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为什么要安装避雷器,各种保护设备为什么会跳闸?

2021-11-16 08:16:34

雷雨天气时,安装了电源避雷器的供电线路中,线路保护设备时常出现跳闸现象,特别是地处空旷地带的供配电系统,更是频繁地跳闸,严重的有设备被雷电击穿损坏,给日常工作带来诸多不便。由于各种原因,避雷器前端串联的断路器也经常发生动作,使避雷器失去保护作用。因此,有人埋怨避雷器成了摆设,根本不起作用。

本文将从解释避雷器的在供电线路中的作用和断路器、漏电断路器的工作性质,结合实际笔者在工作中遇到的跳闸情况,分析安装了避雷器的线路中各种保护设备跳闸的原因。


1、各种保护器的工作原理

电涌保护器俗称避雷器。低压配电线路中的避雷器主要由半导体元件和空气间隙组成,它们在实质上是一个限位开关,没有雷电波来的时候它两端处于开路状态,对电源和信号没有影响,当雷电波侵入并且超过某一定值时,它迅速成为通路状态,把电压箝制在一个安全范围内,把雷电流大部分泄放入地。当雷电流过后,避雷器又恢复高阻状态,保证后端设备安全正常地工作。


2、断路器工作原理

微型断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。其主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后,自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联,欠电压脱扣器的线圈和电源并联。

当电路发生短路或严重过载时,过电流脱扣器的衔铁吸合,使自由脱扣机构动作,主触点断开主电路。当电路欠电压时,欠电压脱扣器的衔铁释放,也使自由脱扣机构动作。


3、漏电断路器工作原理

漏电断路器由零序电流互感器TAN、放大器A和压低断路器等三部分组成。设备正常工作时,电路三相电流对称,三相电流向量和为零,因此零序电流互感器的铁心中没有磁通,不动作。

当发生漏电和单相接地故障时,由于电路三相电流的向量和不为零,零序电流互感器的铁心中就有零序磁通,其二次侧就有电流,该电流经过放大器放大后,通入开关脱扣线圈,使低压断路器发生跳闸,切除故障电路,避免发生触电事故。


4、通过对线路中三种保护器工作原理的分析,我们可以总结出雷雨天气时,装有电源避雷器的线路中各种保护设备(含避雷器前端的保护设备)为什么跳闸的三个原因。

当电源避雷器前端串联微型断路器时

为了防止电源避雷器失效时,接地短路故障电流损坏设备,保障人身安全,防雷工程应用中常常在电源SPD前端串联小型断路器作为SPD的前端保护装置。

电源避雷器的失效模式可以分为两类:开路失效模式和短路失效模式。

a开路失效模式:由于SPD本身的非线性元件形成或由与SPD串联的内部或外部保护设备与供电电源断路所形成,此时,供电电源的连续性在SPD失效的情况下被保证,b短路失效模式:由于SPD本身引起或由一附加设备引起,那么电源供电将由于系统的后被保护而中断。此时,供电系统受到保护,但是系统不再供电。

PD为电涌保护器的过流保护装置;避雷器为电涌保护器;E/I为被电涌保护器保护的电气装置或设备。


因此,优先保证供电的连续性还是优先保证过电压保护的连续性,这取决于电源避雷器失效时,断开电源避雷器的前端保护装置所安装的位置。


开路失效模式下,当通过避雷器的过电流持续时间过长,即在微秒级时间内电源避雷器还无法将雷电流全部泄放入地时,串联在电源避雷器前端的保护设备会判断为过流或短路故障,从而发生动作。此时,虽然保证了供电的连续性,但再发生过电压时,无论是电气装置或是设备均得不到保护,而再次出现持续的过电流会使供电线路中的断路器,特别是安装在总配电处的断路器会在过压的状态下发生动作,导致系统供电中断。


短路失效模式下:这种失效模式中,串联在电源避雷器前端的保护设备会在判断为过流或短路故障时使供电线路中的断路器直接动作。


在上述两种失效模式中,如果电源避雷器前端的保护设备选择的参数与避雷器的相关参数不一致时也会发生供电线路断路器的动作,特别是避雷器前端的保护设备更容易发生动作,从而使避雷器的保护效能和供电的连续性降低。


当然,我们是不希望供电中断这种情况发生的,因此,在防雷工程中常常采用开路失效模式的接线法。


除避雷器的失效模式外,避雷器的安装工艺、安装位置也会影响到雷雨天气时线路供电的连续性。




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