Kodėl įžeminimo dizainas yra labai svarbus aukšto stiebo apšvietimui

1. Įvadas

Aukšto stiebo apšvietimo sistemos-Paprastai nuo 20 iki 50 metrų aukščio-yra plačiai naudojami oro uostuose, jūrų uostuose, greitkelių sankryžose, sporto stadionuose ir didelėse viešose aikštėse. Dėl savo iškilaus aukščio ir atvirų lauko vietų šios konstrukcijos yra pagrindiniai žaibo smūgių taikiniai. Prastai suprojektuota įžeminimo sistema gali sukelti katastrofišką įrangos gedimą, gaisro pavojų ir net žmonių gyvybes. Šiame straipsnyje paaiškinama, kodėl tinkamas įžeminimo dizainas yra ne tik norminis formalumas, bet ir kritinė inžinerinė būtinybė aukšto stiebo LED apšvietimui.

2. Apsauga nuo žaibo: pagrindinė funkcija

Aukšti stiebo stulpaiyra vienos iš aukščiausių struktūrų savo aplinkoje, todėl jos yra natūralūs žaibo receptoriai. Visapusiška apsaugos nuo žaibo sistema susideda iš trijų esminių komponentų: oro galų (žaibolaidis), žemyn laidininko ir įžeminimo sistemos. Pats metalinis stulpas paprastai tarnauja kaip apatinis laidininkas, nukreipiantis žaibo srovę iš viršaus į pagrindą.

Įžeminimo sistema yra svarbiausia šios grandinės dalis. Jei įžeminimo varža yra per didelė, žaibo srovė negali saugiai išsisklaidyti į žemę, o tai gali sukelti katastrofišką įžeminimo potencialo padidėjimą, kuris gali sunaikinti visą elektros grandinę. Profesionaliems įrenginiams reikalingas mažesnis nei 10 omų įžeminimo pasipriešinimas, kai naudojamas bendras naudojimas, ir mažesnis nei 4 omų kritinei infrastruktūrai. Pagal Pastatų apsaugos nuo žaibo projektavimo kodeksą (GB 50057-2010) ir miesto kelių apšvietimo projektavimo kodeksą (CJJ45-2015), aukšto stiebo apšvietimo sistemos įžeminimas turi atitikti nacionalinius saugos standartus.

3. Personalo apsauga: žingsnio ir prisilietimo įtampos prevencija

Žaibo smūgio metu didžiulė srovė teka per stulpą į žemę, sukurdama pavojingą įtampos gradientą aplink bazę. Tai gali sukurti žingsninę įtampą-potencialų skirtumą tarp žmogaus dviejų pėdų-ir prisilietimo įtampą, jei kas nors susiliečia su stulpu.

Siekdami sumažinti šį pavojų, inžinieriai dažnai užkasa du ar tris varinius įžeminimo žiedus, esančius maždaug 600 mm atstumu vienas nuo kito po polių pamatu. 600 mm atstumas pasirinktas, nes įprastas žmogaus žingsnio atstumas yra apie 0,8 metro, o mažesnis atstumas efektyviai sumažina žingsnio įtampą, kurią gali patirti žmogus. Šie žiedai atlieka dvejopą paskirtį: jie veikia ir kaip apsaugos nuo žaibo elektrodai, ir kaip pakartotiniai įžeminimo elektrodai PE (apsauginio įžeminimo) laidininkui apšvietimo maitinimo grandinėje, užtikrinant potencialų išlyginimą tarp poliaus ir žemės. Tai žymiai sumažina kontaktinę įtampą ir žingsnio įtampą žaibo smūgio ar elektros gedimų metu, o tai užtikrina esminę apsaugą šalia stulpo arba pro jį einančio personalo.

4. Apsauga nuo elektros gedimų ir įrangos sauga

Be žaibo, įžeminimas yra būtinas normaliai elektros gedimų apsaugai. Aukšto stiebo apšvietimo sistemos veikia nuo 220 V arba 380 V kintamosios srovės, o keli šviestuvai montuojami ant vieno poliaus. Metalinis stulpas ir šviestuvo korpusai yra atviros laidžios dalys, kurios turi būti patikimai įžemintos.

Pagal CJJ89-2012 m. miesto kelių apšvietimo inžinerijos statybos ir priėmimo kodeksą, naudojant TN arba TT sistemos įžeminimo konfigūracijas, PE laidininkas turi būti prijungtas prie metalinio stulpo, skirstomųjų dėžių ir kitos metalinės įrangos, kad būtų sukurtas tinklas, kurio įžeminimo varža bet kurioje vietoje neviršija 4 omų. Tinkamas įžeminimas užtikrina, kad izoliacijos gedimo atveju gedimų srovės turi mažą -impedanso kelią į žemę, todėl apsauginiai įrenginiai, tokie kaip grandinės pertraukikliai ar RCD, gali veikti ir greitai atjungti maitinimą. Jei nėra tinkamo įžeminimo, metalinis stulpas gali būti įjungtas, o tai gali sukelti didelį elektros smūgio pavojų – ypač pavojinga drėgnoje lauko aplinkoje.

5. Jautrios elektronikos apsauga nuo viršįtampių

Šiuolaikiniame aukšto stiebo LED apšvietime vis dažniau naudojami LED šviestuvai su sudėtingomis tvarkyklėmis ir valdymo sistemomis. Šie elektroniniai komponentai yra labai jautrūs trumpalaikiams viršįtampiams, kuriuos sukelia tiesioginis ir netiesioginis žaibo smūgis (sukeltas viršįtampis). Remiantis DB41/T 1472-2017 m., ant aukštų stiebų stulpų stulpų pagrindo jungiamojoje dėžutėje turi būti įrengti I klasės bandymo viršįtampio apsaugos įtaisai (SPD). SPD įsijungia per nanosekundes pereinamojo viršįtampio įvykių metu, nukreipdamas perteklinę srovę į žemę ir neleisdamas perdegti jautriems LED moduliams. Dažna prastos kokybės apšvietimo projektų gedimų priežastis yra netinkamas įžeminimas ir apsauga nuo viršįtampių, dėl kurių po vieno perkūnijos sezono atsiranda didžiuliai LED šviestuvų gedimai.

6. Išvada

Įžeminimo dizainas nėra pasirenkamas{0}}priedas, o esminis reikalavimasaukšto stiebo LED apšvietimassaugumas ir patikimumas. Jis užtikrina esminę apsaugą nuo tiesioginių žaibo smūgių, apsaugo darbuotojus nuo žingsnių ir prisilietimo įtampos, užtikrina tinkamą elektros apsaugos nuo gedimų įtaisų veikimą ir apsaugo jautrią elektroninę įrangą nuo žalingų viršįtampių. Aukšto stiebo LED apšvietimui ir toliau tobulėjant naudojant LED technologiją ir išmaniuosius valdiklius, gerai-sukonstruotos įžeminimo sistemos svarba tik didės. Patalpų valdytojai ir inžinieriai turi teikti pirmenybę įžeminimo projektavimui nuo pat ankstyviausių planavimo etapų, užtikrindami atitiktį nacionaliniams standartams, pvz., GB 50057-2010, CJJ45-2015 ir GB50169-2016, kad būtų apsaugotas turtas ir gyvybės per visą sistemos eksploatavimo laiką.