摘要：隨著近年城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市照明工程也得到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及廣大市民的重視。但在施工及維護(hù)過(guò)程中經(jīng)常遇到很多電涌和諧波的問(wèn)題，且如果一個(gè)浪涌導(dǎo)致的瞬態(tài)過(guò)電壓超過(guò)一個(gè)電子設(shè)備的承受能力或存在大量的諧波，則這個(gè)設(shè)備的壽命會(huì)大大縮短，甚至完全破壞。

  關(guān)鍵詞：路燈供電系統(tǒng)  浪涌  諧波

 隨著近年城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)照明工程的要求也越來(lái)越高，我們?cè)谶M(jìn)行照明工程施工及設(shè)計(jì)過(guò)程中，就應(yīng)該全方面考慮各種因素，科學(xué)設(shè)計(jì)，合理施工，確保照明工程設(shè)計(jì)規(guī)范、施工正確、運(yùn)行順暢。

 照明工程在施工及維護(hù)過(guò)程中經(jīng)常遇到很多電涌和諧波的問(wèn)題，其會(huì)縮短設(shè)備壽命，甚至完全破壞。這也讓我們更加注重了路燈供電系統(tǒng)中浪涌和諧波問(wèn)題的重要性。

 一、浪涌問(wèn)題

 浪涌是微妙量級(jí)的異常大電流脈沖，它可使電子設(shè)備受到瞬態(tài)過(guò)電流、過(guò)電壓的破壞。每年半導(dǎo)體器件的集成化都在提高，元件的間距在減小，半導(dǎo)體的厚度在變薄，這使得電子設(shè)備受瞬態(tài)過(guò)電流、過(guò)電壓破壞的可能性越來(lái)越大。如果一個(gè)浪涌導(dǎo)致的瞬態(tài)過(guò)電壓超過(guò)一個(gè)電子設(shè)備的承受能力，那么這個(gè)設(shè)備或者被完全破壞，或者壽命大大縮短。一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在保修期內(nèi)出現(xiàn)問(wèn)題的電氣產(chǎn)品中，有63％是由于浪涌造成的。而雷電是導(dǎo)致電涌最大的原因。

 但很多人對(duì)雷害特別是感應(yīng)雷、雷電電磁脈沖的危害認(rèn)識(shí)不足對(duì)浪涌危害認(rèn)識(shí)存在三大誤區(qū)：

 誤區(qū)一：安裝了避雷針，不會(huì)產(chǎn)生由雷電導(dǎo)致的浪涌危害

 避雷針采用的是引雷原理，是引雷針。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反而增加。內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度隨之增大，更容易對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。同時(shí)避雷針只能防護(hù)免遭織機(jī)雷的破壞，沒(méi)有對(duì)浪涌的防護(hù)作用。

 誤區(qū)二：雖然處于雷電高發(fā)區(qū)，設(shè)備目前沒(méi)有燒毀和擊毀。即使有一些小的故障，也不會(huì)出現(xiàn)大問(wèn)題。

 浪涌可以在不造成破壞的情況下導(dǎo)致設(shè)備故障或鎖閉。數(shù)字電路中的小型浪涌可以造成數(shù)字脈沖錯(cuò)誤，并鎖閉操作系統(tǒng)，其所造成的后果卻是非常嚴(yán)重的。

 誤區(qū)三：浪涌防護(hù)只有在雷擊的情況下才有意義

 雷擊并不是產(chǎn)生浪涌的唯一來(lái)源。靜電、不穩(wěn)定的供電系統(tǒng)、感性負(fù)載的突然通斷、大功率晶閘管系統(tǒng)的突然觸發(fā)，都會(huì)產(chǎn)生交直流電壓的瞬變和浪涌，對(duì)電路造成嚴(yán)重的影響，都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真、系統(tǒng)癱瘓、電器擊毀等災(zāi)難性后果。

 以我市為例，我市每年都有數(shù)人因雷擊傷亡，有不少樓寓和電器設(shè)備被雷擊損壞，財(cái)產(chǎn)損失相當(dāng)驚人。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年我市發(fā)生雷電安全事故20多起，已致10余人傷亡，損壞各類電子設(shè)備百余臺(tái)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失400多萬(wàn)元，其中路燈設(shè)備損失在15萬(wàn)元左右。所以抑制、吸收浪涌成為以后路燈工程設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)重視的一個(gè)問(wèn)題。

 就路燈工程而言，特別是專用變壓站供電的路燈工程來(lái)講，電涌問(wèn)題主要來(lái)自外部，也就是說(shuō)主要是雷電原因。雷擊對(duì)地閃電可能以兩種途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上：

 I直接雷擊：雷電放電直接擊中系統(tǒng)的部件，注入很大的脈沖電流。發(fā)生的概率相對(duì)較低。

 L間接雷擊：雷電放電擊中設(shè)備附近的大地，在電力線上感應(yīng)中等程度的電流和電壓。

 間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高，絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分能量的和抑制。

 電涌保護(hù)器是抑制電雷擊，電氣系統(tǒng)操作或靜電等所產(chǎn)生的沖擊電壓，保護(hù)電子信息技術(shù)產(chǎn)品必不可少的器件。電涌保護(hù)器的防雷電是把因雷電感應(yīng)而竄入電力線、信號(hào)傳輸線的高電壓限制在一定的范圍內(nèi)，保證用電設(shè)備不被擊穿。加裝電涌保護(hù)器可把電器設(shè)備兩端實(shí)際承受的電壓限制在允許范圍內(nèi)，以起到保護(hù)設(shè)備的作用。

 對(duì)于路燈低壓供電系統(tǒng)，浪涌引起的瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）保護(hù)，最好采用分級(jí)保護(hù)的方式來(lái)完成。從供電系統(tǒng)的入口開(kāi)始逐步進(jìn)行浪涌能量的吸收，對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓進(jìn)行分階段抑制。

 [第一道防線] 應(yīng)是連接在用戶供電系統(tǒng)入口進(jìn)線各相和大地之間的大容量電源防浪涌保護(hù)器。我們稱為CLASSI級(jí)電源防浪涌保護(hù)器（比如美國(guó)EFI公司的TBP、ISE、IBP等型號(hào)電源防浪涌保護(hù)器（簡(jiǎn)稱SPD））。這些電源防浪涌保護(hù)器是專為承受雷電和感應(yīng)雷擊的大電流和高能量浪涌能量吸收而設(shè)計(jì)的，可將大量的浪涌電流分流到大地。

 [第二道防線] 應(yīng)該是安裝在向重要或敏感用電設(shè)備供電的分路配電設(shè)備處的電源防浪涌保護(hù)器。這些SPD對(duì)于通過(guò)了用戶供電入口浪涌放電器的剩余浪涌能量進(jìn)行更完美的吸收，對(duì)于瞬態(tài)過(guò)電壓具有極好的抑制作用。一般的用戶供電系統(tǒng)作到第二級(jí)保護(hù)就可以達(dá)到用電設(shè)備運(yùn)行的要求了。

 [最后的防線] 可在用電設(shè)備內(nèi)部電源部分使用一個(gè)內(nèi)置式的電源防浪涌保護(hù)器，以達(dá)到完全消除微小瞬態(tài)的瞬態(tài)過(guò)電壓的目的。對(duì)于一些特別重要或特別敏感的電子設(shè)備，具備第三級(jí)的保護(hù)是必要的。同時(shí)也可以保護(hù)用電設(shè)備免受系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓影響。

 二、諧波問(wèn)題

 "諧波"一詞起源于聲學(xué)，后來(lái)才慢慢延伸成一個(gè)較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x。一般在理想情況下，供電部門向用戶提供具有單一恒定的工業(yè)頻率和規(guī)定的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)稱電壓的電能，但在實(shí)際中供電電壓的波形往往會(huì)偏離正弦波形而發(fā)生畸變，即產(chǎn)生諧波。

 諧波的危害十分嚴(yán)重，它會(huì)使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

 理想的公用電網(wǎng)提供的電壓應(yīng)該是單一而固定頻率以及規(guī)定的電壓幅值，一種干凈的電源。僅僅在十年前，諧波還不能真正算作一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兊挠绊懱×恕５请S著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，工作和生活設(shè)備中大量引入電力電子元件使得各部門的諧波情況非常嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，主要危害如下：

 1、使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了設(shè)備效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱而有可能導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)；

 2、諧波影響各種電器設(shè)備的正常工作，除引起附加損耗外，還使電容器《電力系統(tǒng)諧波》中統(tǒng)計(jì)，由于諧波而損壞的電氣設(shè)備中，電容器約占40％:；

 3、諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。

 因此，抑制諧波特別是高次諧波將對(duì)提高照明質(zhì)量和減少管理維護(hù)量有著重要意義。目前控制諧波的方法有很多，主要有無(wú)源濾波器、有源濾波器和混合濾波器。

 （一） 無(wú)源濾波器也稱LC濾波器，是傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置，是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)，起濾波和無(wú)功補(bǔ)償作用。

原理圖1：

 （二） 有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置，它能對(duì)大小和頻率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，與諧波源并聯(lián)或串聯(lián)，用于補(bǔ)償負(fù)荷引起的諧波電流和電壓。

    原理圖2：

 （三） 混合濾波器即無(wú)源和有源濾波器在一個(gè)系統(tǒng)中結(jié)合，這種新的濾波方式包含 兩種濾波器的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣。

原理圖3：

 在進(jìn)行照明工程設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)高度重視以上電源問(wèn)題，才能使照明設(shè)計(jì)更加完善，以后的照明設(shè)施更加便于維護(hù)，運(yùn)行更加安全可靠，更好的為城市建設(shè)服務(wù)。