LED路灯电源使用环境与影响分析二

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以下将详细分析防雷设计与目前的现状：

一、雷击失效实例 (见下图)

在分析过程中，诸如此类MOV破裂，均是雷击损坏所致。

二、四种类型雷击模式及电源雷击失效机理

1. 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：

1) 巨大的富电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速升高，造成反击事故，危害人身和设备安全。

2) 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。

3) 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

国军标《GJB 6784-2009 军用地面电子设施防雷通用要求》，如下图所示：

三、防雷的系统设计：

TN-S结构是指变压器出来，采用三相四线制输电，中性线与保护地相连。此结构有利于浪涌电流的迅速泄放。此时的防护等级为IV级(4KV);传送到大楼后，防护等级为III级(2.5KV);到了专用机房后，防护等级为II级(1.5KV);最后到设备上，防护等级降为I级(1.0KV)。

防雷是系统工程，一方面要对能量逐级吸收，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。另一方面要从供电系统、设备接地、产品等三方面进行防护设计。

供电电网的防雷设计，可以根据最新标准《CJJ45-2006 城市道路照明设计标准》第6章要求：“6.1.9 道路照明配电系统的接地形式宜采用TN-S系统或TT系统，金属灯杆及构件、灯具外壳、配电及控制箱屏等的外露可导电部分，应进行保护接地，并应符合国家现行相关标准的要求。”

根据现场维护反馈信息，主供电线有三条：火线、零线和保护地线(PE)。应属TN-S系统，有独立的接地线，为雷击浪涌电流的泄放提供了途径。

灯杆的防雷接地设计，要依据GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》第3.2.2条“三、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。”还有最新标准《CJJ89-2001 城市道路照明工程施工及验收规程》第6章要求：

6.2.7 灯杆、配电箱等金属电力设备采用接地保护时，其接地电阻不应大于4Ω。

6.3.2 接地体埋深应符合设计规定当设计无规定时埋深不宜小于0.6m。

综上所述，路灯灯杆接地应遵循保护接地不大于4Ω，防雷接地不大于10Ω。

土壤对接地电阻有影响，灯杆的防雷接地设计就是采取有效降阻方法。当接地点的土壤(如岩石、砂质土壤和长期冰冻的土壤)电阻率较高时，为了满足接地电阻的要求，须采取措施来降低土壤的电阻率，这些措施包括：

1. 换土：用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤。一般换掉接地体上部1/3长度、周围0.5米以内的土壤。

2. 深埋：如果接地点的深层土壤电阻率较低，可适当增加接地体的埋入深度。深埋还可以不考虑土壤冻结和干枯所增加电阻率的影响。

3. 外引接地：通过金属引线将接地体埋设在附近土壤电阻率较低的地点。

4. 化学处理：在接地点的土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质，以及采用专用的化学降阻剂，可以有效地降低土壤电阻率。

5. 保土：采取措施保持接地点土壤长期湿润。

6. 对冻土进行处理：在冬天往接地点的土壤中加泥炭，防止土壤冻结，或者将接地体埋在建筑物的下面。

四、电源的防雷设计：

1. LED电源使用要求

参照《GBT 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》分为1234X级。电源线差模试验的1级参数未给，其余各级分别为0.5KV1KV2KV及待定。电源线共模试验的各级参数为0.5KV1KV2KV4KV。试验的严酷度等级取决于环境(遭受浪涌可能性的环境)及安装条件，大体分类是：

1级：有较好保护的环境，如工厂及电站的控制室;

2级：有一定保护的环境，如无强干扰的工厂;

3级：普通的电磁骚扰环境：对设备未规定特殊安装要求，如普通安装的电缆网络，工业性的工作场所和变电所;

4级：受严重骚扰的环境，如民用架空线，未加保护的高压变电所;

X级：特殊级，由用户和制造协商后确定。

从使用环境角度看，LED驱动电源需要考虑3级以上的要求。