi)部通用的防水接頭，方便接線，改造簡單，同時不降低LED燈具整體防護(hù)等級。電涌保護(hù)電器一端直接接市電交流220 V，另一端連接驅(qū)動電源的輸入端，其工作原理如圖2所示。

圖2 電涌保護(hù)器工作原理

如圖2所示，當(dāng)火線和零線之間出現(xiàn)雷擊過電壓時，圖2中電壓抑制管會在很短時間內(nèi)呈導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)致回路電流瞬間變大，雷電過電壓對地放電，同時保險絲斷開，保護(hù)后級的驅(qū)動電源。電涌保護(hù)器推薦參數(shù)In=20 kA，Imax=40 kA,Up≤1.5 kV 。In為沖擊電流，Imax為最大沖擊電流，Up為放電電流殘壓。

3 LED亮化燈具的防雷方案

LED亮化燈具的防雷方案主要分為2個部分：電源部分的防雷方案和信號控制部分的防雷方案。

3.1 電源部分的防雷方案

根據(jù)照明工程經(jīng)驗(yàn)，一般要求LED亮化燈具交流直接供電，共?？估擞侩妷翰坏陀? kV，差模抗浪涌電壓不低于4 kV。

驅(qū)動電源集中供電的燈具，驅(qū)動電源輸入端的共模抗浪涌電壓不低于8 kV，差?？估擞侩妷翰坏陀? kV。將浪涌保護(hù)器安裝于配電箱中。浪涌保護(hù)器如圖3所示。

圖3 浪涌保護(hù)器

接線如圖4所示。

圖4 三相接線圖

如圖4所示，浪涌保護(hù)器必須加裝空氣開關(guān)，以保護(hù)浪涌保護(hù)器不受過電流損壞。當(dāng)有雷擊過電壓時，浪涌保護(hù)器對地放電，保護(hù)后面的負(fù)載。浪涌保護(hù)器建議參數(shù)：In=20 kA，Imax=40 kA,Up≤1.5 kV。

由于驅(qū)動電源的輸出直流線路較長，而且在戶外，容易遭受雷擊。所以，在驅(qū)動電源的輸出端應(yīng)加裝直流浪涌保護(hù)器。直流浪涌保護(hù)器如圖5所示。

圖5 直流浪涌保護(hù)器

接線圖如圖6所示。

圖6 安裝示意圖

如圖6所示，直流浪涌保護(hù)器的輸入端接驅(qū)動電源的直流輸出端，輸出端接LED燈具。線路中有雷擊過電壓時，直流浪涌保護(hù)器對地放電，LED燈具斷電。放電結(jié)束后，自動恢復(fù)燈具供電，保護(hù)直流線路不受雷擊而損壞。

直流浪涌保護(hù)器推薦參數(shù)：In=5 kA，Imax=10 kA,Up≤40 V，額定電壓根據(jù)具體線路電壓選擇即可。

有條件的工地，LED亮化燈具應(yīng)做可靠接地保護(hù)，接地電阻小于4Ω。

3.2 信號控制部分的防雷方案

若亮化信號控制器安裝于總配電箱內(nèi)，則無需單獨(dú)安裝交流浪涌保護(hù)器，亮化控制器的輸出端應(yīng)加裝直流浪涌保護(hù)器。當(dāng)亮化信號控制器安裝于線路中的防雨箱內(nèi)時，應(yīng)根據(jù)控制器的輸入和輸出電壓等級，在輸入輸出端，安裝交流和直流浪涌保護(hù)器，具體安裝方案和電源部分類似。

4 結(jié) 論

LED作為新型照明光源，綠色環(huán)保，節(jié)能高效，逐步成為照明工程的最主要光源，同時也是照明歷史上的第3代光源。其有眾多優(yōu)點(diǎn)的同時也有傳統(tǒng)氣體放電燈所沒有的缺點(diǎn)，抗雷擊的能力就是其中比較有代表性的，作為照明工程的工作者應(yīng)該努力尋找克服這些缺點(diǎn)的方案，以提高照明工程的效果和質(zhì)量。

公司將這套LED防雷方案應(yīng)用于工程整改工作中，近年來，因雷擊而損壞的照明設(shè)施明顯減少，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

[1] 李鐵楠.城市道路照明設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2] 劉介才.工廠供電[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 周志敏 周紀(jì)嗨.LED驅(qū)動電路設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[4] 楊恒.LED照明驅(qū)動電路設(shè)計與實(shí)例精選[M].北京：中國電力出版社，2008.

[5] 中國市政工程協(xié)會城市道路照明專業(yè)委員會.城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)程：CJJ89-2012[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2012.

[6] 胡宴如，耿蘇燕.模擬電子技術(shù)[M].2版.2005.

LEDLightingProjectintheMineProgram

YAOZheming

(Wuxi Lighting co., LTD，Wuxi 214000，Jiangsu,P.R.China)

This paper first introduced the LED lighting often encountered lightning damage and the status quo, analysis of the reasons, and then studied the current on the lamp lightning voltage rating standards, indicating the focus of LED lightning protection program. Detailed description of the LED lights and lighting lamps and lightning protection program and related parameters. And finally summed up the development of LED and the mine program in my company's lighting applications in the application.

lightning protection；power；line；surge protector

2017-06-18

姚哲明(1970—)，男，無錫照明股份有限公司技師，主要從事道路照明技術(shù)與管理工作。