Gadelys smadret af lyn i Kolding: Følsomme LED-armaturer sidder meget tæt

Da jeg var elektrikker (for 20 år siden) trak vi 4-leder ud til gadebelysning.

Var hver mast så individuelt jordet, da der jo ved individuel styring/kobling af de 3 faser er brug for L1, L2, L3 og N (eller PEN) i kablet og dermed ikke kan være nogen separat PE? I tilfælde af tordenvejr, vil det være livsfarligt at tilslutte masten til en fjernjording via kablet, for en lynstrøm i jorden vil selvfølgelig også inducere spænding i en sådan fælles PE eller PEN, så der kan opstå en meget stor spændingsforskel mellem masten og jorden, hvis afstanden til kablets jordingspunkt er betydelig (nogle få master tæt på hinanden kan nok godt dele jord).

Ved du, om man stadig trækker en 4-leder, eller er gået over til en 5-leder eller måske bare en 3-leder? Det og jordingsstrategien er temmelig afgørende for, hvordan den bedste løsning til LED-belysning burde se ud.

Men muligheden for lysdæmpning gør så at minimum en fase skal friholdes til lysdæmpningen og derved denne installation ikke være let at ombygge til 400 V tilslutning.

Da kun hvis man fastholder at bruge en leder på en ekstrem primitiv kommunikation?

Jeg ville få mine lamper i et datanet. Så hver lampe kan styres og overvåges enkeltvis. Det kan ske via en powerlinje protokol på samme ledere som faserne.

Det tror jeg ikke. Der er nok kun en separat faseleder (L) til tænd og sluk af selve gadebelysningen, en nul (N), der er fælles med de øvrige faser, og så en lokalt jordet mast (PE) - altså kun to ledere ind til masten, som grafikken til denne artikel også viser (åbn +): <a href="https://ing.dk/infografik/saadan-kan-led-l..">https://ing.dk/infografik…;. .

Grafikken viser netop at der er mulighed for at tilslutte alle tre faser, nul og PE. Men der laves kun transientbeskyttelse på den fase som armaturet tilsluttes.

Her er et eksempel på et udbudsmateriale for LED vejbelysning til erstatning af den eksisterende: <a href="https://www.skforsyning.dk/media/SPB.pdf">https://www.skforsyning.dk/me…; . Det fremgår klart af punkt 4.0 side 5, at der anvendes én fase plus nul til drift og så skiftes mellem 30 % og 100 % ved at benytte en ekstra fase som styresignal.

Men muligheden for lysdæmpning gør så at minimum en fase skal friholdes til lysdæmpningen og derved denne installation ikke være let at ombygge til 400 V tilslutning.

Har du prøvet at skille en LED pære ad? Det er muligvis elektrolytten, der er defekt - jeg opfatter selv alle kondensatorer som sliddele - selv polypropylen; men du får aldrig samlet pæren igen, og alene fragtprisen på de nye kondensatorer overstiger sikkert værdien af din LED pære.

Tak for svar

De GU10 pærer jeg har, er faktisk lige til at skrue fra hinanden - tager bogstaveligt fem sekunder :-) Og komponenter får jeg fragtfri gennem arbejde. Jeg prøver at skifte lyt - det mest oplagte - på en enkelt og ser, hvad der sker.

PS.

... og så skiftes mellem 30 % og 100 %

2000-2500 K ville være langt mere behageligt.

Hvis jeg havde lavet udbudsmaterialet, ville jeg helt klart foreskrive "dim-to-warm", så man i 30 % natstilling får en lavere farvetemperatur end ved 100 %. I de systemer, jeg selv arbejder med (Max-i), er "dim-to-warm" naturligvis standard og helt glidende fra 100% til 0% (ikke kun 2 niveauer).

Jeg giver iøvrigt ikke meget for 30 %. Ved LED-belysning skal man helt med på kun 18 %, før øjet pga. dets logaritmiske karakteristik bare opfatter det som en halvering af lysstyrken, så natdæmpningen burde være langt større, hvilket også ville reducere energiforbruget betydeligt. Tænk at dem, der laver den slags udbudsmateriale, har så lidt viden om lys til skade for både miljøet og dem, der skal færdes i den belysning.

Hvad bruger man de faser til?

Til at balancere belastning går jeg ud fra. De erstattede luftledninger hvor der også var fire ledere, selvom den enkelte lampe kun var tilsluttet to.

Så vidt jeg kan gennemskue, så har de et temmeligt stort område til et styreskab (1000 villaer). Det er nok billigere og mere fleksibelt at lægge det samme kabel overalt.

Er det typisk LYT'en der går, når de "dør". Jeg har en del døde liggende og tænker, det kunne være enkelt blot at sætte en (kvalitets)LYT i - og så få dem op at spille igen.

Har du prøvet at skille en LED pære ad? Det er muligvis elektrolytten, der er defekt - jeg opfatter selv alle kondensatorer som sliddele - selv polypropylen; men du får aldrig samlet pæren igen, og alene fragtprisen på de nye kondensatorer overstiger sikkert værdien af din LED pære.

Du rører imidlertid ved noget vigtigt: Alt, hvad der ikke let lader sig reparere, bliver til skrot, som belaster miljøet. Det er bl.a. derfor, jeg slås for at få et supplerende 20 Vdc net med kommunikation i fremtidens hus, for så sparer man 230 V konverteren og får dermed en langt længere levetid, og når den er udløbet, har man kun aluminiumsprintet med LED'erne, et par IC'er og nogle få og små keramiske kondensatorer tilbage, og det er let at smelte om og genbruge, hvorimod epoxyprint med store udtjente komponenter ender på lodsepladsen eller i miljøet eller må brændes af med deraf følgende udslip af giftige stoffer.

Her er et eksempel på et udbudsmateriale for LED vejbelysning til erstatning af den eksisterende: https://www.skforsyning.dk/media/SPB.pdf . Det fremgår klart af punkt 4.0 side 5, at der anvendes én fase plus nul til drift og så skiftes mellem 30 % og 100 % ved at benytte en ekstra fase som styresignal.

Jeg fatter iøvrigt ikke, hvorfor man foreskriver 4000 K til en vejbelysning, som måske ikke giver mere end omkring 15 Lux på vejen (vi har selv sådan noget møg her i Gjessø). Det er tåbeligt ud fra Kruithof kurverne - se https://en.wikipedia.org/wiki/Kruithof_curve . 2000-2500 K ville være langt mere behageligt, men nok give en lidt lavere elvirkninggrad.

Andre LED systemer anvender også én fase plus nul, men benytter f.eks. DALI til lysstyring - se f.eks. https://www.dandel.dk/images/PDF/DanDelektron_LEDbeskyttelse.pdf .

Det er derfor næppe al vejbelysning, der er 3-faset, og hvor man driver lamperne mellem 2 faser; men det forekommer muligvis - ialtfald i udlandet - se https://forums.mikeholt.com/showthread.php?t=188563 .

@Carsten:

(Næsten) OT:

Carsten - du har jo kigget meget på ulemper ved 230VAC LED lyskilder - specielt strømforsyningen i dem. Er det typisk LYT'en der går, når de "dør". Jeg har en del døde liggende og tænker, det kunne være enkelt blot at sætte en (kvalitets)LYT i - og så få dem op at spille igen.

På forhånd tak.

mvj Flemming

I artiklen fra 2015 skriver Michael Rangård "Ved gadelys laver man ofte et 4-leder system (3 faser + PEN)

Hvad bruger man de faser til? Hvis man tænder lamperne ved at tænde for de enkelte faser f.eks. for at kunne tænde hver anden eller hver tredie, er man jo lige vidt. Jeg kan ialtfald huske fra min barndom, hvor man anvendte luftledninger, at gadelamperne var forbundet til én separat fase og til den fælles nul.

og du skriver selv at problemet er power factor og løsningen ikke er lovlig.

Hvis der er en 6-puls ensretning, du henviser til som ulovlig, er det rigtigt, som jeg tidligere har skrevet, at power-faktor'en uden PFC ikke er god nok til at opfylde kravene, hvis effektforbruget er større end en vis grænse; men så kan man jo bare bruge PFC. Prøv f.eks. at sammenligne størrelsen af en Phoenix Quint Power 24 V, 40 A strømforsyning til 3-faser og selvfølgelig med PFC og alle godkendelser: https://www.phoenixcontact.com/online/portal/dk/?uri=pxc-oc-itemdetail:pid=2866802&library=dkda&pcck=P-22-03-01-01&tab=1&selectedCategory=ALL med en helt tilsvarende til kun én fase: https://www.phoenixcontact.com/online/portal/dk/?uri=pxc-oc-itemdetail:pid=2866789&library=dkda&pcck=P-22-03-01-01&tab=1&selectedCategory=ALL . Den énfasede er næsten dobbelt så bred, hvilket viser, hvor stor fordelen ved at udnytte alle 3 faser faktisk er. Alle de elektrolytkondensatorer i den énfasede model er bedst at undgå.

Der burde være nogle standarder for det her.

I artiklen fra 2015 skriver Michael Rangård "Ved gadelys laver man ofte et 4-leder system (3 faser + PEN) " og du skriver selv at problemet er power factor og løsningen ikke er lovlig.

Kablet på billedet er i øvrigt et sted mellem 15 og 20 mm diameter. Lidt voldsomt hvis der kun er to eller tre ledere i det.

Herfra ligner det 4x eller 5x strømkabel.

Det kunne vel også være en 3-leder med L, N og PE, hvis man ikke jorder hver eneste mast separat, men forbinder dem sammen og så jorder med jævne mellemrum. Det passer med grafikken, hvor man kun har 3 klemmer (det fremgår ikke, om PE klemmen forbindes til kablet eller til et lokalt jordspyd).

Det øverste grå kabel er et typisk lampekabel. Det flade rørbundt er vores fiberrør, lagt i samgravning med Ballerup Kommune.

tangevej10.jpg

Herfra ligner det 4x eller 5x strømkabel.

Men hvorfor ikke bare køre 3x400V til gadelyset? Der må være mindst tre ledere mellem lamperne i forvejen.

Det tror jeg ikke. Der er nok kun en separat faseleder (L) til tænd og sluk af selve gadebelysningen, en nul (N), der er fælles med de øvrige faser, og så en lokalt jordet mast (PE) - altså kun to ledere ind til masten, som grafikken til denne artikel også viser (åbn +): https://ing.dk/infografik/saadan-kan-led-lamper-sikres-mod-lynnedslag-174414 . Bemærk gnistgabet, som man kan diskutere det hensigtsmæssige i! Et langt kabel vil af sig selv virke som en balun, som semibalancerer linjen langt fra jordingspunktet. Når så der induceres en lyntransient, vil både L- og N-lederne rent spændingsmæssigt "bevæge" sig meget ens og dermed ikke have den store differential-spænding - altså lige indtil gnistgabet tænder, og spændingen over indgangen dermed bliver strømmen i gnistgabet gange den karakteristiske impedans af linjen på det pågældende sted, hvilket formodentlig er omkring 50 ohm skabt af to ca. 100 ohm linjer i parallel (én ud til hver side). Jeg kan godt forestille mig, at det gnistgab, som man har monteret for at gøre det så godt som muligt, faktisk smadrer armaturet ved at omdanne commonmode spændinger til differentialmode.

Men hvorfor ikke bare køre 3x400V til gadelyset? Der må være mindst tre ledere mellem lamperne i forvejen. En dansk kommune bør derfor uden større merudgifter kunne specificere denne løsning ved næste udbud.

Det vil ikke være noget større problem at tilslutte armatuerer til 2x400 V, de fleste gadelamper er i forvejen fordelt på alle tre faser og armaturet er født med et indgangsmodul der bare skal omskiftes med et 400 V indgangsmodul, frem for et 230 V.

Det er vel ikke bare af hensyn til gadebelysningen, at man går over til 3x400 V. Hvis man her har kunnet klare sig med 3x230 V tidligere, er det vel endnu lettere i fremtiden med energibesparende LED-belysning. Årsagen er nok nærmere ladning af det stigende antal elbiler; men folk skal stadig have 230 V i stikkontakterne, og så må man etablere en N-eller PEN-leder, som man ikke tidligere har haft.

Det bliver spændende at se, om man så i Norge vælger at drive gadebelysningen fra én fase og den nye PEN-leder og dermed kan få balanceproblemer i tordenvejr, eller man vælger at fortsætte med 2 faser og så skifter konverteren ud til én med højere indgangsspænding. Erfaringen derfra vil sige meget om, hvilken strategi der også kunne være den bedste for os.

Det gamle, norske system med altid at benytte 2-faser uden N er langt bedre - både ud fra et EMC-mæssigt synspunkt (balance) og fordi det muliggør, at man ved at bruge 3 ledere (alle 3-faser) let kan lave en syntetisk DC langt bedre (med en 6-puls ensretter), end man kan med kun én fase (2-puls ensretter) og en masse elektrolytkondensatorer, som må betegnes som sliddele. Ulempen er så, at systemet ikke er helt kompatibelt med resten af Europa, og man ikke har 3x400 V til rådighed til bl.a. ladning af det stærkt stigende antal elbiler, og specielt det sidste er måske årsagen til den norske beslutning? Årsagen til PEN-lederen kan så være, at man kun har ført 4 ledere frem. Her kunne et TN-C-S net inde i boligen så måske afbøde de værste ulemper/fejlmuligheder.

Det vil ikke være noget større problem at tilslutte armatuerer til 2x400 V, de fleste gadelamper er i forvejen fordelt på alle tre faser og armaturet er født med et indgangsmodul der bare skal omskiftes med et 400 V indgangsmodul, frem for et 230 V. En indførelse af 2x115 V vil derimod kræve en ny netstruktur og transformere i alle tilslutningspunkterne. Det vil være en meget omkostningstung løsning...

Jeg ved ikke om en 400 V løsning må gennemføres som isoleret net i gadearmaturer efter de nuværende standarder eller om den ene fase skal jordes. Men jeg formoder at der skal noget overvågning på, hvis ikke nul trækkes med rundt. Ved isoleret net skal man jo kunne detekterer hvis den ene fase bliver jordet.

I Danmark er der også kun fire ledere ind i huset.

Ja, vi benytter normalt et TT-net.

Går ud fra at det er det samme de laver i Norge

Måske; men jeg mener, at den oprindelige årsag til, at man i Norge valgte 3 faser uden nul og så muligvis enkelte steder en supplerende PE-leder, er, at man ikke som i Danmark bare kan ramme et jordspyd ned i jorden og på den måde skabe en god lokal PE. Grundfjeldet forhindrer en tilstrækkelig lav modstand og et ensartet jordpotentiale i hele nettet, og det kan man jo ikke lave om på, så i det nye system kombinerer man formodentlig en evt. fremført PE leder til en PEN eller supplerer med en ny, hvis man kun har 3 ledere fremført? Ellers forstår jeg ikke, hvad man vil med en kombineret PEN-leder i et hus, for med typisk 1,5 mm2 ledninger er det sparede kobber alt for lille til at retfærdiggøre den stærkt øgede berøringsrisiko, hvis man vel at mærke kan etablere en god lokal jordforbindelse. Måske er filosofien den, at mange enheder, man køber med f.eks. Schuko-stik, skal jordforbindes, og når man ikke kan gøre det lokalt med et jordspyd, er det næstbedste at benytte en PEN leder fra transformerstationen og så evt. et TN-C-S net inde i huset for at reducere antallet af muligheder for en N-fejl?

Jeg er ikke helt med her. I Danmark er der også kun fire ledere ind i huset. Det er kun på brugersiden af eltavlen at jord og neutral er adskilt. Går ud fra at det er det samme de laver i Norge ellers får de svært ved at bruge de samme stik med jord.

Norge er i områder ved at skifte til 230V/400V med kombineret PE- og N-leder i forsyningssystemet.

Det lyder som en ekstrem dårlig idé at kombinere PE og N til en PEN leder, selv om det somme tider også gøres i Danmark i det såkaldte TN-C net, der dog mest bruges i store industrianlæg, hvor man vil spare kobber til en separat PE leder på måske 16-25 mm2 - se: https://www.elektroservice.dk/files/1414/4428/6751/Fournais_praesentation_061015.pdf angående de forskellige jordingssystemer. I tilfælde af en fejl på PEN-lederen, vil PEN terminalen på enhederne og dermed et evt. metalkabinet blive trukket hen mod den forsynende fase, så adskillige enheder kan bliver berøringsfarlige alt efter, hvor i nettet fejlen findes!

Jeg har en radioamatørven, der fik smadret hele sin radiostation af en fejl på N-lederen, så der kom op mod 380 V (det var dengang) på anlægget, da en støvsuger trak N-lederen hen mod én af de andre faser. For at forhindre, at det skulle ske igen, satte vi så en stor effektmodstand på 1 kohm mellem PE og N. Så længe forskellen mellem de to ledere var mindre end 30 V (vi målte den til under 10 V), ville strømmen i modstanden være mindre end 30 mA, så HFI-relæet ikke koblede ud; men hvis spændingsforskellen oversteg 30 V og specielt de 50 V, som er berøringskravet jvf. ovenstående link, ville det ske, og dermed ville anlægget formodentlig overleve. N-lederen i flerfasesystemer (ikke enkeltfase og DC) har fanden skabt i sin vrede.

Det gamle, norske system med altid at benytte 2-faser uden N er langt bedre - både ud fra et EMC-mæssigt synspunkt (balance) og fordi det muliggør, at man ved at bruge 3 ledere (alle 3-faser) let kan lave en syntetisk DC langt bedre (med en 6-puls ensretter), end man kan med kun én fase (2-puls ensretter) og en masse elektrolytkondensatorer, som må betegnes som sliddele. Ulempen er så, at systemet ikke er helt kompatibelt med resten af Europa, og man ikke har 3x400 V til rådighed til bl.a. ladning af det stærkt stigende antal elbiler, og specielt det sidste er måske årsagen til den norske beslutning? Årsagen til PEN-lederen kan så være, at man kun har ført 4 ledere frem. Her kunne et TN-C-S net inde i boligen så måske afbøde de værste ulemper/fejlmuligheder.

Norge er i områder ved at skifte til 230V/400V med kombineret PE- og N-leder i forsyningssystemet. Hvorvidt de har planer om at gøre det overalt - kender jeg ikke.

Der ikke noget der stopper os i at lave gadelamper med 3 faser og ingen nulleder hvis det er bedre.

Hvorfor kan man ikke montere en minilynafleder udover hvert enkelt amatur?

Slet ikke et dumt spørgsmål. Man kunne godt lave en "lynafleder", eller måske skal man kalde det afladningsleder. Det er faktisk det man gør, dvs. gør isolerede flader som udsættes for regn ledende - på den ene eller anden måde (materialevalg, ledende spray, tyndt kobbergitter osv.). Så kan man lede den ladning som opbygges til jord, bort fra LED og strømforsyning, inden den kommer over tærskelværdien for de pågældende komponenter.

Mht. egentlig lynafledning, dvs. elektrostatisk udladning, så vil man helst have det så langt væk fra LED og kabler som muligt, og da selve lysmasten må formodes at være ledende, så er det i sig selv godt. Er man meget plaget af lyn, kan man sætte en coronaspids på toppen, og give den sin egen jord. Men - det er næppe nødvendigt. Rammer et rigtigt lyn masten, så er dens elektronik sandsynligvis kaput, og hvis det sker sjældent nok, så er det formodentlig billigere at skifte elektronikken, en at lynaflede alle masterne. Men afladning af statiske felter skal der til.

Et naivt/dumt spørgsmål fra en som ikke er belastet af viden om emnet :-) Hvorfor kan man ikke montere en minilynafleder udover hvert enkelt amatur? Det skulle vel kunne lade sig gøre at undgå både udladninger fra lyn og ladede regndråber på den måde eller hur?

Den danske 0-leder er efter min mening lidt af en upraktisk misforståelse. I Norge har man, så vidt jeg ved, 3 faser med 230 V mellem faserne og ingen 0. Det giver kun 133 V til jord og dermed mindre berøringsfare, og det er langt lettere at lave DC med rimelig lav forvrængning vha. en simpel 6-puls ensretning end at skulle bruge én fase og elektrolytkondensatorer.

Der ikke noget der stopper os i at lave gadelamper med 3 faser og ingen nulleder hvis det er bedre.

Jeg tror at elektronikken der strømforsyner LED'en er det mest kritiske

Ja, strømforsyningen er bestemt også kritisk. FET's ligger i samme sensitive ESD klasse som lysdioder, og tåler sjældent et udladning på mere end 100-300 V.

Jeg fandt dette skema som klassificerer forskellige komponenttyper: https://www.electrostatics.net/ESD_Guide/technical/ESD_sensitivity.htm

Hvis man i stedet drev armaturerne fra 2 faser ud af de 3, midtpunktsjordet <strong>efter amerikansk standard (2 x 115 V = 230 V, 180 grader faseforskudt)</strong>,</p>
<p>Har vi ikke 380V mellem to faser?

Nej, vi har 400 V :-) men læs lige hvad jeg skriver! Amerikanerne har 2 faser, som er forskudt 180 grader og har et jordet midtpunkt. Gjorde man det samme i Danmark, ville man i stedet for et asymmetrisk system med 0 og 230 V få 2 x 115 V, hvor man så til LED armaturer ikke ville benytte 0-lederen i midten. Det ville give en fin linjebalance.

Den danske 0-leder er efter min mening lidt af en upraktisk misforståelse. I Norge har man, så vidt jeg ved, 3 faser med 230 V mellem faserne og ingen 0. Det giver kun 133 V til jord og dermed mindre berøringsfare, og det er langt lettere at lave DC med rimelig lav forvrængning vha. en simpel 6-puls ensretning end at skulle bruge én fase og elektrolytkondensatorer. Desuden undgår man, at spændingen på en lavt belastet fase kan stige op mod 400 V i tilfælde af en 0-fejl, hvor 0-lederen trækkes hen mod den fase, som har den største belastning.

Der burde være nogle standarder for det her.

10 KV transientbeskyttelse giver ingen mening. Alm. ESD er nemt 10KV det skal alt elektronik kunne holde til! Det er mere interessant hvad max. strøm det kan holde det. Sæt en phoneix surge beskyttelse i indgangen, så er man godt på vej. De klare nemt 50KA. Koster vel ca. 500-1000 kr. Husk efter at have et ekstra filter til resten spændingen, der kan være omkring 1000 volt. Hvis det laves rigtige kan det holde til meget.

Hvis man i stedet drev armaturerne fra 2 faser ud af de 3, midtpunktsjordet efter amerikansk standard (2 x 115 V = 230 V, 180 grader faseforskudt),

Udfordringen med LED er, at selve LED chippen er meget sensitiv i forhold til ESD - nærmest ekstremt følsom hvis man sammeligner med en glødetråd eller en gas discharge lampe.

Esbjerg, der var første by med LED belysning havde samme erfaringer med LED belysning og tordenvejr. Så træk dog på deres erfaringer.

Hvorfor er det noget en lille myndighed som en kommune skal være eksperter i? Problemet må være det samme overalt, både indenlands og i udlandet. Der burde være nogle standarder for det her.

Esbjerg, der var første by med LED belysning havde samme erfaringer med LED belysning og tordenvejr. Så træk dog på deres erfaringer.

Den effekt kender jeg godt fra vindmøller.

Og den kendes fra fly, hvor ladningen fra en opladet sky kan sætte sig på flykroppen. For at undgå udladninger til atmosfæren nær flyets radioantenner, er de fleste fly udstyret med et antal static discharge wicks (corona spidser). Da de er spidse, bliver det elektriske felt større ude i spidsen, og derfor aflades statisk elektricitet først derfra.

Gadebelysning: Der er mange mulige løsninger, og flere er i brug. Min fornemmelse er, at problemet kommer, fordi producenter af traditionel belysning, ikke nødvendigvis er bekendt med, at man også skal tage hensyn til ESD i konstruktionen af LED belysning - det har jo i sagens natur ikke været et problem tidligere.

Paradokset er, at LED gadebelysning - eller anden følsom elektronik - får en elektrisk udladning i REGNVEJR, uden at der nødvendigvis har været torden. Alene opbygningen til et tordenvejr er nok

Mht. gadebelysning.. Hvis lampehuset er af metal, og glasset sidder på undersiden, så er problemet nok ikke så stort.. Specielt ikke hvis afstanden fra midten af glasset til metal kanten (evt. gitter), kan gøres kortere end afstanden til LED COB module. Ellers må man anvende electrostatic dissipative (ESD) glas eller polycarbonate.

Det er så et af de steder CO2-forureningen gør anvendelsen af ordet "er" tvivlsom.</p>
<p>En af de indiskutable effekter af klimaforandringerne er mere uvejr fremover og det skulle være utroligt mærkeligt om det ikke også betyder flere lynnedslag end vi plejer at se.

Hej Poul-Henning

Du har (desværre) ret:

November 15, 2014, nationalgeographic.com: Climate Change May Spark More Lightning Strikes, Igniting Wildfires: Citat: "... Current predictions of lightning frequency are based on the thickness of thunderclouds because observations show that taller clouds generate more lightning, says Romps. Scientists' equations make allowances for the fact that this increase in lightning is exponential, rather than a straight one-to-one relationship.The problem, says Romps, is that these estimates don't take into account the many physical factors that can produce lightning, such as how much moisture is in the air or the potential of a thundercloud to generate upward movement of air. ..."

November 13, 2014, phys.org: Lightning will increase by 50 percent with global warming, research says.

July 24 2018, hurriyetdailynews.com: Istanbul region hit by 43,388 lightning strikes: Citat: "... In total 43,388 flashes were observed in 24 hours as of 9 a.m. on July 24 especially in the northwestern provinces of Istanbul, Kocaeli, Edirne and Tekirdağ, according to the Turkish State Meteorological Service. ... The frequency of floods, storms, whirlwinds and droughts has been increasing due to global warming and climate change, said Chamber of Meteorological Engineers Vice President Ahmet Köse on July 24.“The severity and frequency of these kinds of matters have been increasing every year,” he told state-run Anadolu Agency.The number of rainy days in July this year has doubled from the 1981-2010 average of 4.3 days, he pointed. Köse also said the thickness of the cumulonimbus clouds, which cause strong thunderstorms, can reach to 12 kilometers. ..."

Jeg arbejder en del med EMC, EMP og ESD beskyttelse, og har gjort de gennem en årrække. Beskyttelse mod lyn er en ting, men beskyttelse mod tordenvejr kan være noget ganske andet. Fra et af de meget lærerige projekter fik jeg følgende viden med mig - en viden som måske kan komme nogen til hjælp.

Tordenvejr består jo af elektriske udladninger - enten mellem skyer eller mellem sky og jord. Årsagen er luftstrømmenes bevægelse mod hinanden, som - vi lærte det i skolen - førte til at skyerne blev opladet. I skolen stoppede historen om torden så her.

I virkeligheden betyder det, at en sky lades op, at hele skyen - dvs. de vanddråber som skyen består af, er ladet op. Bliver ladningen høj nok, kan der springe en gnist (lyn) og dermed aflades den til en anden sky eller jord.

Men hvis der ikke kommer nogen afladning - hvad så. Hvis skyen finder på at begynde at afgive regne, så er de vanddråber som falder stadig elektrisk ladet, og hvis de ikke rammer noget på vej ned, så aflades de - enkeltvis (så enkeltvis som det nu kan lade sig gøre) - når de rammer jorden. Det er er ingen som mærker noget til - andet end dråberne forstås.

MEN! hvis dråberne rammer en isolerende overflade, f.eks. af plastic eller andet isolerende materiale, så kan der ske det, at ladningen fra dråberne sætter sig på overfladen, mens vandet drypper videre uden, eller med meget mindre ladning.

Hvis den isolerende overflade f.eks. er glas / plastic foran en LED gadelampe, kan der opstå et problem. Ladningen på overfladen vil - efterhånden som den bygges op - forsøge at aflade via den korteste vej til jord. I nogen tilfælde vil det være gennem selve lysdioderne eller det PCB som de er monteret på.

Paradokset er, at LED gadebelysning - eller anden følsom elektronik - får en elektrisk udladning i REGNVEJR, uden at der nødvendigvis har været torden. Alene opbygningen til et tordenvejr er nok.

Jeg var involveret i et konkret projekt for en del år siden, hvor lige præcis ovenstående var årsag. Vi fandt først forklaringen efter at der gennem mange måneder var indsamlet rapporter op til tidspunktet for fejl. Alle var ens: Det var regnvejr, det var langvarigt, og der var som regel en lille smule bulder af torden langt væk. Ingen lyn hverken over eller ned til jord.

Udfordringen med LED er, at selve LED chippen er meget sensitiv i forhold til ESD - nærmest ekstremt følsom hvis man sammeligner med en glødetråd eller en gas discharge lampe. Derfor er lynsikring og jording af den elektriske installation i gadelyset kun en del af løsningen. Det skal også sikres, at der ikke kan ske ladningsopbygning og ESD fra amaturer osv. noget som en del producenter desværre ikke altid er klar over eller forstår konsekvensen af.

Jeg har ingen som helst kendskab til om ovenstående kan være medvirkende til problemerne i Kolding, men min erfaring er hermed videregivet.

Da et direkte lynnedslag er sjældent

Det er så et af de steder CO2-forureningen gør anvendelsen af ordet "er" tvivlsom.

En af de indiskutable effekter af klimaforandringerne er mere uvejr fremover og det skulle være utroligt mærkeligt om det ikke også betyder flere lynnedslag end vi plejer at se.

(Alm. kabler er ikke gode til frekvenser over 50kHz )

Det er så sandelig en sandhed med modifikationer. En balanceret 4-tråds forbindelse på standard "grønne" installationskabler med PE-baseret isolation, som f.eks. benyttes af den Max-i feltbus, som jeg linkede til i sidste indlæg, klarer sig mindst lige så godt som et koaksialkabel op i MHz området. Den begrænsende faktor for alle kabler er skineffekten, som betyder, at det er ledernes omkreds (gange skindybden), der betyder noget, og her er der to tykke ledere i parallel i en balanceret 4-tråds forbindelse, men kun én tynd og én tyk (skærmen) i et koaksialkabel.

Iøvrigt er impedansen af en balanceret 4-tråds forbindelse på standard 4x1,5-2,5 mm2 PEX installationskabler meget tæt på de samme 50 ohm som et koaksialkabel, og den kan derfor bruges til at føde balancerede antenner, men koster kun en brøkdel af tykke koaksialkabler, og så er der ingen skærm at bøvle med.

Hvorfor ikke bare forsyne med DC og spare en masse elektronik i armaturet?

Fordi DC over 20 V er problematisk ved store strømme - se https://www.youtube.com/watch?v=Zez2r1RPpWY . Lysbuerisikoen er til at håndtere i f.eks. sporvogne, letbaner og metroer, men er nok for problematisk i billige LED-armaturer. Desuden løser DC i sig selv heller ikke balanceproblemet.

Når det er sagt, går jeg stærkt ind for et 20 V DC net til fremtidens hus (se www.max-i.org ) - netop for bl.a. at undgå en masse dyr konverterelektronik, som er svær at genbruge og giver en vis brandrisiko - især i kineserkvalitet. 20 Vdc er dog for lidt til installationer over et par kW, hvor jeg til bygnings- og industrianvendelse (ikke gadebelysning i stor stil) satser på "mains-plus-dimming", som er en kombination af 20 Vdc og 230 Vac.

Det skulle ikke koste en herregård at installere surge protectors på amaturerne, så skulle de være sikret mod overspænding fra elnettet. Et andet problem med lyn, er EMP-stråling, der kan skade følsom elektronik og her skal printpladerne laves på sådan en måde, at der ikke opstår store spændingssstyrker i printet ved den EMP der ses ved lynnedslag.

Der skal beskyttes imod diferens mode, og common mode kobling. Ved et lynnedslag kan der sagtens opstå store spændinger mellem jordleder og struktur, også selvom det er potentialudlignet nogle meter væk. (Alm. kabler er ikke gode til frekvenser over 50kHz ) Billedet af det afbrændte print kunne være pga. store spændinger mellem ledere som er forbundet til printet, og den omliggende struktur. (Overslag gennem plast kabinet).

En bedre løsning vil være trykstøbt metal kabinet med jordleder forbundet direkte til kabinettet, og med overspændings beskyttelse komponenter på Fase og Nul ligeledes forbundet direkte til kabinet.

Hvorfor ikke bare forsyne med DC og spare en masse elektronik i armaturet?

Måske skulle man prøve at tænke alternativt?

Det største problem er formodentlig det asymetriske elnet med en 0-leder, der er mere eller mindre godt jordet, og så en faseleder, som har langt større impedans til jord. Når der så begynder at gå en lynstrøm i jorden og/eller i jordlederen, som inducerer strøm i de to forsyningsledere, omdanner denne asymmetri de forholdsvis uskadelige common-mode transienter til differential-mode, som så smadrer armaturerne.

Man prøver så at beskytte sig i de enkelte armaturer med f.eks. metaloxidvaristorer (MOV) og evt. common-mode chokes; men common-mode chokes har meget begrænset virkning over for de skadelige differential-mode transienter, og ofte er indgangen af ensretteren kapacitiv, og vil derfor belastes hårdt og måske destruktivt med en strøm på I = C x dV/dt, inden spændingen når så højt op, at den begrænses af varistorerne.

Generelt set er det langt bedre at prøve at lede lynstrømmen udenom end at prøve at slås mod lynet om at bestemme spændingsforskellen mellem de to forsyningsledere, hvilket giver voldsomme strømme, som alene ved induktion kan ødelægge følsom elektronik og også i det lange løb vil slide transientbeskyttelsen ned.

Hvis man i stedet drev armaturerne fra 2 faser ud af de 3, midtpunktsjordet efter amerikansk standard (2 x 115 V = 230 V, 180 grader faseforskudt), eller semibalanceret via en ballun (common-mode choke) efter 0-jordingen, var det formodentlig primært et spørgsmål om at gøre isolationen tilstrækkelig god. I tilfælde af en 0-leder kunne man så evt. jorde og transientbeskytte med jævne mellemrum via et balun-jording/MOV-balun netværk, så 0-lederen stadig har lav impedans til jord overfor 50 Hz, men ikke over for højfrekvent lynstrøm. Derved bliver der også en klar skelnen mellem 0-lederen og en egentlig beskyttelsesjord/lynlederjord, som skal forbindes direkte til jord og ikke skal forbindes til elektronikken eller ialtfald forbindes helt symmetrisk f.eks. via. 2 helt ens kondensatorer. Slår lynet så ned i et armatur, ledes det til jord via lysmasten og/eller beskyttelseslederen, og den inducerede lyntransient bliver ens på de to forsyningsledere, så differentialspændingen er tæt på 0. Er isolationen så overalt tilstrækkelig god til at forhindre gennemslag, vil alle LED-armaturer formodentlig overleve.

Surge protectors og EMP-beskyttelse
Det skulle ikke koste en herregård at installere surge protectors på amaturerne, så skulle de være sikret mod overspænding fra elnettet. Et andet problem med lyn, er EMP-stråling, der kan skade følsom elektronik og her skal printpladerne laves på sådan en måde, at der ikke opstår store spændingssstyrker i printet ved den EMP der ses ved lynnedslag.

Da et direkte lynnedslag er sjældent, så er også tvivlsomt, hvor meget det kan betale sig at ofre på ekstra beskyttelse, og det er tvivlsomt om det fungerer alligevel.

Jeg tror at problemet er ved tilslutningerne til kabel, og at det ikke er et EMP problem.

Det skulle ikke koste en herregård at installere surge protectors på amaturerne, så skulle de være sikret mod overspænding fra elnettet. Et andet problem med lyn, er EMP-stråling, der kan skade følsom elektronik og her skal printpladerne laves på sådan en måde, at der ikke opstår store spændingssstyrker i printet ved den EMP der ses ved lynnedslag.