4.3 Молниезащита для светодиодных систем освещения

 Техническое руководство

   Светодиодное освещение для улиц и открытого пространства выгодно с экономической точки зрения, поскольку замена обычных дуговых ртутных ламп на LED-светильники в промышленной сфере и уличном освещении, при их длительной работе, несмотря на высокую закупочную цену, может сэкономить значительные средства, расходуемые на энергию. Длительный срок службы, экологическая безопасность, низкая чувствительность к температуре и индивидуальные настройки для различных областей применения делают светодиодные светильники удобными в применении и экономически выгодными. Светодиодное освещение имеет следующие особенности:
     ›› Высокая светоотдача – до 110 Лм/Вт;
     ›› Распределение света легко адаптируется к конкретной задаче освещения с помощью разных объективов;
     ›› Различные цветовые оттенки/цветовая температура;
     ›› Светодиоды имеют срок службы от 50000 до 100000 часов в зависимости от рабочего тока;
     ›› Световой поток светодиодов слабо зависит от температуры (95% при 40°С, 115% при -30°С) и легко регулируется с помоью специальных светодиодных драйверов;
     ›› Светодиоды идеально подходят для систем охранного освещения из-за их высокого светового потока без задержки включения.

     Однако окупаемость вложений в новое освещение может сдвинуться во времени в результате преждевременного выхода LED-светильников из строя, поскольку они очень чувствительны к импульсным перенапряжениям. Диэлектрическая прочность новых светодиодных светильников достигает 4 кВ по напряжению и 2 кА по току, однако импульсные токи и перенапряжения, возникающие в сети, могут многократно превышать эти значения.
     При ремонте же, помимо расходов на новые светильники и драйверы управления, которые стоят дороже старых ламп, большие расходы потребуются и на техническое обеспечение при замене дефектных деталей – из-за необходимости привлечения
специальной высотной техники и обученного персонала. Потому следует заранее принять соответствующие защитные меры.
     Для установки светильников используются различные металлические мачты – металлический корпус рассеивает результирующие потери тепла на большой площади; (если используются мачты из ПВХ, необходимо соблюдать дополнительные меры защиты от электростатического заряда). Вся трасса освещения снабжается электроэнергией через центральные распределительные коробки (шкафы управления), в которые встраиваются блоки управления и защитные компоненты (рис. 4.3.1). Питающее напряжение поступает в соединительные коробки, установленные в мачтах, а оттуда подается к самим фонарям. Если помимо обычной сети напряжения LED-светильник питается еще от какого либо другого, эквивалентного источника питания, этот источник должен быть физически разделен сетью в соответствии с нормативными требованиями.
     УЗИП соответствующего типа устанавливается и в соединительной коробке, и в шкафу управления. Главным условием при выборе конкретных типов УЗИП является соотношение устойчивости изоляции и светодиодного каскада с уровнем защиты УЗИП. При этом сами УЗИП должны быть в состоянии многократно и без разрушения отводить импульсные токи.
     Установка УЗИП в соединительной коробке в основании мачты дает возможность проверить или заменить его без специального подъемника.
     Бывают случаи монтажа, когда конструкция крепления непосредственно самого LED-светильника не соединена металлическим контактом с основной мачтой. Тогда дополнительный УЗИП устанавливается и возле самого светильника (рис. 4.3.2).
     Также для повышения уровня молниезащиты, вместо отдельных заземлителей для каждой мачты, вдоль питающего кабеля трассы освещения, на глубине 0,5 м и примерно на такой же высоте над питающим кабелем, прокладывается общий заземляющий проводник. Он защищает питающий кабель по всей длине, а также благодаря нему происходит уравнивание потенциалов вдоль всей трассы (рис. 4.3.2, 4.3.3).

     Также для повышения уровня молниезащиты, вместо отдельных заземлителей для каждой мачты, вдоль питающего кабеля трассы освещения, на глубине 0,5 м и примерно на такой же высоте над питающим кабелем, прокладывается общий заземляющий проводник. Он защищает питающий кабель по всей длине, а также благодаря нему происходит уравнивание потенциалов вдоль всей трассы (рис. 4.3.2, 4.3.3).
     В результате, даже при прямом ударе молнии в мачтовый светильник, мачта защищает проложенный в ней кабель, а мощные молниеразрядники, расположенные у основания мачты в соединительной коробке, разряжают ток молнии (общий ток до 50 кА, 10/350 мкс) в распределенный заземлитель – большая часть тока молнии стечет прямо в грунт. В комбинации с УЗИП на самом светильнике это не даст возможности возникнуть большой разности потенциалов между элементами мачты, питающим кабелем и светотехническим оборудованием, т.е. защитит всю конструкцию.
     Подобная система защиты хорошо сработает и при удаленном ударе молнии, который может сгенерировать импульсное перенапряжение в радиусе 1.5/2 км от места удара. Наведение индуктивного импульса через питающий кабель будет ослаблено заземлителем, а то, что может проникнуть в осветительное устройство, будет иметь не столь большой запас энергии, как при прямом ударе молнии – защита от импульса перенапряжения в соединительной коробке и светильнике обезопасит сам LED-светильник.
     В отличии от уличного освещения, светодиодные системы освещения промышленных и административных зданий больше страдают именно от импульсных перенапряжений, обусловленных индуктивными вводами или коммутационными процессами. Для защиты, при монтаже системы освещения, все питающие линии на входе в здание должны быть защищены соответствующими молниезащитными разрядниками. Независимо от этого, в питающих распределителях должна также устанавливаться защита от импульсных перенапряжений для всей системы освещения.
     Поскольку в промышленных цехах лампы также часто монтируются на большой высоте, а длинные подводящие провода имеют высокий потенциал к индуктивному вводу импульсов перенапряжения, для защиты светодиодных оконечных каскадов также требуются установка УЗИП непосредственно перед LED-светильниками.
     При установке светильников, к примеру, прямо под кабеленесущими системами (например, лотки), УЗИП можно монтировать в кабельном осветительном ящике перед лампами. Для использования экранирующей способности металлических кабеленесущих систем, их необходимо подключать с двух сторон к системе уравнивания потенциалов.