电涌保护器(SPD)是取代低压避雷器的理想保护器

黎日辉

摘要：文中根据作者结合工程实例，对电子表经常在雷雨季节烧毁进行了分析总结，并提出了一些相关问题及改善措施，供大家参考。

关键詞：电力线路;雷电入侵;低压避雷器;电涌保护器

中图分类号：TU857

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）01-0081-03

0引言

根据南方电网“十三五”营销技改与电能计量规划，在十三五期间，全网实现对直供直管区域内所有用户的“全覆盖、全采集、全费控”。低压用户集中抄表系统是将计算机系统、现代电子、通信网络技术综合运用的自动化系统，集中抄表系统通过对就地居民用户计量表计数据准确、可靠、完整、及时采集和进行统计分析，可以有效、全面地反映低压用户电量使用情况及分析配变的线损，为电力营销服务提供可靠技术保证。

1故障现象及原因

为实现这一目标，鹤山市供电局已将全市内25万低压用电户的电表更换为智能电子表，随着大量的电子表投入运行，减轻了抄表人员的工作量，但同时在雷雨季节，据供电局营销中心反映，在雷击多发区很多智能电子表出现下线，不能读数的现象，经查大部分电子表有烧毁现象。经过现场查勘及分析，出现烧坏电子表的台区都没有安装低压避雷器或安装旧式的金属氧化物避雷器，不能很好的阻止电浪涌雷击。

电力线路是雷电流侵入电子设备的重要渠道，其表现方式主要为雷电过电压，由于电力系统内的设备或构筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，对电子表而言，一旦遭受雷电流入侵，低耐压水平的电子表很轻易被击坏。所以，对雷电波侵入的防护应予足够的重视，要解决电浪涌雷击，必须采用电涌保护技术。

2技术分析

2.1建议380V的线路使用220V的避雷器

经检查，上述出现电子表烧坏的台区的变压器低压侧上用的避雷器是二次避雷器YHW-0.5/2.6，建议380V的线路使用220V的避雷器。上面提到当发生雷电流入侵时产生雷电过电压，即会提高线路的电压。YHW-0.5/2.6避雷器残压水平是2600V，如果雷电压在2000V以下的话，此时避雷器未达到泄压水平，产生的雷电压就要会直接施压于低压设备，如设备耐压水平过低的话就会发生烧毁。220V避雷器正常对地运行的电压分别是220V，最高运行电压为280V，泄压为1000V;而380V避雷器正常对地运行的电压分别是420V，最高的运行电压是456V，泄压为2000V。无论是220V或380V的电器设备，当雷电压达到3000V时是不会损坏的，但当雷电压为2000V时对于变压器及电器设备为220V的电子产品是极端危险的，所以泄压水平选择泄压水平1000V要比泄压水平2000V好得多，因为380V的避雷器不能释放2000V以下的过电压。所以应该选择220V的避雷器。

2.2低压避雷器不宜继续投入使用

现安装的旧式的金属氧化物避雷器保护特性差，通流能力低，不宜继续投入使用。

首先，由于氧化锌阀片制造工艺水平落后，热稳定性差，为满足额定电压和持续运行电压的要求以及为降低运行中自爆率的考虑，将用于220V、380V的低压避雷器直流1mA参考电压值定得相当高，U1mA分别为不小于0.6kV和1.2kV。高的U1mA导致高的雷电冲击电流残压分别为1.3kV和2.6kV，而实际运行表明，通过正、反变换引起的过电压会使变压器绝缘破坏。低压避雷器的保护特性差，致冲击绝缘耐受电压较低的电器装置得不到可靠的保护。

其次，因受制于落后的制造工艺水平和被保护对象的重要性（含经济价值）相对较低以及当时的使用环境考虑，220V、380V低压避雷器的通流能力定为：标称放电电流In（8/20μs）1.5kA，最大放电电流Imax（8/20μs）5kA，长持续时间冲击电流耐受方波2000μs50A。随着供用电的发展，当前配电变压器已有相当数量置于室内或箱式变电站中，电器设备置于有外部防雷装置（避雷针）保护的建筑物内，鉴于被保护设备所置环境的改变，雷电入侵、传输通道的电流分配也随着变化，使分配于每相低压避雷器的通流能力要求几乎成10倍的增加。令低压避雷器不可能承受如此之大电流而损坏、失效，低压避雷器原定低的通流能力，已是自身难保，进一步提高对通流能力的要求，更使得电器设备得不到可靠的保护。

由上可见，低压避雷器保护特性差，通流能力低与实际应达到的参数要求差距甚大。当前，需保护的对象对保护器的性能提出了更严、更高的要求，据此，按现行低压避雷器参数生产的低压避雷器不宜继续投入使用。

2.3电涌保护器（SPD）的技术要点

电涌保护器（SPD）是在电路中吸收、消耗或转换电涌电流能量，从而限制和吸收瞬态电压，是一种新型的防雷击电磁脉冲保护器。SPD在正常的情况下处于高电阻状态，保证电源正常供电;当电网因雷击或操作过电压原因导致电力线路出现电涌过电压时，SPD立即在纳秒级的时间内迅速导通，将该电涌电流能量引入大地，从而保护了电网上的用电设备。待该电涌过电压通过SPD且消失后，SPD迅速恢复为高电阻状态，从而不影响电网的正常供电。适用于交流50Hz，额定电压220V/400V的配电系统和直流110V、220V系统的电涌保护。

电涌保护器（SPD）是采用氧化物压敏电阻芯片，比低压避雷器响应快，防雷效果好等特点。在电力线路正常运行状态下，SPD对地呈开路状态，对系统及用电设备的正常运行没有任何影响。当电力线路受雷电冲击波侵入而形成瞬间过压时，SPD在短时间内迅速对地导通，将雷电流泄放入大地，过电压被控制在用电设备可以承受的安全电压范围内，使被保护的电子设备及其他用电设备免遭高压浪涌的冲击，确保安全。当雷电流过后，SPD又迅速恢复高阻状态，电力系统恢复正常输电，从而使设备正常运行。

2.4低压避雷器与电涌保护器（SPD）性能比较

低压避雷器与电涌保护器（SPD）性能比较见表1。

由表1可以看出，SPD通流能力高：标称放电电流或最大放电电流，可选从5kA起至数十千安，远比220、380V低压避雷器通流能力高。SPD残压低：a）Uc385的SPD在1.5kA下的残压1.0kV远低于380V低压避雷器在能1.5kA下的残压2.6kV。b）Uc385的SpD在5kA下的残压≤1.2kV也比用于220V的低压避雷器在1.5kA下的残压1.3kV低。c）Uc275的SPD在1.5kA下残压只有0.8kV，3.0kA下残压也只有1.0kV。

据上所述，选用SPD的In可从低压避雷器In=1.5kA，提高至5kA或10kA，让SPD进入标称放电电流5kA、10kA等级行列。选用Uc385的SPD可取代380V、220V低压避雷器。当选用Uc385、275的SPD当电流为1.5kV时残压分别为小于1.0kV和0.8kV，对绝缘耐受不低于1000V的電器装置均具有保护功能，特别是Uc275的SPD具有良好的保护特性。

SPD分电压开关型和电压限制型：电压开关型即没有电涌时呈高阻抗，有电涌电压时能立即转变为低阻抗的SPD。应用于第一级保护，即电力系统的站用变压器低压侧至交流配电屏之间。电压限制型即没有电涌时具有高的阻抗，随着电涌电流和电压的上升，其阻抗将连续地减小的SPD。常用的非性元件为金属氧化物压敏电阻和瞬态抑制二极管。应用于第二、第三、第四级保护。SPD的安装位置及选型如下表2所示。

3实际应用

为避免电子表在雷雨季节时烧毁造成电表损坏、人力浪费、电量损失，经过全市调查和统计分析，我们选择发生雷击次数较多的宅梧镇、双合镇的30个农村台区。这30个台区共安装了1633只电子表，在2016年共被雷击毁的电子表为59只，比例为3.6%。为此，在2017年雷雨季节来临前我们试点安装了45个低压侧电源电涌保护器，对台区的总表及用户电子表进行保护，经过近一年的投入运行，未有发生电子表因雷击而烧毁现象，效果明显。这里需特别注意的是在安装接地网时要将高、低压地网独立分开，地线接地电阻≤4Ω，因为当雷击时高压线路侧高压避雷器对地泄入雷电流时会产生很高的残压，此残压对低压端的SPD造成很高的电位差，这个电位差严重时会损坏低压SPD。

4结束语

雷电灾难被联合国确定为世界最严重的十大自然灾难之一。随着经济建设的迅猛发展，人类进入了电子时代，电网公司加大农村电网改造，更新换代大量计量准确、防窃电、功耗低等优点的智能电子表，电子设备对雷电流入侵特别敏感，因而对防雷这一课题也提出了更高的要求。实践证实，安装性能良好的电涌保护器作为防雷系统可以防患于未然，成为现代配网建设不可缺少的安全保障。

参考文献

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