防雷行业怎么看 LED 路灯防雷？
文 | 龚玮
点击语音，龚玮带你了解 LED 路灯的防雷需求
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0:32 龚玮语记 来自云知光照明微课堂 
EMC 中有关浪涌防护的部分，在国内引申为“防雷”，归属于气象局管理，采用了国际通用的称呼：SPD。
防雷只是 EMC 学科的一个细小分支，要从完整的 EMC 角度去理解防雷，从安规要求去考核防雷器，才能对设备形成有效保护。不是什么电路都有资格称之为 SPD，没有对安全性作保障性设计就没有资格称之为 SPD。
现在，很多山寨厂把 SPD 价格压得极低，因为他们只关心通流量、残压、最大持续运行电压这几个参数。而防雷器在非浪涌入侵状态下是否会发生损坏根本不予考虑。换言之，他们根本不关心防雷器的安全性能。
电源防雷器除了具备必要的防雷性能外，其另外一个重要的性能就是其安全性能：
1. 不影响系统的功能；
2. 防护器件失效时对系统运行的影响减到最小。
防雷器是耗材，它必须优先于被保护设备启动保护动作，并优先于被保护设备发生损坏而确保被保护设备。从元器件层面理解防雷，才能做到一个基本合格的 SPD 给客户。
目前，在 LED 户外照明领域，由某些电源企业发起了一种叫做“内置防雷器”的东东，这不过是个噱头，它不光无法起到防雷器的功能作用，还会因为与被保护设备配合不合理造成“不动作或误动作”。
在没有对 EMC 行业完整理解的情况下，贸然在恒流开关电源内置防雷器，这是对防雷行业的不尊重，是对电磁兼容学科的不尊重！
首先，防雷器不可能做成全电压，SPD 只能做成单电压，这是由于元器件原因造成的，不可能改变；
其次，防雷器必须要有必要的热脱扣装置，这不是一颗电流保险丝能够做得到的；
最后，必须在系统里做完整的热设计，专门针对 IEC61643、UL1449 里的 TOV 实验做设计。
建议 LED 路灯、显示屏企业，都学习一下标准：YD/T 1235.1-2002《低压配电系统用电涌保护器技术要求》以及原铁道部部标 TB/T2311-2008《铁路信号设备用浪涌保护器》。
通信行业对防雷这事已驾轻就熟，对防雷器的要求已经完善到了极致。
诚然，任何产品都可以接受一定的失效率，在防雷行业，我们是为了为客户解决那0.001%的事故可能性，所以我们必须要纠结这些失效模式：轻微缺陷、一般缺陷、严重缺陷、致命缺陷。
笔者认为可以接受的失效率应该是：
严重缺陷 ＋ 致命缺陷 ＝ 0
轻微缺陷 ＋ 一般缺陷 ＜ 0.3%
我们来看几个 LED 路灯在应用时的失效案例：
湖北某长江大桥，路灯因雷击失效
此例中，电源采用某大品牌电源，光源铝基板通过铜镀镍螺钉固定于压铸铝散热器上，散热器外表面使用绝缘三防漆喷涂，但灯头抱箍位置有三颗锁紧螺栓是铜质金属零件，外表面电镀亮镍，为导电体。
直击雷打在桥面中央的路灯灯头部位，桥面上105盏路灯全部熄灭，收费站内电脑、监控、照明、空调完全损毁。桥下小区的配电箱跳闸，但依旧可见空开烧毁，熔断保险器烧毁，该配电箱所辖片区完全断电。
当有直击雷击打在灯头位置时，经由导电的锁紧螺栓吸引，将雷电流引入灯杆。杆体底部法兰锈蚀，电流无泄放通道，而此时，由于施工方已经将市电 PE 线可靠接在杆体内，使得雷电流进入电源PE线四处乱窜，整个系统的 PE 电位被抬高数万伏。
PE 线这个雷电流泄放通道并不宽阔，得雷电流横向“溢出”：寻找最脆弱的点击穿。于是 LED 灯头部位的 LED 灯珠被击穿，LED 电源从后级承受这雷电流能量。
同时，纵向泄放的雷电流经由市电 PE 线涌向收费站的各类电子终端设备，不停击穿、涌出，最终在片区配电箱内找到连接地网的铜质 PE 汇流排，雷击浪涌在击穿配电箱内的空开与熔断保险器后，经由 PE 汇流排冲入大地。
此案例的做法就属于致命缺陷，可能改善的做法：
1、桥面设立很高的引雷装置，并与桥梁主钢筋做可靠等电位连接；
2、灯具接地应做成“浮地”，只在最近的配电柜里接入PE汇流排。
吉林省某市 LED 路灯配备的 SPD 未发生动作
造成灯具损坏
此例是老城区改造项目，而且施工方拒绝将市电 PE 线按照 GB 要求连接各个金属部件并在片区配电柜内妥善接地。造成PE电位不稳，在浮地情况下，浪涌能量无法泄放到地，在N线打火的现象下造成片区配电柜跳闸，给业主带来多次短暂停电的影响。
按照国标进行电力施工，一定按照国标把市电 PE 线接稳妥是必须的，接地的方式多种多样但是必须要接地！
图：接地线的施工简直就是在犯罪，如果 PE 端头锈蚀那么等于没有做接地！
在此案例中使用的是某大品牌的电源及同品牌防雷器。防雷器没有过电流保护功能，大电流都将被后级系统直接承受。后级电路形成的过电流，无法通过防雷器进行泄放。防雷器本身的压敏电阻选型与电源模块内的压敏选型不匹配，造成残压值被抬高的现象。
本例的做法属于严重缺陷，接地系统不可靠已经成为了影响路灯产品在现场应用的关键点。
广东沿海某市路灯着火
此例中，LED 路灯采用的是电源公司自制的“防雷器”，笔者认为这个东西没资格称之为“SPD”。该产品在差模保护电路中为没有设计脱扣装置，在持续小电流的作用下造成压敏电阻剧烈燃烧，进而引燃了路灯塑料外壳，整个灯头犹如火把！
在现场用电环境非常恶劣的情况下，浪涌的产生是肯定的，只不过它有可能不会是 SPD 的满额浪涌而已。现场有高压输电网、高压-低压变压器，三相电丢相、PE 电位不稳的现象同时存在，而此时作为保护器件的 SPD 又没有设计热脱扣装置，压敏电阻劣化短路当然着火！
现场的 PE 接地线依旧没有妥善接地，甚至是在笔者抵达现场以后开箱检查才发现 PE 根本就没有剥线！
果然是行业不同啊！如果是在我们防雷行业，这个 SPD 的设计师已经被判刑了！
综上，笔者认为在 LED 照明行业内有一种普遍现象：都知道浪涌问题很重要，但就是瞧不起防雷行业，觉得防雷简单，随便拼凑几个元器件就是产品。如果真那么简单，这个50多年的行业，会有那么多企业单靠产品做到上市？
防雷是为了给客户解决 0.001% 的风险，当那 0.001% 发生的时候，我们为客户承诺：产品绝不会在关键时刻掉链子！
龚玮
防雷工程师，多项专利授权。主要编写有 CSA027-2014《LED户外照明防雷技术要求》、《LED 行业防雷器规范要求》等，目前兼任惠州华阳光电有限公司、杭州华普永明有限公司及南翔经贸公司的防雷技术顾问。现于“北京兴天通电讯科技有限公司”就任产品部技术总监一职。北京兴天通小熊科技有限公司——北京兴天通电讯科技有限公司下属的全资控股子公司，在LED照明行业拥有第一流的浪涌防护技术，并接受订制品。
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