摘要：隨著近年城市建設規(guī)模的不斷擴大，城市照明工程也得到了各級領導及廣大市民的重視。但在施工及維護過程中經(jīng)常遇到很多電涌和諧波的問題，且如果一個浪涌導致的瞬態(tài)過電壓超過一個電子設備的承受能力或存在大量的諧波，則這個設備的壽命會大大縮短，甚至完全破壞。

  關鍵詞：路燈供電系統(tǒng)  浪涌  諧波

 隨著近年城市建設規(guī)模的不斷擴大，對照明工程的要求也越來越高，我們在進行照明工程施工及設計過程中，就應該全方面考慮各種因素，科學設計，合理施工，確保照明工程設計規(guī)范、施工正確、運行順暢。

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

 一、浪涌問題

 浪涌是微妙量級的異常大電流脈沖，它可使電子設備受到瞬態(tài)過電流、過電壓的破壞。每年半導體器件的集成化都在提高，元件的間距在減小，半導體的厚度在變薄，這使得電子設備受瞬態(tài)過電流、過電壓破壞的可能性越來越大。如果一個浪涌導致的瞬態(tài)過電壓超過一個電子設備的承受能力，那么這個設備或者被完全破壞，或者壽命大大縮短。一項調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在保修期內(nèi)出現(xiàn)問題的電氣產(chǎn)品中，有63％是由于浪涌造成的。而雷電是導致電涌最大的原因。

 但很多人對雷害特別是感應雷、雷電電磁脈沖的危害認識不足對浪涌危害認識存在三大誤區(qū)：

 誤區(qū)一：安裝了避雷針，不會產(chǎn)生由雷電導致的浪涌危害

 避雷針采用的是引雷原理，是引雷針。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機會反而增加。內(nèi)部設備遭感應雷危害的機會和程度隨之增大，更容易對用電設備造成極大危害。同時避雷針只能防護免遭織機雷的破壞，沒有對浪涌的防護作用。

 誤區(qū)二：雖然處于雷電高發(fā)區(qū)，設備目前沒有燒毀和擊毀。即使有一些小的故障，也不會出現(xiàn)大問題。

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

 誤區(qū)三：浪涌防護只有在雷擊的情況下才有意義

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

 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備被雷擊損壞，財產(chǎn)損失相當驚人。據(jù)不完全統(tǒng)計，2012年我市發(fā)生雷電安全事故20多起，已致10余人傷亡，損壞各類電子設備百余臺，造成直接經(jīng)濟損失400多萬元，其中路燈設備損失在15萬元左右。所以抑制、吸收浪涌成為以后路燈工程設計與施工中應重視的一個問題。

 就路燈工程而言，特別是專用變壓站供電的路燈工程來講，電涌問題主要來自外部，也就是說主要是雷電原因。雷擊對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)生的概率相對較低。

 L間接雷擊：雷電放電擊中設備附近的大地，在電力線上感應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，絕大部分的用電設備損壞與其有關。所以電源防浪涌的重點是對這部分能量的和抑制。

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

 對于路燈低壓供電系統(tǒng)，浪涌引起的瞬態(tài)過電壓（TVS）保護，最好采用分級保護的方式來完成。從供電系統(tǒng)的入口開始逐步進行浪涌能量的吸收，對瞬態(tài)過電壓進行分階段抑制。

 [第一道防線] 應是連接在用戶供電系統(tǒng)入口進線各相和大地之間的大容量電源防浪涌保護器。我們稱為CLASSI級電源防浪涌保護器（比如美國EFI公司的TBP、ISE、IBP等型號電源防浪涌保護器（簡稱SPD））。這些電源防浪涌保護器是專為承受雷電和感應雷擊的大電流和高能量浪涌能量吸收而設計的，可將大量的浪涌電流分流到大地。

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

 [最后的防線] 可在用電設備內(nèi)部電源部分使用一個內(nèi)置式的電源防浪涌保護器，以達到完全消除微小瞬態(tài)的瞬態(tài)過電壓的目的。對于一些特別重要或特別敏感的電子設備，具備第三級的保護是必要的。同時也可以保護用電設備免受系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓影響。

 二、諧波問題

 "諧波"一詞起源于聲學，后來才慢慢延伸成一個較為嚴謹?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)標準稱電壓的電能，但在實際中供電電壓的波形往往會偏離正弦波形而發(fā)生畸變，即產(chǎn)生諧波。

 諧波的危害十分嚴重，它會使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，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，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設備和電子設備會產(chǎn)生嚴重干擾。

 理想的公用電網(wǎng)提供的電壓應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問題，因為它們的影響太小了。但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高，工作和生活設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，降低了設備效率，大量的3次諧波流過中性線時會使線路過熱而有可能導致發(fā)生火災；

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

 3、諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確。

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

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

原理圖1：

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

    原理圖2：

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

原理圖3：

 在進行照明工程設計與施工中應高度重視以上電源問題，才能使照明設計更加完善，以后的照明設施更加便于維護，運行更加安全可靠，更好的為城市建設服務。