Ograniczniki Citel do ochrony latarni LED
Latarnie uliczne ze źródłami światła LED stały się ostatnio standardowym elementem infrastruktury publicznej. Diody LED mają wiele zalet, jednak są mało odporne na przepięcia występujące w sieci zasilającej i w układzie sterującym natężeniem oświetlenia. Firma Jean Mueller Polska oferuje szeroką gamę ograniczników przepięć firmy Citel dedykowanych dla latarni LED, chroniących przed tego typu zdarzeniami.
Przepięcia w sieci zasilającej i w układzie sterującym latarniami LED mogą trwale uszkodzić zarówno zasilacz, sterownik elektroniczny (np. DALI czy RS485) lub też same diody. Przyczyniają się również do przedwczesnego starzenia się diod LED i przez to znacznie skracają ich teoretyczną żywotność. Jedynym właściwym rozwiązaniem technicznym do ochrony przed przepięciami jest zastosowanie specjalnych ograniczników przepięć.
Źródła przepięć
Wyróżnia się trzy źródła powstawania przepięć, które mogą mieć wpływ na zasilacze i diody LED w latarniach ulicznych:
Bezpośrednie uderzenie pioruna
Bezpośrednie uderzenie pioruna w latarnię lub w napowietrzne przewody zasilające to zjawisko stosunkowo rzadkie, ale jednocześnie najgroźniejsze w skutkach dla instalacji elektrycznej i oświetlenia LED. Ze względów technicznych i przede wszystkim ekonomicznych nie opłaca się chronić każdej latarni przed prądem udarowym pioruna. Natomiast stosując odpowiednie ograniczniki zainstalowane w każ- dej latarni można ochronić niektóre oko- liczne latarnie z LED przed groźnym dla nich przepięciem, które w wyniku trafienia pioruna w jedną latarnię pojawi się w sieci zasilającej i ewentualnie sieci sterowniczej.
Przepięcia indukowane po uderzeniu pioruna
Uderzenie pioruna, w wyniku indukcji elektromagnetycznej, powoduje powstanie w promieniu kilkuset metrów groźnych przepięć w przewodach elektrycznych, jak też w metalowych słupach latarni. Ponieważ średnio w Polsce występuje około 25 dni burzowych w roku, a na 1 km2 przypada prawie 2,5 uderzenia pioruna, niebezpieczeństwo pojawienia się przepięć w sieciach zasilających latarnie z lampami LED jest stosunkowo duże. Na przykład w 2014 roku w mieście Esbjerg w Danii w czasie jednej burzy uległo uszkodzeniu po nad 400 latarni LED.
Przepięcia łączeniowe
Najczęściej jednak w sieciach elektrycznych pojawiają się tzw. przepięcia łączeniowe. Jest wiele źródeł tych przepięć, np. przepalenie się wkładki topikowej, załączanie transformatora, spawanie, załączanie wielu urządzeń, jak np. wentylatory, silniki czy kondensatory. Groźne przepięcia wywołują również tradycyjne lampy wyładowcze zamontowane na tej samej linii co oprawy LED. Przepięcia te są stosunkowo niewielkie w porównaniu do skutków uderzenia pioruna, zwykle jest to maksymalnie kilka kilowoltów i kilka kiloamperów prądu wyładowczego 8/20 μs, ale wystarczą do uszkodzenia zasilaczy lub diod LED.
Rys. 1. Ograniczniki Citel z serii MLP1 do ochrony latarni wyposażonych w lampy LED
Ograniczniki przepięć Citel
Francuska firma Citel opracowała w ostatnich latach ponad 100 wykonań ograniczników przepięć do ochrony latarni z oświetleniem LED (głównie są to typoszeregi MLP, MLPC i MLPX), które chronią różne wykonania instalacji oświetleniowych. Ze względu na wartość możliwych przepięć prawie wszystkie te ograniczniki występują w typie 2+3 (dawne oznaczenie C+D) i dostosowane są do nominalnego prądu wyładowczego 8/20 μs o wartości 5 kA i maksymalnego 10 kA. Ograniczniki te wytrzymują w większości udar kombinowany 10 kV / 10 kA, zapewniając poziom ochrony Up poniżej 1,5 kV dla napięcia roboczego 230V AC.
Rys. 2. Ograniczniki Citel z serii MLPX1
Dobór aparatów
Dobierając ogranicznik do konkretnej instalacji trzeba określić kilka jego istotnych cech. Po pierwsze należy ustalić, jakie ma być napięcie zasilania – 230 V AC czy np. 24 V DC. Po drugie, czy konieczne są ograniczniki do lamp LED ze sterowa niem natężeniem światła (np. RS485, DMX czy DALI), czy bez takiego sterowania. Po trzecie, w zależności od klasy ochrony dobiera się odpowiednie wykonanie dla klasy ochrony I lub dla klasy II (ochro- na tylko L/N). Kolejnym zagadnieniem jest określenie niezbędnego stopnia ochrony IP – ograniczniki montowane w szczelnych oprawach lub specjalnych skrzynkach mogą mieć stopień ochrony IP20, pozostałe powinny mieć minimum IP65, aby chronić aparaty przed wilgocią. Ograniczniki według normy IEC PN 61643-11 muszą też mieć miejscowy wskaźnik uszkodzenia, np. diodę LED, a niektóre mają także zdalną sygnalizację.
Rys. 3. Ograniczniki Citel z serii MLPC1
Instalacja aparatów
Ogranicznik przepięć instaluje się albo w oprawie lampy blisko źródeł LED tuż przed zasilaczem, albo we wnęce na dole słupa latarni. Pierwsze rozwiązanie lepiej chroni zasilacz i diody LED, ale jego wadą jest to, że w przypadku ograniczników bez zdalnej sygnalizacji uszkodzenia, a jedynie z sygnalizacją w formie np. zielonej diody LED zamontowanej w obudowę aparatu, nie ma możliwości łatwego sprawdzenia ewentualnego uszkodzenia ogranicznika, chyba że jest to wykonanie przerywające obwód zasilania w przypadku awarii. Umieszczenie ogranicznika we wnęce słupa ma dwie zalety – aparat można zainstalować w już funkcjonujących lampach z oświetleniem LED, można też bez kłopotu sprawdzić stan ogranicznika dzięki dostępnej zielonej diodzie LED. Koszt ograniczników zabezpieczających zasilanie latarni z oświetleniem LED zwykle nie przekracza 5% wartości oprawy ze źródłem światła LED.
Rys. 4. Ogranicznik Citel DSLP1
Ochrona pozostałej infrastruktury
Niezależnie od ochrony każdej latarni z oświetleniem LED, należy także pamiętać o ochronie zwykłymi ogranicznikami przepięć kosztownych urządzeń sterujących (np. za pomocą ograniczników Citel serii DLA lub DLU) oraz elementów zasilania zainstalowanych w szafkach oświetleniowych. W tym przypadku firma Citel zaleca stosowanie ograniczników typu 1+2+3, jak np. DS254VG lub DS134VG.
W budynkach, do ochrony oświetlenia LED np. w halach fabrycznych stosuje się zwykłe zabezpieczenie ogranicznikami przepięć toru zasilania w rozdzielnicach, a ponadto w pobliżu lamp LED stosuje się ograniczniki typu 3 lub typu 2+3.
Zbigniew Błażejewski (Jean Mueller Polska)