雷雨天氣時,安裝了電源避雷器的供電線路中,線路保護設(shè)備時常出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,特別是地處空曠地帶的供配電系統(tǒng),更是頻繁地跳閘,嚴(yán)重的有設(shè)備被雷電擊穿損壞,給日常工作帶來諸多不便。由于各種原因,避雷器前端串聯(lián)的斷路器也經(jīng)常發(fā)生動作,使避雷器失去保護作用。因此,有人埋怨避雷器成了擺設(shè),根本不起作用。
本文將從解釋避雷器的在供電線路中的作用和斷路器、漏電斷路器的工作性質(zhì),結(jié)合實際筆者在工作中遇到的跳閘情況,分析安裝了避雷器的線路中各種保護設(shè)備跳閘的原因。
1、各種保護器的工作原理
電涌保護器俗稱避雷器。低壓配電線路中的避雷器主要由半導(dǎo)體元件和空氣間隙組成,它們在實質(zhì)上是一個限位開關(guān),沒有雷電波來的時候它兩端處于開路狀態(tài),對電源和信號沒有影響,當(dāng)雷電波侵入并且超過某一定值時,它迅速成為通路狀態(tài),把電壓箝制在一個安全范圍內(nèi),把雷電流大部分泄放入地。當(dāng)雷電流過后,避雷器又恢復(fù)高阻狀態(tài),保證后端設(shè)備安全正常地工作。
2、斷路器工作原理
微型斷路器由操作機構(gòu)、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統(tǒng)等組成。其主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合后,自由脫扣機構(gòu)將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián),欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。
當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構(gòu)動作,主觸點斷開主電路。當(dāng)電路欠電壓時,欠電壓脫扣器的銜鐵釋放,也使自由脫扣機構(gòu)動作。
3、漏電斷路器工作原理
漏電斷路器由零序電流互感器TAN、放大器A和壓低斷路器等三部分組成。設(shè)備正常工作時,電路三相電流對稱,三相電流向量和為零,因此零序電流互感器的鐵心中沒有磁通,不動作。
當(dāng)發(fā)生漏電和單相接地故障時,由于電路三相電流的向量和不為零,零序電流互感器的鐵心中就有零序磁通,其二次側(cè)就有電流,該電流經(jīng)過放大器放大后,通入開關(guān)脫扣線圈,使低壓斷路器發(fā)生跳閘,切除故障電路,避免發(fā)生觸電事故。
4、通過對線路中三種保護器工作原理的分析,我們可以總結(jié)出雷雨天氣時,裝有電源避雷器的線路中各種保護設(shè)備(含避雷器前端的保護設(shè)備)為什么跳閘的三個原因。
當(dāng)電源避雷器前端串聯(lián)微型斷路器時
為了防止電源避雷器失效時,接地短路故障電流損壞設(shè)備,保障人身安全,防雷工程應(yīng)用中常常在電源SPD前端串聯(lián)小型斷路器作為SPD的前端保護裝置。
電源避雷器的失效模式可以分為兩類:開路失效模式和短路失效模式。
a開路失效模式:由于SPD本身的非線性元件形成或由與SPD串聯(lián)的內(nèi)部或外部保護設(shè)備與供電電源斷路所形成,此時,供電電源的連續(xù)性在SPD失效的情況下被保證,b短路失效模式:由于SPD本身引起或由一附加設(shè)備引起,那么電源供電將由于系統(tǒng)的后被保護而中斷。此時,供電系統(tǒng)受到保護,但是系統(tǒng)不再供電。
PD為電涌保護器的過流保護裝置;避雷器為電涌保護器;E/I為被電涌保護器保護的電氣裝置或設(shè)備。
因此,優(yōu)先保證供電的連續(xù)性還是優(yōu)先保證過電壓保護的連續(xù)性,這取決于電源避雷器失效時,斷開電源避雷器的前端保護裝置所安裝的位置。
開路失效模式下,當(dāng)通過避雷器的過電流持續(xù)時間過長,即在微秒級時間內(nèi)電源避雷器還無法將雷電流全部泄放入地時,串聯(lián)在電源避雷器前端的保護設(shè)備會判斷為過流或短路故障,從而發(fā)生動作。此時,雖然保證了供電的連續(xù)性,但再發(fā)生過電壓時,無論是電氣裝置或是設(shè)備均得不到保護,而再次出現(xiàn)持續(xù)的過電流會使供電線路中的斷路器,特別是安裝在總配電處的斷路器會在過壓的狀態(tài)下發(fā)生動作,導(dǎo)致系統(tǒng)供電中斷。
短路失效模式下:這種失效模式中,串聯(lián)在電源避雷器前端的保護設(shè)備會在判斷為過流或短路故障時使供電線路中的斷路器直接動作。
在上述兩種失效模式中,如果電源避雷器前端的保護設(shè)備選擇的參數(shù)與避雷器的相關(guān)參數(shù)不一致時也會發(fā)生供電線路斷路器的動作,特別是避雷器前端的保護設(shè)備更容易發(fā)生動作,從而使避雷器的保護效能和供電的連續(xù)性降低。
當(dāng)然,我們是不希望供電中斷這種情況發(fā)生的,因此,在防雷工程中常常采用開路失效模式的接線法。
除避雷器的失效模式外,避雷器的安裝工藝、安裝位置也會影響到雷雨天氣時線路供電的連續(xù)性。
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