62
Монтаж
объектов
наружного
освещения
специалистами
АО
«
ОЭК
»
НАРУЖНОЕ
ОСВЕЩЕНИЕ
Влияние коммутационных
и грозовых перенапряжений
на надежность работы объектов
наружного освещения
Прохоров
Е
.
С
.,
заместитель
технического
директора
АО
«
ОЭК
»
по
наружному
освещению
и
архитектурно
-
художественной
подсветке
В
настоящее
время
одной
из
наиболее
важ
-
ных
задач
для
АО
«
ОЭК
»
является
повыше
-
ние
надежности
работы
объектов
наружного
освещения
как
эксплуатируемых
,
так
и
вво
-
димых
в
эксплуатацию
.
Динамичное
развитие
городской
инфраструкту
-
ры
дало
импульс
для
развития
объектов
наружного
освещения
(
ОНО
)
города
.
В
городском
пространстве
наружное
освещение
является
одним
из
основных
элементов
благоустройства
,
результатом
которого
пользуются
граждане
.
Благодаря
своим
богатейшим
возможностям
свет
является
показателем
уровня
комфорта
вечернего
города
и
позволяет
по
-
новому
решать
задачи
архитектурных
композиций
и
орга
-
низации
пространства
.
Следовательно
,
надежная
и
экономически
эффективная
работа
ОНО
—
одна
из
главных
задач
организаций
,
занимающихся
экс
-
плуатацией
таких
объектов
.
Следует
отметить
,
что
хорошее
современное
на
-
ружное
освещение
города
функционально
помогает
решить
ряд
социальных
задач
в
темное
время
суток
,
а
именно
:
значительно
снизить
количество
аварий
(
на
20–30 %),
снизить
количество
грабежей
,
краж
и
других
преступлений
на
улицах
.
Под
современными
ОНО
понимается
совокуп
-
ность
установок
и
систем
объекта
,
включающего
пункты
питания
для
линий
электропередачи
—
воз
-
душных
(
ВЛ
)
и
кабельных
(
КЛ
), —
опоры
наружно
-
го
освещения
(
которые
по
виду
делятся
на
освети
-
тельные
и
опоры
контактной
сети
),
светотехническое
оборудование
с
источниками
света
(
газоразрядны
-
ми
,
светодиодными
),
автоматизированную
систему
централизованного
управления
[1, 2].
В
настоящее
время
технический
прогресс
позво
-
лил
применять
на
ОНО
светодиодные
(LED)
источ
-
ники
света
.
Рабочий
ресурс
LED-
светильника
и
бло
-
ка
питания
к
нему
составляет
50 000
часов
и
может
быть
достигнут
в
том
случае
,
если
оба
элемента
на
-
дежно
защищены
от
импульсных
перенапряжений
.
Во
время
эксплуатации
установлено
,
что
сами
све
-
тодиоды
и
блоки
питания
чувствительны
к
подобным
импульсным
перенапряжениям
,
возникающим
в
пи
-
тающей
сети
(
под
воздействием
которых
светодиоды
частично
выходят
из
строя
).
Тем
самым
снижается
общая
освещенность
территории
,
а
при
более
высо
-
ких
импульсах
выходят
из
строя
также
и
блоки
пита
-
ния
,
что
приводит
к
полной
замене
LED-
светильника
.
Для
уменьшения
эксплуатационных
затрат
при
об
-
63
служивании
LED-
светильников
требуется
примене
-
ние
дополнительной
внешней
защиты
ОНО
от
ком
-
мутационных
и
грозовых
перенапряжений
.
В
процессе
эксплуатации
на
надежную
работу
ОНО
влияет
много
факторов
,
в
том
числе
и
такое
природное
явление
как
молния
.
Молния
—
это
элек
-
трический
разряд
в
атмосфере
,
сопровождающийся
протеканием
тока
молнии
(
яркого
зигзагообразно
-
го
свечения
с
многочисленными
разветвлениями
и
ударной
волной
,
распространяющейся
в
окружаю
-
щем
воздухе
).
Акустическое
проявление
молнии
на
-
зывается
громом
.
Молнии
происходят
между
грозовыми
облаками
и
землей
,
а
также
между
различными
областями
од
-
ного
и
того
же
облака
.
Этот
тип
молний
называется
линейными
.
Линейные
молнии
возникают
часто
.
Ис
-
следователями
они
наиболее
точно
изучены
.
Для
технической
сферы
человека
молнии
наносят
значи
-
тельный
ущерб
.
Этот
ущерб
связан
с
генерировани
-
ем
мощного
электромагнитного
импульса
,
который
оказывает
влияние
на
ОНО
при
прямом
или
косвен
-
ном
воздействии
на
объект
[3, 7].
Известно
,
что
электрический
заряд
земли
отри
-
цательный
и
составляет
–5,4·10
5
Кл
.
Напряженность
электрического
поля
между
землей
и
положитель
-
но
заряженной
ионосферой
находится
в
пределе
E
= 100–200
В
/
м
,
так
называемое
«
поле
ясной
пого
-
ды
».
Средняя
плотность
тока
на
землю
в
ясную
по
-
году
равна
J
= 2,6·10
-12
А
/
м
2
.
Это
дает
общий
ток
на
поверхность
земли
I
≈
1300
А
.
Следовательно
,
полу
-
чается
гигантский
конденсатор
«
земля
—
ионосфе
-
ра
»,
который
должен
разряжаться
,
но
этого
не
про
-
исходит
[8].
По
данным
наблюдений
с
космических
аппара
-
тов
,
на
земном
шаре
одновременно
существуют
до
3000
грозовых
очагов
,
ежесекундно
происходит
около
100
ударов
молнии
на
по
-
верхность
земли
.
Исследования
,
проведенные
в
разных
частях
земного
шара
,
показывают
,
что
80–90 %
молний
переносят
на
землю
отрицательный
заряд
.
Учи
-
тывая
,
что
один
разряд
на
землю
переносит
в
среднем
20
Кл
,
а
по
-
ложительные
разряды
скомпенси
-
рованы
,
то
получим
средний
ток
,
создаваемый
молниями
,
равный
1400
А
.
На
основании
вышеизло
-
женного
можно
сделать
вывод
,
что
грозовая
деятельность
поддержи
-
вает
отрицательный
заряд
земли
.
Следовательно
,
грозовая
деятель
-
ность
—
постоянный
процесс
в
на
-
шей
атмосфере
[4, 5, 9].
Оборудование
ОНО
в
процес
-
се
эксплуатации
подвергается
аварийным
режимам
работы
пи
-
тающей
сети
,
а
именно
коротким
замыканиям
.
Два
раза
в
сутки
ОНО
проходят
через
переходный
процесс
включения
и
отключения
объекта
.
Учитывая
особенности
технологического
процесса
рабо
-
ты
ОНО
и
влияния
грозовой
дея
-
тельности
на
надежность
работы
светотехнического
оборудования
,
последние
должны
быть
защище
-
ны
от
коммутационных
и
импульс
-
ных
перенапряжений
[6, 8].
Предлагается
вариант
схемного
решения
данной
проблемы
,
кото
-
рый
позволит
сглаживать
грозовые
и
коммутационные
импульсы
до
номинального
режима
работы
све
-
тотехнического
оборудования
.
На
рисунке
1
приведены
схемы
под
-
ключения
LED-
светильника
к
пита
-
ющей
сети
с
вариантом
защиты
от
грозовых
и
коммутационных
пере
-
напряжений
.
Рис
. 1.
Схемы
защиты
объектов
наружного
освещения
от
грозовых
и
коммутационных
перенапряжений
:
а
)
подключение
LED-
светильников
к
питающей
сети
,
проложенной
воздухом
(
СИП
);
б
)
подключение
LED-
светильников
к
питающей
сети
,
проложенной
кабелем
в
земле
Провод СИП
Провод СИП
Вид А
второй уровень защиты
Вид А
второй уровень защиты
Вид Б
первый уровень защиты
Повторное
заземление
Повторное
заземление
Естественный
заземлитель
(фундаментная
часть опоры)
Кабель в земле
Вид А
второй уровень защиты
Вид А
второй уровень защиты
Вид Б
первый уровень защиты
Кабель в земле
Кабель в земле
Кабель в земле
Кабель в земле
Вид А
второй уровень защиты
Естественный
заземлитель
(фундаментная
часть опоры)
LED
LED
LED
LED
LED
LED
U
U
U
U
U
U
б
)
а
)
№
3 (42) 2017
64
Электроснабжение
ОНО
осуществляет
-
ся
по
системе
TN–C–S,
в
которой
защитный
и
рабочий
проводник
совмещены
в
одном
про
-
воднике
в
части
системы
.
Данная
система
по
-
зволяет
организовать
надежную
защиту
ОНО
от
импульсных
перенапряжений
во
время
грозы
,
независимо
от
способа
прокладки
пи
-
тающей
сети
.
Предлагаемая
система
защиты
включает
в
себя
два
уровня
защиты
от
ком
-
мутационных
и
импульсных
перенапряжений
в
ОНО
.
Первый
уровень
защиты
организован
в
пункте
питания
объекта
(
рисунок
1
вид
Б
,
рисунок
2)
и
состоит
из
УЗИП
—
устройства
защиты
от
перенапряжений
(
ГОСТ
Р
51992-
2011),
в
который
входит
ОПН
—
ограничитель
перенапряжения
и
газового
разрядника
,
под
-
ключенных
пофазно
после
предохранителя
(
рисунок
2).
Первый
уровень
защиты
позволя
-
ет
защитить
ОНО
от
прямых
ударов
молнии
,
так
как
элементная
база
УЗИП
испытывается
по
первому
классу
и
защищает
от
импуль
-
са
с
характеристикой
I
ИМП
.
(
с
формой
волны
10/350
мкс
≥
12,5
кА
)
при
уровне
напряжения
защиты
U
ЗАЩ
.
≤
4
кВ
.
Последующий
уровень
защиты
организо
-
ван
в
точке
подключения
светотехнического
оборудования
к
питающей
сети
(
рисунок
3).
УЗИП
второго
уровня
позволяет
защитить
ОНО
от
наведенного
импульса
разряда
мол
-
нии
вблизи
объекта
и
коммутационных
пере
-
напряжений
сети
и
состоит
из
ОПН
и
газового
разрядника
,
подключенного
к
питающей
фазе
L
и
рабочему
N
проводнику
светильника
.
В
ка
-
честве
пов
тор
но
го
заземления
применяется
фундаментная
часть
опоры
.
Второй
уровень
защиты
испытывается
по
второму
классу
и
за
-
щищает
от
наведенного
импульса
с
характе
-
ристикой
(
форма
волны
8/20
мкс
)
при
уровне
напряжения
защиты
U
ЗАЩ
.
≤
2,5
кВ
.
На
объектах
,
не
оснащенных
двухуровне
-
вой
системой
защиты
от
грозовых
перенапря
-
жений
,
и
в
которых
при
-
меняются
светодиодные
источники
света
,
вслед
-
ствие
удара
молнии
про
-
исходит
массовый
выход
из
строя
светильников
.
Защитное
дейст
вие
ограничителя
импульсных
перенапряжений
основа
-
но
на
протекании
через
него
импульсного
тока
на
заземленную
часть
опо
-
ры
при
появлении
опас
-
ных
перенапряжений
,
что
обес
печивает
снижение
перенапряжений
до
без
-
опасного
значения
,
при
котором
не
происходит
пробоя
изоляции
свето
-
технического
оборудова
-
ния
[10, 11, 13].
Ввод 1
QS1
Wh
PH
KM1
УЗИП
ОПН
Разрядник
T1-T3
L3
L1, L2, L3
PEN
F..
F..
F..
НО
НО
НО
L2
L1
L2
L3
Ввод 2
Светотехническое
оборудование LED
Ограничитель импульсных
перенапряжений (варистор)
Газовый
разрядник
Опора НО
металлическая
Естественный
заземлитель
Стальной болт
Заземляющий
проводник
Герметичный
прокалывающий
зажим
Совмещенный
PEN проводник
Фазные
провода
УЗИП
L1
L1 (A)
L2 (B)
L3 (C)
PEN
PE
Рис
. 3.
Схема
подключения
УЗИП
второго
уровня
защиты
.
Вид
А
Рис
. 2.
Схема
подключения
УЗИП
первого
уровня
защиты
.
Вид
Б
НАРУЖНОЕ
ОСВЕЩЕНИЕ
65
ЛИТЕРАТУРА
1.
Справочная
книга
по
светотехнике
/
Под
ред
.
Ю
.
Б
.
Айзенберга
. 3-
е
изд
.
перераб
.
и
доп
.
М
., 2008. 952
с
.
2.
Варфоломеев
Л
.
П
.
Элементарная
светотехника
/
Под
ред
.
проф
.
Ю
.
Б
.
Айзенберга
.
М
.:
Знак
, 2008. 220
с
.
3.
Ларионов
В
.
П
.
Основы
молниеза
-
щиты
.
Под
ред
.
И
.
М
.
Бортника
.
М
.:
Знак
, 1999. 104
с
.
4.
Подпоркин
Г
.
В
.
Молниезащита
воз
-
душных
линий
электропередач
.
СПб
.:
ИД
«
Родная
Ладога
», 2015.
176
с
.
5.
Электрофизические
основы
техни
-
ки
высоких
напряжений
:
Учеб
.
для
вузов
/
И
.
М
.
Бортник
и
др
.;
под
общ
.
ред
.
И
.
П
.
Верещагина
. 2-
е
изд
.,
пе
-
рераб
.
и
доп
.
М
.:
Издательский
дом
МЭИ
, 2010. 704
с
.
При
эксплуатации
и
проектировании
ОНО
с
LED-
светильниками
необходимо
учитывать
требования
государственных
и
международных
стандартов
,
а
именно
:
ГОСТ
Р
МЭК
62305-1-2010
Менеджмент
риска
.
Защита
от
молнии
.
Часть
1.
Общие
принци
-
пы
;
ГОСТ
Р
МЭК
62305-2-2010
Менеджмент
риска
.
Защита
от
молнии
.
Часть
2.
Оценка
риска
;
ГОСТ
Р
515114-2013 (
МЭК
61547:2009)
Электромагнит
-
ная
совместимость
технических
средств
.
Устойчи
-
вость
светового
оборудования
общего
назначения
к
электромагнитным
помехам
.
Требования
и
ме
-
тоды
испытаний
;
ГОСТ
Р
51317.4.5-99 (
МЭК
61000-
4-5-95)
Электромагнитная
совместимость
техни
-
ческих
средств
.
Устойчивость
к
микросекундным
импульсным
помехам
большой
энергии
.
Методы
и
методы
испытаний
;
ГОСТ
Р
51992-20011 (
МЭК
61643-1-2005)
Устройства
защиты
от
импульсных
перенапряжений
в
низковольтных
силовых
распре
-
делительных
системах
.
Технические
требования
и
методы
испытаний
;
ГОСТ
Р
МЭК
61643-12-2011
Устройства
защиты
от
импульсных
перенапряже
-
ний
низковольтные
.
Часть
12.
Устройства
защиты
от
импульсных
перенапряжений
в
низковольтных
силовых
распределительных
системах
.
Принципы
выбора
и
применения
;
ГОСТ
30804.4.4-2013 (IEC
61000-4-4-2004)
Электромагнитная
совместимость
технических
средств
.
Устойчивость
к
наносекунд
-
ным
импульсным
помехам
.
Требования
и
методы
испытаний
.
ГОСТ
IEC 61000-4-5-2014
Устойчивость
к
микросекундным
импульсным
помехам
большой
энергии
.
Технические
требования
и
методы
испыта
-
ний
.
Электромагнитная
совместимость
.
Часть
4–5.
Методики
испытаний
и
измерений
.
Испытания
на
устойчивость
к
микросекундным
помех
;
СО
153-
34.21.122-2003
Инструкция
по
устройству
молниеза
-
щиты
зданий
,
сооружений
и
промышленных
комму
-
никаций
;
ГОСТ
Р
50571.19-2000
МЭК
60364-4-443-95
Электроустановки
зданий
.
Требования
по
обеспе
-
чению
безопасности
.
Защита
электроустановок
от
грозовых
и
коммутационных
перенапряжений
;
ГОСТ
Р
50571.7.714-2014
Электроустановки
низко
-
вольтные
.
Часть
7–714.
Требования
к
специальным
электроустановкам
или
местам
их
расположения
.
Установки
наружного
освещения
(
МЭК
60364-7-714-
2011);
ГОСТ
Р
50571. 26-2002 (
МЭК
60364-5-534-97)
Электроустановки
зданий
.
Часть
5.
Выбор
и
монтаж
электрооборудования
.
Раздел
534.
Устройства
для
защиты
от
импульсных
перенапряжений
.
6.
Толмачев
В
.
Д
.,
Соловьев
С
.
В
.
Мол
-
ниезащита
.
М
.:
МИЭЭ
, 2005. 148
с
.
7.
Электромагнитная
совместимость
и
молниезащита
в
электроэнерге
-
тике
:
Учеб
.
для
вузов
/
А
.
Ф
.
Дьяков
,
Б
.
К
.
Максимов
,
Р
.
К
.
Борисов
,
И
.
П
.
Кужекин
,
А
.
Г
.
Темников
,
А
.
В
.
Жу
-
ков
;
под
ред
.
чл
.-
корр
.
РАН
,
д
.
т
.
н
.,
проф
.
А
.
Ф
.
Дьякова
. 2-
е
изд
.
М
.:
Из
-
дательский
дом
МЭИ
, 2011. 544
с
.
8.
Основы
электромагнитной
совме
-
стимости
:
Учеб
.
для
вузов
/
под
ред
.
докт
.
техн
.
наук
,
проф
.
Р
.
Н
.
Ка
-
рякина
;
Алт
.
Гос
.
Тех
.
ун
-
т
им
.
И
.
И
.
Ползунова
.
Барнаул
:
ОАО
«
Алтай
-
ский
полиграфический
комбинат
»,
2007. 480
с
.
9.
Устройство
молниезащиты
зданий
,
сооружений
и
промышленных
ком
-
муникаций
:
Сборник
документов
.
Серия
17.
Выпуск
27 /
Э
.
М
.
Базе
-
лян
,
В
.
И
.
Поливанов
,
В
.
В
.
Шатров
,
А
.
В
.
Цапенко
.
М
.:
ОАО
«
Научно
-
технический
центр
по
безопаснос
ти
в
промышленности
», 2006. 144
с
.
10.
ООО
«
Астро
УЗО
». URL: http://www.
uzo.ru
11.
Концепция
защиты
светодиодных
ламп
наружного
освещения
от
им
-
пульсных
перенапряжений
. URL:
http://www.dehn-ru.com.
12. Energy and Utilities. URL: http://www.
energy.te.com.
13.
Правила
устройства
электроуста
-
новок
.
Главы
1.1, 1.2, 1.7-1.9, 2.4,
2.5, 4.1, 4.2, 6.1-6.6, 7.1, 7.2, 7.5,
7.6, 7.10. 7-
е
изд
.
М
.:
Изд
-
во
НЦ
ЭНАС
, 2006. 552
с
.
№
3 (42) 2017
Оригинал статьи: Влияние коммутационных и грозовых перенапряжений на надежность работы объектов наружного освещения
В настоящее время одной из наиболее важных задач для АО «ОЭК» является повышение надежности работы объектов наружного освещения как эксплуатируемых, так и вводимых в эксплуатацию.
