1、LED路燈電源使用環境與影響分析來源：深圳茂碩科技有限公司作者：徐連城2012年04月19日 16:180分享訂閱導讀現今LED節能產品在路燈的改造上得到了政府及使用方的認可與青睞，大力促進了LED路燈的發展。但在LED路燈的實際使用中可以發現，諸多路燈電源實際應用狀況不樂觀。“電源”作為L關鍵詞：LED燈具LED產品LED路燈現今LED節能產品在路燈的改造上得到了政府及使用方的認可與青睞，大力促進了LED路燈的發展。但在LED路燈的實際使用中可以發現，諸多路燈電源實際應用狀況不樂觀。“電源”作為LED路燈的重要部件，環境因素與安裝接地方式對電源的使用壽命有很大影響。根據個人對多地LED電源故

2、障的實地勘測綜合分析看，失效品多發生在雷區、水域、空曠地等路段，因此LED路燈產品要有一定的防感應雷的特性，還要改良接地技術，這兩點需要LED路燈廠家和LED電源制造商的共同努力才能將LED路燈電源的使用壽命大大延伸。下面將多年的LED路燈電源使用中碰到的故障進行分析，并提出個人的一些改進技術建議，希望能為LED路燈的發展貢獻綿薄之力。主要電源使用失效機理與分析問題分析1：電網電壓高：與工業電網未隔離，造成后半夜，電壓升高，超過電源規格的最大輸入電壓。電網電壓波動對LED電源使用的影響。例：在對LED路燈電源維護時,在不同地區所量測監控電網電壓過高情況：針對上述問題提出以下方法供參考：在供電與

3、電源之間增加漏電保護開關。當發生輸入過壓和連續強雷擊現象，可以切換電源，進行保護，維護時再人工合上開關即可，不會損壞設備。需要關注漏電流的選擇，防止頻繁動作。問題分析2：主要為雷擊損壞燈柱安裝接地效果不好，造成防雷效果差，影響電源的正常工作：土壤環境分析電桿置填深度電源地線接地狀況不良，造成防雷效果差。電網供電保護效果不好，造成防雷效果差。空中的閃電發射的是一光譜的無線電波，架空的道路燈具和供電線路，是良好的接受天線。這一瞬時差模干擾電壓也可達到數百伏至3000 多伏，這一電壓往往會擊穿電子設備的電源電路的電氣間隙，同樣會損壞驅動電路。因此電源需要做防雷設計，防雷設計是一個系統工程，需要從供電

4、電網、系統接地到用電設備等全方面進行防雷設計。以下將詳細分析防雷設計與目前的現狀：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理1. 直擊雷：蘊含極大的能量，峰值電壓可達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) 巨大的富電流在數微秒時間內流下地，使地電位迅速升高，造成反擊事故，危害人身和設備安全。2) 雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的脈沖電壓。3) 雷電流流經電氣設備產生極高的熱量，造成火災或爆炸事故。2. 傳導雷：遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由室外電源線路

5、和通信線路傳至建筑物內室內的電氣設備。3. 感應雷：云層之間頻繁放電產生強大的電磁波導致共模和差模干擾，影響電氣設備運行。4. 開關過電壓：供電系統中的電感性和電容性負載開啟或斷開、地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產生高壓脈沖，脈沖電壓可達正常電壓的3到5倍，可嚴重損壞設備。破壞效果與雷擊類似。國軍標GJB 6784-2009 軍用地面電子設施防雷通用要求，如下圖所示：三、防雷的系統設計：TN-S結構是指變壓器出來，采用三相四線制輸電，中性線與保護地相連。此結構有利于浪涌電流的迅速泄放。此時的防護等級為IV級(4KV);傳送到大樓后，防護等級為III級(2.5KV);到了專用機房后，

6、防護等級為II級(1.5KV);最后到設備上，防護等級降為I級(1.0KV)。防雷是系統工程，一方面要對能量逐級吸收，及防護區間量級分類的原則，需要做多級防護。另一方面要從供電系統、設備接地、產品等三方面進行防護設計。供電電網的防雷設計，可以根據最新標準CJJ45-2006 城市道路照明設計標準第6章要求：“6.1.9 道路照明配電系統的接地形式宜采用TN-S系統或TT系統，金屬燈桿及構件、燈具外殼、配電及控制箱屏等的外露可導電部分，應進行保護接地，并應符合國家現行相關標準的要求。”根據現場維護反饋信息，主供電線有三條：火線、零線和保護地線(PE)。應屬TN-S系統，有獨立的接地線，為雷擊浪涌

7、電流的泄放提供了途徑。燈桿的防雷接地設計，要依據GB50057-2000建筑物防雷設計規范第3.2.2條“三、防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用，其工頻接地電阻不應大于10。”還有最新標準CJJ89-2001 城市道路照明工程施工及驗收規程第6章要求：6.2.7 燈桿、配電箱等金屬電力設備采用接地保護時，其接地電阻不應大于4。6.3.2 接地體埋深應符合設計規定當設計無規定時埋深不宜小于0.6m。綜上所述，路燈燈桿接地應遵循保護接地不大于4，防雷接地不大于10。土壤對接地電阻有影響，燈桿的防雷接地設計就是采取有效降阻方法。當接地點的土壤(如巖石、砂質土壤和長期冰凍的土壤)電阻率較高時

8、，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米以內的土壤。2. 深埋：如果接地點的深層土壤電阻率較低，可適當增加接地體的埋入深度。深埋還可以不考慮土壤凍結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在附近土壤電阻率較低的地點。4. 化學處理：在接地點的土壤中混入爐渣、木炭粉、食鹽等化學物質，以及采用專用的化學降阻劑，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. 對凍土進行處理：在冬天往接地點的土壤中加泥炭，防

9、止土壤凍結，或者將接地體埋在建筑物的下面。四、電源的防雷設計：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為0.5KV1KV2KV4KV。試驗的嚴酷度等級取決于環境(遭受浪涌可能性的環境)及安裝條件，大體分類是：1級：有較好保護的環境，如工廠及電站的控制室;2級：有一定保護的環境，如無強干擾的工廠;3級：普通的電磁騷擾環境：對設備未規定特殊安裝要求，如普通安裝的電纜網絡，工業性的工作場所和變電所;4級：受嚴重騷擾的環

10、境，如民用架空線，未加保護的高壓變電所;X級：特殊級，由用戶和制造協商后確定。從使用環境角度看，LED驅動電源需要考慮3級以上的要求。2. 電源的現場應用分析現場維護反饋主供電線有三條：火線、零線和保護地線(PE)。應屬TN-S系統，有獨立的接地線，為雷擊浪涌電流的泄放提供了途徑。安裝時，PE并不是直接連接到電源的輸入線對應的PE線，而是直接接到燈柱底部裸露的金屬部分：希望通過燈柱體到燈模組的外殼，再從安裝螺絲到電源外殼(電源的外殼與內部線路的接地端相連)。在一些舊燈改造方面更為突出。電源接地是一個不容忽視的問題，故障多出在安裝工程上，電源保護地與外殼(雷擊保護地)相連接，相互串擾;相關接頭易

11、銹蝕，由此產生許多不可靠問題。例如，電源外殼為抗氧化處理后，不導電，使接地不可靠導致防雷效果差。即使經過燈具、燈桿到接地連接端到PE線，特別是PE線的連接處，因為沒有做抗氧化處理，在半年之后，均會發生銹蝕情況，導致接觸電阻達不到要求，使電源的防雷效果降低。電源保護地與燈桿外殼(雷擊保護地)相連接，浪涌電壓相互串擾，此舉將防雷工程復雜化，電網接受的感應雷所形成的浪涌電壓作用于不同燈桿會產生不同的效果(因為燈桿接地電阻不同)，多重雷區的浪涌電壓交錯疊加，增強特性的會壓敏電阻擊穿失效。經分析，主要集中在現場應用，提出以下方法供參考：供電電網一定要采用TN-S系統火線、零線、接地線;電網保護地(PE線)與燈柱防雷地(柱體)要分開，不要連接，防止串擾;將電源PE線與電網的PE線可靠連接;接地電阻小于0.1歐;連接接頭做防水處理，可保證長期的連接可靠性;燈柱體接地受雨季、干燥季節等氣候的影響變化較大，但需一直保持接地電阻小于10歐;考慮接地電阻的主要因素有土壤電阻率，接地體的尺寸、形狀及埋入深度，接地線與接地體的連接等;連接處還需作防氧化防腐處理;處于大橋上、高速公路的工程，需要將燈柱底座的金屬連接件與大橋的防雷系統焊接在一起，形成整體防雷;郊區比城區路線更需關注防雷。五、關注安裝方式的影響：LED電源實際使用中的問題不容忽視，在改造常規照明路燈的先期，建議和電源提供商共同配合，考慮到實