Качество электроэнергии - скрытая угроза для промышленного светодиодного освещения

Энергоэффективное светодиодное освещение в промышленности постепенно заменяет старые типы осветительных приборов. Однако в некоторых случаях компании сталкиваются с постоянными поломками новых дорогостоящих ламп. Причина этого — малоизвестные проблемы с качеством электроэнергии.

Качество электроэнергии и светодиодное освещение

Преимущества светодиодов и неприятные сюрпризы

Когда предприятие рассматривает переход на светодиодные (LED) светильники, обычно на первом месте рассматриваются высокие характеристики светодиодов. Например, по сравнению с газоразрядными лампами высокой интенсивности (HID), светодиоды не содержат токсичных веществ, мгновенное включение, возможность регулирования яркости и срок службы не 1-2 года, а в среднем пять лет.

Потребление электроэнергии HID и LED-лампами
Потребление электроэнергии HID и LED-лампами

Светодиодное освещение действительно имеет все вышеперечисленные достоинства. Но в некоторых случаях, заменив тысячи ламп в производственных цехах, теплицах, складах и т. д., компания сталкивается с каскадом поломок светодиодных светильников, которые не отработали даже треть положенного срока. В ряде случаев светодиоды выходят из строя в срок от одного месяца до двух лет после начала эксплуатации. Хуже, когда лавинообразный рост отказов ламп происходит в течение года после завершения пятилетнего гарантийного срока.

Наиболее частая поломка LED-светильников — это выход из строя драйверов
Наиболее частая поломка LED-светильников — это выход из строя драйверов

В большинстве случаев поставщики меняют драйверы светодиодов (электронные блоки управления питанием LED-ламп). Но если ламп несколько тысяч, то ремонт обойдется слишком дорого и потребует много времени. Не говоря уже об остановке производства в случае, когда продолжение работы без освещения невозможно. В таких случаях убытки могут достигать сотни миллионов рублей. Очевидно, это не тот результат, которого ожидали руководители предприятия, переходя на новый тип надежного и экономически эффективного LED-освещения.

Новые лампы над старыми проблемами

Вернуть старые HID-лампы в большинстве случаев будет во много раз дороже, чем починить светодиодную систему. К тому же нет смысла отказываться от преимуществ LED. Необходимо лишь решить проблему с качеством электроэнергии, которое для светодиодов должно быть более высоким, как и для другого современного оборудования. Яркие лампы HID используют электромагнитный балласт из меди и железа и могут выдержать практически любые помехи в электросети. Чаще они выходят из строя из-за неправильного теплового режима работы, чем из-за плохого качества энергии. Поэтому линиям питания HID-освещения часто не уделяют особого внимания. В настоящее время большинство производителей LED предлагают мощные промышленные светильники, работающие под напряжением до 480 В переменного тока. К сожалению, зачастую производители не учитывают особенности промышленного использования светильников, опираясь лишь на опыт в области уличного освещения. В результате, драйверы LED проектируются для защиты от скачков напряжения и обычно оснащаются устройствами защиты от перенапряжений, рассчитанными на 10 кВ при 10/20 кА.

В случае использования промышленного светодиодного освещения  возникают более сложные проблемы с качеством электроэнергии. На производстве существует множество потребителей с нелинейной нагрузкой, например, регулируемые приводы (ШИМ/ЧИМ) или асинхронные двигатели, потребляющие большие пусковые токи. Эти устройства создают в питающей сети значительный уровень помех в широком диапазоне частот и способны значительно ухудшить качество энергии во всех уровнях, высоких и низких частотах. Помехи создают также переключения контакторов.

Наглядная разница яркости HID и LED ламп
Наглядная разница яркости HID и LED ламп

В общем спектре помех присутствуют интергармоники. В европейские технические требования по качеству электроэнергии понятие интергармоники было включено в 1994 г. Это явление приводит к сбоям в работе детекторов перехода через ноль, например, в устройствах регулирования яркости светодиодных светильников. Чаще всего, источником интергармоник становятся изношенные электродвигатели, сварочные аппараты, индукционные печи и другое оборудование. В отдельных случаях к поломке светодиодных светильников приводят периодические кратковременные аномалии в электросети. На рисунке 3 виден суточный циклический график напряжения фаз и нейтрали промышленной электросети. В разные периоды времени было зафиксировано резкое падение на разных фазах.

Данные мониторинга напряжения на предприятии, где произошла поломка светодиодного освещения
Данные мониторинга напряжения на предприятии, где произошла поломка светодиодного освещения

Ошибкой является использование лишь общих параметров мониторинга качества электроэнергии и отсутствие данных о явлениях, которые могут объяснить причину поломки драйверов светодиодов. В итоге короткие переходные процессы, приводящие к скачкам  напряжения, выпадают из поля зрения .

Решение проблемы: правильный мониторинг

В большинстве случаев правильный мониторинг качества электроэнергии позволяет своевременно выявить проблему и предотвратить поломку дорогостоящего светодиодного освещения. Однако для этого иногда необходимо обновить оборудование для мониторинга электросети. Дело в том, что старые приборы и программное обеспечение могут «игнорировать» важные сигналы, такие как аномалии гармоник и мерцания.

Необходимы анализаторы качества энергии, соответствующие межгосударственному стандарту IEC 61000-4-7:2009. В России этот стандарт с некоторыми изменениями называется ГОСТ 30804.4.7-2013 «Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств». Он был принят в 2014 г. и учитывает современные требования к электронике и качеству энергии. Также в нем разнесены понятия гармоники, интергармоник и других спектральных составляющих от 2 кГц до 9 кГц.

Таким образом, главный специалист предприятия должен прежде всего документировать самые мощные, а также нелинейные нагрузки, работающие на линиях освещения. Например, большинство линий 480 В соединены вместе через общий переключатель на распределительном устройстве. Возможно, на предприятии имеется больше одной линии 480 В, но в любом случае необходимо знать, какие типы помех присутствуют на каждой линии, к которой будет подключаться LED-освещение. Необходимо выявить возможные ошибки в разводке фаз и нейтрали, правильно спроектировать и построить систему заземления, которая должна иметь низкий импеданс и выдерживать высокочастотные помехи.

Тщательный мониторинг качества энергии с помощью современных приборов является неотъемлемой частью надежного функционирования систем светодиодного освещения. Мониторинг должен проводиться до установки, непосредственно после, а также регулярно повторяться с длительными месячными периодами замеров для выявления всех возможных аномалий электросети.

В настоящее время подобные процедуры легко выполняются с помощью совершенных приборов для тестирования качества электроэнергии. Например, анализатор Fluke 1738 способен регистрировать более 500 параметров качества электроэнергии, включая уровни гармоник, скачки напряжения и искажения формы тока, которые могут привести к поломке драйверов светодиодных светильников.

 Анализатор Fluke 1738
Анализатор Fluke 1738

 

Правильное использование подобных приборов позволяет сохранить дорогостоящее оборудование и максимально эффективно использовать инвестиции в энергоэффективное светодиодное освещение.

Если вам нужна профессиональная консультация по анализу качества электроэнергии, просто отправьте нам сообщение!


 


Заказать звонок

- Email
- Confirm
Имя *
Телефон *
Комментарий
Согласие на отправку персональных данных *

* - Обязательное для заполнения