Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Sådan kan LED-lamper sikres mod lynnedslag

Emner : Lys
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det var godt nok en hurtig varistor - hvor kan man købe sådanne ?
Men selv om den skulle virke så hurtigt, så har elektronikken i lampen nok allerede slået en s...

  • 1
  • 2

Epcaos har varistorer i programmet med 10 nSek responsetime og surge current 1 KA.
Anordningen vist paa tegningen virker daarligt da overspaendigsbeskyttelsen er forbundet med lange ledninger ( selvinduktion ), hvad hjaelper det at spaendingen i transientbeskyttelsen begraenses naar transienten allerede er loebet forbi og videre i lampekablet. Gnistgabet mellem N og PE holder kun N paa plads og varistoren har formodentlig en meget begraenset energioptagelse.
Electrosuisse i Fehraltdorf har i oevrigt et laboratorium, der kan udfoere tests op til 100 KA.

  • 4
  • 1

DEHNcord´en som vises, kan udover reagere på under 25 nSek, håndtere en total discharge current på 20kA.

Der er ingen problemer med selvinduktion, da lederne er tilpas korte, hvilket betyder restspændingen forbliver under 1,5 kV. LED-armaturer som bruges til gadelamper kan typisk håndtere 3-4kV, hvilket betyder de er rigeligt beskyttet.

Og til slut kan jeg da også reklamere med vores testlaboratorie hos DEHN i Neumarkt, som kan udføre test op til 400kA, hvis det skulle have interesse.

God weekend.

  • 4
  • 0

Af figuren ser man tydeligt, at der løber en strøm gennem træet. Men hvor gaar strømmen i .lysmasterne? Det er som bekendt strøm der ødelægger, ikke spænding,

  • 0
  • 0

Der skal som bekendt også være en spændingsforskel før der kan løbe en strøm. Det forholder sig sådan, at når et lyn slår ned i et punkt, så løber der en strøm fra nedslagsstedet og ud i jorden, hvor strømmen antages at fordeles cirkulært. Jorden har en vis modstand og ved en given lynstrøm stiger spændingen. Kaldes også et potentialebjerg. Da modstanden vokser med afstanden, så bliver spændingen dermed mindre på sin vej ud mod de 300 meter, der er angivet på tegningen. Hver mast står i jord og har berøring til denne og vil antage et potentiale, der er højere end de 230 Volt, der er på ledningerne. Når spændingensforskellen bliver større end det, som ledninger og lampen er testet til at kunne modstå, så sker der et overslag og der løber en transient strøm, der så vil løbe igennem elektronikken, hvis ikke den kan løbe andre veje. Det er her transientbeskyttelsen kommer ind, for den laver en midlertidig strømvej (bypasser strømmen), og sikrer samtidig, at spændingsforskellen ikke overstiger 1500 Volt. Det er skal elektronikken kunne holde til i op til 20 mikrosekunder. Når det hele er ovre, og hvis strømmen tilsammen ikke har været over 20 kiloampere, så vil også transientbeskyttelsen have overlevet og komme tilbage i sin normale tilstand igen samt være klar til at aflede en transiente strøm og begrænse overspændingen ved næste tordenvejr.
Lynstrømmen kan også på sin vej ud igennem jorden løbe nær nogle kabler, og så vil der blive induceret noget af strømmen over i kablerne og pga. selvinduktionen vil der opstå en transient overspæning på kablerne hen til en lysmast, hvor der vil opstå en for stor spændingsforskel imellem fase og nul samt i forhold til selve masten, så der vil ske et overslag og en ødelæggelse af kabler og elektronik, hvis ikke der findes en transientbeskyttelse.
God weekend.

  • 9
  • 0

Hvorfor laver man ikke gadebelysningen balanceret?

Problemerne opstår jo netop, fordi det traditionelle 230 V net er ubalanceret med en 0-leder og en lysmast, som har mere eller mindre fast i jorden. Når der så kommer en lyntransient, omdannes commonmode spændingen til differential mode, som så giver overspændingen på elektronikken, der får den til at brænde af. Problemet forstærkes yderligere af en evt. transientbeskyttelse til jord, som får differentialmode spændingen til at stige yderligere.

Hvis man i stedet drev gadebelysningen fra en 230 V transformator med jordet midtpunkt - nogenlunde som i det amerikanske net, hvor man skaber 2 x 115 V med modsat fase på denne måde - og sørgede for at kabler og lysmast var tilstrækkelig godt isoleret fra hinanden (>100 kV), ville selv en meget kraftig lyntransient bare give de samme spændinger på de to ledere, så elektronikken ikke ville se nogen overspænding. Det jordede 0-punkt skal selvfølgelig ikke føres med ud.

Traditionel transientbeskyttelse er den dårligst tænkelige løsning, for den er baseret på, at man prøver at holde en spænding under en vis maksimumsværdi. Det giver meget store transientstrømme, som igen kan inducere store strømme i andre ledere. Desuden slides varistorer ved brug. Det er meget bedre bare at lade transienten passere forbi og så isolere sig ud af problemet. De fleste isolationsmaterialer tåler over 100 kV/mm, så det er slet ikke noget problem at klare spændinger på over f.eks. 106 kV, som det worst-case, der er vist på grafen. Det kræver bare, at man har et isoleret låg over alle klemrækker og at man absolut ikke fører hverken jord eller nul med ind i klemrækken. Man må derimod gerne jorde lysmasten, hvilket også er nødvendigt af sikkerhedsmæssige hensyn.

  • 4
  • 1

PPS. Hvis man har 3 ledere til rådighed excl. evt. jordleder, som ikke benyttes, vil det smarteste være at trække alle 3 faser ud, så man på transformerstationen har en stjernekobling med jordet midtpunkt, som vist nok svarer til den måde, man gør det på i Norge. Derved kan man skabe en tilnærmet DC i LED-armaturerne ved bare at 6-puls-ensrette og kan dermed reducere den nødvendige kondensatorstørrelse ganske betydeligt, så man f.eks. kan anvende polypropylen pulskondensatorer i stedet for elektrolytkondensatorer og dermed opnå en meget højere pålidelighed og transienttolerance. Problemet med traditionel transientbeskyttelse af en switch-mode strømforsyning som i LED-armaturer er jo, at indgangen i strømforsyningen består af en ensretter og en kondensator, så selv om man parallelforbinder f.eks. en varistor, vil kondensatoren alligevel tage en meget stor del af pulsstrømmen.

6-puls ensretning overholder ikke helt kravene til power-factor; men da kravene er sat af hensyn til elselskabet, og gadebelysning hører ind under samme selskab, er det kun et spørgsmål om interne overvejelser. Der er ialtfald mange penge at spare og en stor mængde pålidelighed og lynsikkerhed at hente ved at gøre det på denne måde i stedet for den traditionelle.

  • 2
  • 1

Det kommer lidt bag på mig, at det ikke er et problem, som man har været opmærksom på at løse før man satte dem op..! ?

.. og det gælder både producenter og kommunale ingeniører ..! Tordenvejr, er jo ikke noget nyt..!?

  • 4
  • 0

Gadebelysningen har normalt sin egen leder, og der kunne fint anvendes DC, hvis alle lamperne er lavet til DC. Derved undgås lytten, og der kan nøjes med en kondensator, til at fjerne højfrekvensen.

Problemet med DC er lysbuedannelsen, som gør det meget svært at bryde spændinger over ca. 20 V - se https://www.youtube.com/watch?v=Zez2r1RPpWY - ganske illustrativt!

Et højspændt DC system med strømme, der er store nok til at drive gadebelysning, er i mine øjne urealistisk og vil være særdeles farligt under service. Derfor foreslog jeg i stedet AC med 6-puls ensretning, hvis man har ledere nok til det.

  • 2
  • 1

Det kommer lidt bag på mig, at det ikke er et problem, som man har været opmærksom på at løse før man satte dem op..! ?

.. og det gælder både producenter og kommunale ingeniører ..! Tordenvejr, er jo ikke noget nyt..!?

Ingeniørerne må ganske simpelt lære at tænke ud af boksen. Når forudsætningerne ændres, som det f.eks. er tilfældet med indførsel af LED belysning, er det også på tide at overveje, om den løsningsmetode, der var den mest hensigtsmæssige tidligere, også er det i det nye system.

Et eksempel fra en anden branche er det normale QWERTY tastatur. Det er primært skabt ud fra mekaniske forudsætninger, der ikke længere gælder for elektroniske tastaturer. Alligevel har man fortsat dette design, uden at ret mange har stillet spørgsmålstegn ved det hensigtsmæssige i det - se http://www.innovatic.dk/knowledg/HMI/keybo... .

  • 1
  • 1

Problemerne opstår jo netop, fordi det traditionelle 230 V net er ubalanceret med en 0-leder og en lysmast, som har mere eller mindre fast i jorden. Når der så kommer en lyntransient, omdannes commonmode spændingen til differential mode, som så giver overspændingen på elektronikken, der får den til at brænde af. Problemet forstærkes yderligere af en evt. transientbeskyttelse til jord, som får differentialmode spændingen til at stige yderligere.
Hvis man i stedet drev gadebelysningen fra en 230 V transformator med jordet midtpunkt - nogenlunde som i det amerikanske net, hvor man skaber 2 x 115 V med modsat fase på denne måde - og sørgede for at kabler og lysmast var tilstrækkelig godt isoleret fra hinanden (>100 kV), ville selv en meget kraftig lyntransient bare give de samme spændinger på de to ledere, så elektronikken ikke ville se nogen overspænding. Det jordede 0-punkt skal selvfølgelig ikke føres med ud.


Jeg tror ikke jeg helt forstår hvad du mener man kunne gøre anderledes?

I Danmark anvender vi et 3-faset net, hvor nulpunktet er jordet i transformerstationen. Det adskiller sig ikke specielt fra det amerikanske, hvor de anvender et 2-faset system, hvor nulpunktet er jordet i transformerstationen. Hvis man i det amerikanske system anvender 115 V spændingen, så bliver man nød til at føre det jordet nulpunkt med ud, på samme måde som man tager PEN-lederen med i Danmark.

Ved gadelys laver man ofte et 4-leder system (3 faser + PEN) og alle masterne er placeret i jord så der er en ordentlig jordforbindelse (samt masten er forbundet til PEN-lederen med en udligningsforbindelse). Hvis man vil undlade brug af HPFI i gadebelysningen, så skal de enkelte master være dobbeltisoleret. Dvs. man forsøger at isolerer sig ud af problemet, det er dog ikke muligt at lave en 100 kV isolering i et almindeligt armatur, uden at vi må nøjes med 1-2 armaturer i de mest velhavende kommuner.

Mener du at man skal bruge 400 V som forsyningsspænding, for at undgå at føre PEN ind i klemmerækken? Eller skal man i stedet gå over til et isoleret net (f.eks. en Delta-koblet transformer) som det norske hvor man har 3x230 V mellem faserne?

Jeg vil gerne se noget isoleringsmateriale med en isoleringsevne på 100 kV/mm, for det undre mig da at 10 kV kabler har 3,4 mm isolering omkring hver fase (prøvespænding 30 kV) og lavspændingskabler har typisk en isoleringstykkelse på lige under 1 mm (prøvespænding 2-4 kV)... Er der ikke et 0 for meget?

  • 1
  • 0

6-puls ensretning overholder ikke helt kravene til power-factor; men da kravene er sat af hensyn til elselskabet, og gadebelysning hører ind under samme selskab, er det kun et spørgsmål om interne overvejelser.


Det er kommunerne der ejer gadebelysningen og har ansvaret for at drive og vedligeholde dem. Mange steder er det udliciteret til et privat selskab, men det høre lovgivningsmæssigt ikke ind under netselskabet (selv om de to selskaber kan have stort set identiske navne og kan være en del af en samlet koncern). Det kunne lige så godt være en almindelig elforretning der vinder udliciteringen på drift og vedligehold af gadebelysningen...

  • 0
  • 0

I Danmark anvender vi et 3-faset net, hvor nulpunktet er jordet i transformerstationen. Det adskiller sig ikke specielt fra det amerikanske, hvor de anvender et 2-faset system, hvor nulpunktet er jordet i transformerstationen. Hvis man i det amerikanske system anvender 115 V spændingen, så bliver man nød til at føre det jordet nulpunkt med ud, på samme måde som man tager PEN-lederen med i Danmark.

Ved gadelys laver man ofte et 4-leder system (3 faser + PEN) og alle masterne er placeret i jord så der er en ordentlig jordforbindelse (samt masten er forbundet til PEN-lederen med en udligningsforbindelse). Hvis man vil undlade brug af HPFI i gadebelysningen, så skal de enkelte master være dobbeltisoleret. Dvs. man forsøger at isolerer sig ud af problemet, det er dog ikke muligt at lave en 100 kV isolering i et almindeligt armatur, uden at vi må nøjes med 1-2 armaturer i de mest velhavende kommuner.

Mener du at man skal bruge 400 V som forsyningsspænding, for at undgå at føre PEN ind i klemmerækken? Eller skal man i stedet gå over til et isoleret net (f.eks. en Delta-koblet transformer) som det norske hvor man har 3x230 V mellem faserne?

Nøgleordet er balance.

Da man jo ikke anvender 400 V på de enkelte LED armaturer, betyder det, at de er fødet mellem en PEN-leder med meget lav impedans til jord, og en faseleder, der som følge af selvinduktionen i transformeren har en høj AC-impedans. Når en (induceret) commonmode lyntransient rammer et sådant ubalanceret net, omdannes en del af spændingen til differentialmode, som kommer til at ligge over armaturets klemmer. Dette er stærkt uheldigt, for armaturet har som følge af ensretteren i LED strømforsyningen en meget lav impedans, hvilket bl.a. giver sig udtryk i en meget høj indkoblingsstrøm. En høj indkoblingsstrøm er imidlertid også kendetegnet ved en høj transientstrøm, der evt. kan ødelægge strømforsyningen - også selvom man anbringer en transientbeskyttelse over indgangsklemmerne i form af en varistor. Strømmen går den vej, hvor impedansen er lavest, og det vil for en transient med hurtig stigetid ofte være gennem indgangskondensatoren og først senere gennem varistoren.

Skal man gøre det balanceret uden at den ensrettede spænding i armaturet kommer over f.eks. 325 V svarende til en ensretning og filtrering af 230 Vac, skal man foruden en jording af transformatorens stjernemidtpunkt ned på en spænding mellem faserne på maksimalt 230 V og ikke 400 V svarende til at hver fase får en spænding på maksimalt 133 V i forhold til jord. 3 x 115 V kunne være et fornuftigt bud, som så vil blive 6-puls ensrettet til en maksimalværdi på 280 V.

Jeg vil gerne se noget isoleringsmateriale med en isoleringsevne på 100 kV/mm, for det undre mig da at 10 kV kabler har 3,4 mm isolering omkring hver fase (prøvespænding 30 kV) og lavspændingskabler har typisk en isoleringstykkelse på lige under 1 mm (prøvespænding 2-4 kV)... Er der ikke et 0 for meget?

Du må skelne mellem den isolationsevne, der kræves for at et kabel kan være belastet med en given spænding i lang tid, og så den isolationsevne, der kræves for at undgå gennemslag af en transient med en varighed på under 1 ms. Ét af de mest anvende isolationsmaterialer i moderne grønne kabler er PE, PEX og frame-retardant PE. Ifølge denne link: http://hypertextbook.com/facts/2009/Cherry... kan PE klare mellem 20 kV/m og 160 kV/m. Hvad der er realistisk i praksis for de anvendte kabler under transientforhold må komme an på en prøve (jeg skrev 100 kV/m); men med en passende isolationstykkelse burde det dog være realistisk at lave en isolation, der meget kortvarigt kan holde til 100 kV, uden at det koster særlig meget.

  • 1
  • 1

Det er kommunerne der ejer gadebelysningen og har ansvaret for at drive og vedligeholde dem. Mange steder er det udliciteret til et privat selskab, men det høre lovgivningsmæssigt ikke ind under netselskabet (selv om de to selskaber kan have stort set identiske navne og kan være en del af en samlet koncern). Det kunne lige så godt være en almindelig elforretning der vinder udliciteringen på drift og vedligehold af gadebelysningen...

Rigtigt; men en almindelig elforretning får ikke lov til at bestemme, hvordan nettet skal opkobles eller udformes.

I tidligere tider benyttede man ofte uregulerede strømforsyninger med 6-puls ensretter til f.eks. industriautomation. Det er en simpel og særdeles pålidelig løsning, der tåler næsten hvad som helst med hensyn til transienter. I vore dage betyder kravene til power-factor imidlertid, at denne løsning ikke længere må benyttes. Det er imidlertid kun et spørgsmål om hvilken power-factor, man vil acceptere i nettet, og LED belysning er heller ikke uden ulemper med hensyn til forsyningen. Godt nok kan man let skabe en meget fin power-factor; men til gengæld har man en langt højere indkoblingsstrøm, end man ville have med en 6-puls ensretter.

  • 1
  • 1

John jeg har ikke erfaring med master af kulfiber, men jeg ved så meget, at kulfiber er ledende og derved kan blive løftet med op i potentiale, Selvom det yderste måske er isoleret lidt fra jorden, så vil der være en vis kapacitet (kondensator virkning) imellem jord og det ledende i masten, så der bliver en spændingsforskel, der risikerer at overstige det isolations-niveau, som driver og LED er designet til at kunne modstå. De fleste drivere modstår i dag som standard max. 6 kV, og enkelte går op til 10 kV, men det svarer også kun til transientbeskyttelse (SPD) Type 3, hvor FABA og SIK foreskriver mindst SPD Type 2, der bringer transiente overspændinger fra helt oppe fra 40 kV ned til under 1,5 kV ved at aflede den transiente strøm på op til totalt 20 kA fra fase til nul og PE i 8/20 mikrosekunder. Den typiske reaktionstid på varistor i SPD er 25 ns og for gnistgabet imellem nul og PE er reaktionstiden typisk 100 ns. En godkendt SPD er testet iht. standarden IEC/EN 61643-11 og stemplet som Type 2. En SPD Type 3 bringe overspændinger på 10 kV ned til under 1,5 kV men tåler væsentlig mindre strøm på typisk kun 3 kA og er derfor ikke bygget til det barske miljø for udendørs installationer men kun som supplerende beskyttelse, når der foran sidder en Type 2. Spørg evt. hos DESITEK A/S, hvis du ønsker nærmere information om lyn- og transientbeskyttelse.

  • 0
  • 0