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為什么要安裝避雷器,各種保護設備為什么會跳閘?

2021-11-16 08:16:34

雷雨天氣時,安裝了電源避雷器的供電線路中,線路保護設備時常出現跳閘現象,特別是地處空曠地帶的供配電系統,更是頻繁地跳閘,嚴重的有設備被雷電擊穿損壞,給日常工作帶來諸多不便。由于各種原因,避雷器前端串聯的斷路器也經常發生動作,使避雷器失去保護作用。因此,有人埋怨避雷器成了擺設,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,結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體元件和空氣間隙組成,它們在實質上是一個限位開關,沒有雷電波來的時候它兩端處于開路狀態,對電源和信號沒有影響,當雷電波侵入并且超過某一定值時,它迅速成為通路狀態,把電壓箝制在一個安全范圍內,把雷電流大部分泄放入地。當雷電流過后,避雷器又恢復高阻狀態,保證后端設備安全正常地工作。


2、斷路器工作原理

微型斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統等組成。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,欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯。

當電路發生短路或嚴重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構動作,主觸點斷開主電路。當電路欠電壓時,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。

當發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,其二次側就有電流,該電流經過放大器放大后,通入開關脫扣線圈,使低壓斷路器發生跳閘,切除故障電路,避免發生觸電事故。


4、通過對線路中三種保護器工作原理的分析,我們可以總結出雷雨天氣時,裝有電源避雷器的線路中各種保護設備(含避雷器前端的保護設備)為什么跳閘的三個原因。

當電源避雷器前端串聯微型斷路器時

為了防止電源避雷器失效時,接地短路故障電流損壞設備,保障人身安全,防雷工程應用中常常在電源SPD前端串聯小型斷路器作為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串聯的內部或外部保護設備與供電電源斷路所形成,此時,供電電源的連續性在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備引起,那么電源供電將由于系統的后被保護而中斷。此時,供電系統受到保護,但是系統不再供電。

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備。


因此,優先保證供電的連續性還是優先保證過電壓保護的連續性,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,當通過避雷器的過電流持續時間過長,即在微秒級時間內電源避雷器還無法將雷電流全部泄放入地時,串聯在電源避雷器前端的保護設備會判斷為過流或短路故障,從而發生動作。此時,雖然保證了供電的連續性,但再發生過電壓時,無論是電氣裝置或是設備均得不到保護,而再次出現持續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下發生動作,導致系統供電中斷。


短路失效模式下:這種失效模式中,串聯在電源避雷器前端的保護設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備選擇的參數與避雷器的相關參數不一致時也會發生供電線路斷路器的動作,特別是避雷器前端的保護設備更容易發生動作,從而使避雷器的保護效能和供電的連續性降低。


當然,我們是不希望供電中斷這種情況發生的,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性。




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