摘要：随着近年城市建设规模的不断扩大，城市照明工程也得到了各级领导及广大市民的重视。但在施工及维护过程中经常遇到很多电涌和谐波的问题，且如果一个浪涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力或存在大量的谐波，则这个设备的寿命会大大缩短，甚至完全破坏。

  关键词：路灯供电系统  浪涌  谐波

 随着近年城市建设规模的不断扩大，对照明工程的要求也越来越高，我们在进行照明工程施工及设计过程中，就应该全方面考虑各种因素，科学设计，合理施工，确保照明工程设计规范、施工正确、运行顺畅。

 照明工程在施工及维护过程中经常遇到很多电涌和谐波的问题，其会缩短设备寿命，甚至完全破坏。这也让我们更加注重了路灯供电系统中浪涌和谐波问题的重要性。

 一、浪涌问题

 浪涌是微妙量级的异常大电流脉冲，它可使电子设备受到瞬态过电流、过电压的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高，元件的间距在减小，半导体的厚度在变薄，这使得电子设备受瞬态过电流、过电压破坏的可能性越来越大。如果一个浪涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。一项调查数据表明，在保修期内出现问题的电气产品中，有63％是由于浪涌造成的。而雷电是导致电涌最大的原因。

 但很多人对雷害特别是感应雷、雷电电磁脉冲的危害认识不足对浪涌危害认识存在三大误区：

 误区一：安装了避雷针，不会产生由雷电导致的浪涌危害

 避雷针采用的是引雷原理，是引雷针。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反而增加。内部设备遭感应雷危害的机会和程度随之增大，更容易对用电设备造成极大危害。同时避雷针只能防护免遭织机雷的破坏，没有对浪涌的防护作用。

 误区二：虽然处于雷电高发区，设备目前没有烧毁和击毁。即使有一些小的故障，也不会出现大问题。

 浪涌可以在不造成破坏的情况下导致设备故障或锁闭。数字电路中的小型浪涌可以造成数字脉冲错误，并锁闭操作系统，其所造成的后果却是非常严重的。

 误区三：浪涌防护只有在雷击的情况下才有意义

 雷击并不是产生浪涌的唯一来源。静电、不稳定的供电系统、感性负载的突然通断、大功率晶闸管系统的突然触发，都会产生交直流电压的瞬变和浪涌，对电路造成严重的影响，都可能导致数据失真、系统瘫痪、电器击毁等灾难性后果。

 以我市为例，我市每年都有数人因雷击伤亡，有不少楼寓和电器设备被雷击损坏，财产损失相当惊人。据不完全统计，2012年我市发生雷电安全事故20多起，已致10余人伤亡，损坏各类电子设备百余台，造成直接经济损失400多万元，其中路灯设备损失在15万元左右。所以抑制、吸收浪涌成为以后路灯工程设计与施工中应重视的一个问题。

 就路灯工程而言，特别是专用变压站供电的路灯工程来讲，电涌问题主要来自外部，也就是说主要是雷电原因。雷击对地闪电可能以两种途径作用在低压供电系统上：

 I直接雷击：雷电放电直接击中系统的部件，注入很大的脉冲电流。发生的概率相对较低。

 L间接雷击：雷电放电击中设备附近的大地，在电力线上感应中等程度的电流和电压。

 间接雷击和内部浪涌发生的概率较高，绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌的重点是对这部分能量的和抑制。

 电涌保护器是抑制电雷击，电气系统操作或静电等所产生的冲击电压，保护电子信息技术产品必不可少的器件。电涌保护器的防雷电是把因雷电感应而窜入电力线、信号传输线的高电压限制在一定的范围内，保证用电设备不被击穿。加装电涌保护器可把电器设备两端实际承受的电压限制在允许范围内，以起到保护设备的作用。

 对于路灯低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压（TVS）保护，最好采用分级保护的方式来完成。从供电系统的入口开始逐步进行浪涌能量的吸收，对瞬态过电压进行分阶段抑制。

 [第一道防线] 应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防浪涌保护器。我们称为CLASSI级电源防浪涌保护器（比如美国EFI公司的TBP、ISE、IBP等型号电源防浪涌保护器（简称SPD））。这些电源防浪涌保护器是专为承受雷电和感应雷击的大电流和高能量浪涌能量吸收而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。

 [第二道防线] 应该是安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电设备处的电源防浪涌保护器。这些SPD对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完美的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。一般的用户供电系统作到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了。

 [最后的防线] 可在用电设备内部电源部分使用一个内置式的电源防浪涌保护器，以达到完全消除微小瞬态的瞬态过电压的目的。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备，具备第三级的保护是必要的。同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

 二、谐波问题

 "谐波"一词起源于声学，后来才慢慢延伸成一个较为严谨的定义。一般在理想情况下，供电部门向用户提供具有单一恒定的工业频率和规定的系统标准称电压的电能，但在实际中供电电压的波形往往会偏离正弦波形而发生畸变，即产生谐波。

 谐波的危害十分严重，它会使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

 理想的公用电网提供的电压应该是单一而固定频率以及规定的电压幅值，一种干净的电源。仅仅在十年前，谐波还不能真正算作一个问题，因为它们的影响太小了。但是随着经济的发展，生活水平的提高，工作和生活设备中大量引入电力电子元件使得各部门的谐波情况非常严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，主要危害如下：

 1、使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了设备效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热而有可能导致发生火灾；

 2、谐波影响各种电器设备的正常工作，除引起附加损耗外，还使电容器《电力系统谐波》中统计，由于谐波而损坏的电气设备中，电容器约占40％:；

 3、谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。

 因此，抑制谐波特别是高次谐波将对提高照明质量和减少管理维护量有着重要意义。目前控制谐波的方法有很多，主要有无源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。

 （一） 无源滤波器也称LC滤波器，是传统的谐波补偿装置，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联，起滤波和无功补偿作用。

原理图1：

 （二） 有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，与谐波源并联或串联，用于补偿负荷引起的谐波电流和电压。

    原理图2：

 （三） 混合滤波器即无源和有源滤波器在一个系统中结合，这种新的滤波方式包含 两种滤波器的优点，适用范围广。

原理图3：

 在进行照明工程设计与施工中应高度重视以上电源问题，才能使照明设计更加完善，以后的照明设施更加便于维护，运行更加安全可靠，更好的为城市建设服务。