电气系统中电涌保护器的检测及技术参数分析

电气系统中电涌保护器的检测及技术参数分析

杨志霞

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摘要：雷电产生于强对流天气（雷暴）之中，是伴有闪电和雷鸣的放电现象，具有电流强度大、电压值高、强电磁辐射等特征。随着我国经济水平的不断提高，信息技术得以快速发展，智能化设备越来越多的应用到各行各业以及民用家庭中，而雷电引起的危害也显著增加，产生的社会影响也越来越大，对电气以及电子设备的保护也越来越引起人们的重视，因此为了将雷电造成的损失降低，除应做好建筑物的外部防雷措施以外，还应做好内部防雷措施，包括屏蔽、等电位联结、合理布线以及装设电涌保护器。本文主要分析电气系统中电涌保护器的检测及技术参数分析。

关键词：电气系统；电涌保护器；防雷

引言

在防雷检测工作中，对电涌保护器的检测是防雷检测中的一个工作重点，对检测中已经存在安全隐患的电涌保护器应及时给受检单位提出并要求受检单位及时整改，防止造成更大的经济损失。

1、电涌保护器（SPD）的类别

①开关型SPD：为间隙放电型器件，当无电涌时，SPD呈现出高阻的状态，当有电涌电压出现时，SPD就突然呈现低阻抗的特性；其雷电能量泻放能力大，主要作用是泄放雷电能量，并且具有不连续的电压、电流特性。②限压型SPD：当无电涌时，SPD呈现出高阻的状态，但随着雷电流的侵入，其电涌的电压和电流的增加，SPD的阻抗则连续变小，最后呈现出+低阻抗的状态。该SPD为氧化锌压敏电阻器件，它泻放雷电能量的能力小，但其对过电压抑制能力好，因为具有连续的电压、电流特性，使用该SPD的主要作用是限制过电压。③组合型SPD：由限压型元件和开关型元件组合而成，它的特性可分别表现为开关型SPD或限压型SPD特性，或者两种SPD特性都有。在建筑物入口处，即电源第一级防护部分，应选用开关型电涌保护器来泄放雷电能量，在电源第二级防护区及后级线路应选用限压型电涌保护器，该SPD能限制因前级雷电能量泻放后，而在后级线路产生的高过电压。开关型电涌保护器和限压型电涌保护器需配合使用，才能保证配电线路中各级设备的安全。当在线路上安装多个电涌保护器时，电压开关型SPD与限压型SPD间线路长度不宜<10m，则应在前后两级SPD之间加装退耦元件。限压型SPD之间的线路长度不宜

2、电涌保护器监测系统总体结构设计

变电站低压电涌保护器监控系统设计全面时，有必要充分把握低压电涌保护器的工作原理，从其具体工作流程出发，执行整个测控过程，使低压电涌保护器实际运行中存在的问题能够及时发现和有效解决。第一，当金属线路将电涌保护器传输到低压电涌保护器时，在状态信号采集模块的作用下，会向单片机(MCU)发送通知，提醒有关电涌侵入的信息，同时根据电涌强度进行快速实时采样。此时，低压电涌保护器在闪电电流传感器作用下的泄漏波可有效转换为相应的电压信号，单片机自身携带的AD通过隔离电路转换为数字信号。另一方面，低压电涌保护器的生命周期参数信号被转换成由分离电路传输的模拟信号，然后进入图像处理模块。在线监测系统平台能够全面、完整地处理收到的所有信息，然后直接通过电力线载波通道进入远程终端显示PC。处理各种数据时，系统平台负责计算和详细记录收到的数据，以便将其存储在SD内存模块中。同时，在线监测系统的时钟模块也可以进行系统定时工作。此外，每个变电所可安装多种远程终端显示PC，在监测低压电涌保护器是否受到电涌冲击或寿命达到预警值时，及时发送预警信号，同时能够从各个方面处理接收到的数据。通过开发实用有效的监控软件，我们可以全面有效地实时监控电涌侵入时间，并将所有数据存储在计算机硬盘上，是跟踪查询的良好前提。

3、各类防雷建筑物电涌保护器的安装和选择要求

3.1泄漏电流监测

与温度监测方法相比，泄漏电源控制方法更接近SPD寿命预测的性质。NB / T 10284 -2019性能要求和SPD智能监控装置的实验方法中规定了旁路电流的全电流和电阻分量(电阻导数电流)。这是因为整体电流是电阻和电容元件的组合。实验表明，非转向架MOV的电容分量占总漂移电流的90%以上，而电阻分量不到10%。MOV逐渐恶化时，一方面分流电流总量将逐渐增加，同时电阻分量的比重将迅速增加，直至达到90%以上。因此，它是通过同时监测全电流变化和MOV电阻分量的值和比例来预测SPD寿命的重要方法之一。

3.2温度监测

过去，应力限制SPD中使用的大多数非线性元素都是非线性硅碳化物(SiC)电阻，但现在它们是金属氧化锌(ZnO)变换器，这是国家标准中定义的MOV缩写。MOV的内部结构可视为许多串联并联半导体P-N变换。当在受保护低压配电线路中的相位线路(l)与中性线路(n)或L-PE线路平行连接时，SPD两端之间的电位差，即相位电压导致微安培电流通过MOV，定义为导数电流线路。Ile的流量会使MOV升温，导致一些P-N转换中断线路，从而MOV再次升温，导致一些P-N连接中断。这种恶性循环最终导致热塌陷，MOV温度可达80 ~ 120℃。因此，通过监测SPD体温可以预测SPD的寿命。SPD制造商很难确定温度波，因为它们应用不同的散热过程，并且受到使用环境温度差异和MOV附近检测点困难等因素的影响。依靠温度监测仍然难以预测SPD的寿命。

3.3二类防雷建筑SPD布置的要求

若防雷接地装置与电气接地装置共用或相连，则应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处应装设Ⅰ级试验SPD。SPD的电压保护水平值（UP）应≤2.5kV。当各保护模式的冲击电流值（Iimp）不能确定时，取冲击电流值（Iimp）≥12.5kA。若Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器Yyn0型或Dyn11型接线）安装在本建筑物内或附安装在外墙处时，除了应在变压器（高压侧）装设避雷器外，另需要在母线安装SPD：①当本建筑物引出线路至其他配电装置且本配电装置地网为独立地网时，则应在低压侧配电母线安装Ⅰ级试验SPD，各保护模式的冲击电流值（Iimp）不能确定时，冲击电流（Iimp）应取≥12.5kA；②当建筑物无线路引出时，则应在低压侧配电母线上装设Ⅱ级试验SPD，各保护模式的标称放电电流值In应取≥5kA。SPD的电压保护水平值（UP）应取≤2.5kV[5]。三类防雷建筑SPD布置的要求同上二类防雷建筑SPD布置要求。一类、二类、三类防雷建筑都应满足：

4、监测系统软件设计

软件设计是监测系统在实践中发挥有效作用和全面、有效、科学合理控制的重要基础。低压电涌保护器监控系统的软件设计主要包括五个方面:变换器芯片的数字模拟程序生命周期、电力线载波通信程序、主程序、中断处理程序和串行通信程序。第一，实际应用过程中的核心程序主要是实现系统时钟、嵌套中断、ADC、GPIO端口配置、数据存储模块、电力线载波通信模块和串行通信模块的初始化功能。在整个软件系统中，有必要发挥定时器的作用。触发定时器时，可发挥同步注入模式的作用，这是充分发挥监控系统作用的良好前提。第二，主机在从从属端收到所有数据后，可以有效地执行存储工作，并将所有收集的数据积极集成到闪存芯片中，全面执行历史数据查询，确保数据查询的良好结果。最后，在串行通信的作用下，主机可以将此数据发送到远程终端的PD机器，为执行相应的监控工作提供了良好的条件。

结束语

在常规防雷检测中，首先应确定受检项目的雷电防护区及被保护设备的耐压，从而确定安装的SPD能否对保护对象行成有效的保护，并记录SPD的各项参数，包括SPD试验类型、最大持续运行电压、冲击电流值、标称放电电流值等；其次，检查劣化指示灯是否正常，如有劣化显示，则判定SPD已失效，可建议更换；最后对SPD的压敏电压、泄漏电流、绝缘电阻进行测试，若测试结果显示涌保护器已经失效，也须更换。

参考文献：

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