Как защитить уличное освещение от внешних факторов?

Условия работы системы уличного освещения весьма жесткие, если не сказать больше. Освещения, основанные на LED-технологиях очень чувствительны к условиям эксплуатации, одним из обязательных требований есть «чистота» питания. На «качество» электропитания в уличных условиях влияет множество вредных факторов: прямые и непрямые попадания молний (при непрямых попаданиях молниеотвод не помогает спасти оборудование от повреждений); перенапряжения (возникает в процессах включения-выключения линии питания); различные паразитные наводки от параллельных систем. Дополнительные подключения потребителей к линиям питания (как санкционированные, так и нет), тоже не добавляют «чистоты» питанию.

Для обеспечения качественной защиты питания LED-драйверов (можно использовать и в других решениях, но в данной статье будем делать упор на модулях, которых относят именно к использованию в светодиодных освещениях) используют модули Surge Protective Device(SPD). По стандарту МЭК61643-1 Российской Федерации, какие устройства принято именовать устройствами для защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Модули бывают двухвводные и одновводные, в зависимости от метода применяемой защиты.

Двухвводные — модули, которые подключаются к защищаемому устройству последовательно.

Одновводные — реализованный параллельный процесс подключения.

Деление проходит также по способам защиты

Коммутирующий тип — при отсутствии перенапряжения, в цепи сохраняется высокое полное сопротивление, с резким понижением в ответ на прыжок напряжения.

Ограничивающий тип — при отсутствии перенапряжения, цепи сохраняется высокое полное сопротивление с постеленным снижением при возрастании волны силы тока и напряжения.

Комбинированный тип — когда применяются одновременно два предыдущих.

Защита при таких схемах достигается за счет использования, по меньшей мере, одного нелинейного элемента и с использованием TVS-диодов, варисторов, тиристоров, газоразрядного элемента. Как опцию, такие модули могут иметь индикатор состояния защиты.

Рассмотрим одновводный тип модулей (модули защиты параллельного подключения).

Модули такого типа более просты в использовании, так как при монтаже не требуют серозных нарушений уже существующей системы. Главное, что требует такой тип подключения — достаточная удаленность от объектов защиты. Для разных модулей и условий эксплуатации, расстояние может варьироваться от нескольких миллиметров до десяти метров. Как пример рассмотрим попадание разряда молнии. Перенапряжения, которое возникло вследствие попадания, за время от менее одной микросекунды до нескольких микросекунд, создаст в линиях импульс тока, равного нескольких десяткам килоампер.

Как следствие, кабеля питания становятся высокоимпедансными, что в свою очередь на участке кабеля длиной в один метр, повышает напряжение свыше киловольта, являющееся летальным для полупроводниковой части LED-драйвера. Пример еще раз подтверждает то, что не зависимо от величины системы осветления, для приведения в негодность драйвера достаточно одного, пусть и непрямого, удара молнии.

При выборе модуля нужно провести анализ условий эксплуатации и учесть: частоту гроз в данном регионе, материал несущих конструкций, способ прокладки кабелей питания.

По результатам таких анализов подбирают сам модуль SPD по его основным характеристикам:

• вид (линии) защиты:

1. защитный элемент подсоединяться между фазами;

2. между нейтралью и землей;

3. между фазой и землей;

4. между фазой и нейтралью;

5. любая другая комбинация;

• номинальное напряжение;

• уровень напряжения защиты;

• максимальный разрядный ток;

• номинальный разрядный ток;

• максимальное длительное рабочее напряжение;

• время срабатывания защиты.

Компании Inventronics и Mean Well производят специальные модули SPD предназначенные для максимальной защиты LED-драйверов, которые используются в системах наружного освещения. Все они соответствуют основным требованиям, но имеют собой некоторые различия.

SPD модули Mean Well. В ассортименте компании два модуля защиты: SPD-20-277P и SPD-20-240P. В названии буквы SPD обозначают собственно назначение модулей, а цифры: двухзначное число — максимальный ток защиты кА; трехзначное — номинальное напряжение. Оба модуля отвечают требованиям стандартов UL 1449, EN61643-11, МЭК61643-1-98.

Характеристика модуля SPD-20-240P:

Номинальное напряжение-277В (50/60 Гц)

Максимальная длительна рабочего напряжения-320В

Линии защиты — L-N, L-FG, N-FG

Максимальный разрядный ток-20 кА

Номинальный разрядный ток-10 кА

Время срабатывания защиты- <25нс

Уровень напряжения защиты-≤1200В

Максимальная температура эксплуатации- −40…70°С

Размеры- 90×70×50 мм

Характеристика модуля SPD-20-277P:

Номинальное напряжение-240В (50/60 Гц)

Максимальная длительна рабочего напряжения-300В

Линии защиты- L-N, L-FG, N-FG

Максимальный разрядный ток-20 кА

Номинальный разрядный ток-10 кА

Время срабатывания защиты-
Уровень напряжения защиты-≤1200 В

Максимальная температура эксплуатации- −40…70°С

Размеры- 90×70×50 мм

Модули могут использоваться в наружном применении без какой-либо защиты, так как изготавливаются в исполнении IP67. Для подключения имеют провода общей длиной 15 см (10AWG). Оба модуля оснащаются индикаторами состояния защиты.

SPD модули компании «Inventronics» представлены модулем PA-10KS05KWT.

Корпус, как и у модулей фирмы Mean Well, изготовлен из огнестойкого пластика. Имеет цилиндрическую форму, для подключения имеются три вывода и провода длиной 150 мм. Произведен модуль в соответствии со стандартами IEEE/ANSI C62.41.2 / IEC EN61000-4-5.

Характеристики данного модуля:

Номинальное напряжение- 110…277В (50/60 Гц)

Уровень напряжения защиты- 2000В

Максимальное длительное рабочее напряжение −305 В

Линии защиты- L-N, L-FG, N-FG

Максимальный импульс напряжения-10 кВ

Максимальный разрядный ток- 5 кА

Время срабатывания защиты-
Максимальная температура эксплуатации- −40…85°С

Размеры:

Диаметр- 38,7 мм;

длина —62 мм

Рис 1. 

Как видно из рисунка Рис 1. компания «Inventronics» в названии модуля кодирует практически всю необходимую информацию.

Если сравнить характеристики модулей SPD-20-277P и SPD-20-240P компании Mean Well и PA-10KS05KWT от Inventronics, то видно, что последний несколько проигрывает двум первым по показателям, например по уровню напряжения защиты, но в экономическом эквиваленте он предпочтительнее.

Используя вышеописанные модули, можно достаточно просто и дешево, с максимальной степенью гарантии, защитить систему уличного освещения от воздействия внешних факторов, чем сохранить более дорогой драйвер.