计量系统过电压保护分析报告.doc

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关于供电计量系统过电压保护的

讨论分析报告

2008年10月22日星期三

计量系统过电压保护系统分析报告

一、概述 3
二、关于保护器 “3+1”和4模块技术的区别探讨 4
1、3+1模块和4模块的功能上的区分 4
2、3+1模块和4模块在应用上的区分 5
3、结论 6
三、关于传统接地方面 7
1、利用原有接地系统与加装人工接地极效果的对比分析 7
2、传统角钢接地和中光快装接地极的对比 8
3、其他接地棒与中光快装接地极对比(表) 9

一、概述
近年广东省雷电活动呈增强趋势，特别是2007年全省平均雷电强度达近十年最高，雷害除造成输变电高压设备损坏外，也影响中低压配电系统运行，造成低压用户停电、设备损坏，甚至危及人身安全。
近期广东省电科院根据用户反映的情况，会同珠海局对珠海斗门区白藤湖及金湾区红旗两个供电所架空低压系统雷害情况进行调查，发现设备损坏较严重。如2007年雷害造成斗门区用户侧计量电表损坏300余套，其中白藤湖供电所损坏33套，2007年红旗供电所用户侧电表损坏9套等。损坏设备集中在水产养殖用户低压进线的电表等低压电器。
通过现场调查、走访和雷害分析，发现上述架空低压配电系统接地型式均为TT系统，主要存在以下问题或安全隐患：一是架空低压线路用户侧基本无防雷过电压保护装置。二是配电变压器低压侧避雷器或用户侧部分新装避雷器选型不当，绝缘配合存在缺陷。三是对低压系统防雷保护存在认识误区，具体防雷接地方式不规范、不明确等。
随着广东电力设施建设的不断提高，电力系统的计量终端有许多安装在室外（城郊、城市街道、高层建筑、池塘边）；计量终端系统比较容易遭受雷电波传导或辐射的干扰，使得计量设备计量失效或损坏。为避免不必要的损失，减小后期的维护压力，必须采取完善的过电压保护措施。
我司对顺德地区部分试点进行了过电压保护器的安装,发现许多问题，下面针对这些问题一一分析。
二、关于保护器 “3+1”和4模块技术的区别探讨
1、3+1模块和4模块的功能上的区分
在我国为了节省接地线材，我国供电系统大量采用如下ＴＴ接地方式作为低压供电系统。
a、为了追求大通流效果，我们过去使用4个开关型的过电压保护器作为共模方式。
b、采用“3+1”电路
对TT系统，采用“3+1”电路，即用3个ZnO压敏电阻模块分别接在A/N、B/N、 C/N间，用一个大通流一般为L/N模块的1.5倍）放电间隙模块接在N/PE间，如下图：
2、3+1模块和4模块在应用上的区分
a、4模块电路的应用
正常情况下，开关型SPD将相线对地隔离，并无任何危险。但当系统中的雷电过电压或较高的操作过电压超过开关型SPD的动作电压时，开关型SPD将对地发生电弧性放电。如果该开关型SPD灭弧特性很好，过电压过后开关型SPD就会遮断工频续流；如果该开关型SPD的灭弧特性并不很好或由于多次放电其灭弧特性蜕化，该开关型SPD就无法遮断工频续流，导致低压供电系统对地的电弧性短路，从而引起电网故障或火灾。

对A、B、C每相对地的SPD皆有如下等效电路

当SPD由于各种原因失效后，由于回路阻抗大，短路保护装置无法动作，导致带有限流电阻的电弧放电现象出现，从而就会使SPD引起电网故障或火灾。

b、采用“3+1”模块电路的应用
这种电路中虽然也有一个气体放电元件，但由于加在N/PE间，所以不存在动作分散性问题、灭弧问题、响应速度问题，而且可以实现全模式保护，适应各种接地方式，是目前世界上一种流行的解决方案。
另又这种电路实现了L/N之间的共模保护，也实现了L/PE之间的差模保护，是一个比较完善的保护电路。
对防雷单元进行过热过流保护，由于防雷器件的短路失效现象只有热击穿或电击穿，所以通过对防雷元件进行过热过流保护，就可以实现故障脱离，防止防雷元件的短路起火问题，但此项技术原理简单而真正实现有效保护的技术难度很大，目前为止有中光高科和少数厂家能提供进行有效过热过流保护的电源用SPD产品。

3、结论
采用NPE模块的3+1结构的过电压保护器在电网故障时，即使地阻值高或地线接触不良的情况下，保护器在市电相线与零线之间回路阻抗，主要是供电变压器及供电电缆阻抗，阻抗很低，故此故障电流很大，流经保护器的电流可使前级保险丝或内部过流装置跳脱，保护器与电网隔离。
三、关于传统接地方面
1、利用原有接地系统与加装人工接地极效果的对比分析
利用原有接地系统接地图(图一)

人工地

加装人工接地系统接地图(图二)
广东电力前期大部分一直采取三线四线制,利用N线接地。由于接地点较多,且分散,但都是通过N线连接起来,接地电阻也能满足国家有关要求。但随着工程的逐步深入，此种方法的弊端就慢慢显现了出来，尤其靠近郊区和水塘边，雷电侵袭的途径越来越多,主要含通过雷电传导在高压线路、还有雷电电磁脉冲等途径,由于是利用N线接地,各个接地点的电位不同,这样会造成地电位反击,会造成局部计量系统的严重损坏
观察图一,由于雷电流的侵袭途径大部分是通过电力线引入,雷电流入侵时,电源浪涌保护器首先动作,电位抬高,并把大部分电流通过PE泻流至地下,剩余的电流通过连接线引至被保护设备,这样对于被保护设备而言,据有一定的风险.
图二所示,同样雷电流在通过电力线引入,浪涌保护器动作,电位抬高,大部分的电流PE泻流至地下,剩余的电流通过传统的接地再次泻流至地下,通过两次的泻放,引至被保护设备的雷电流已经大大衰减了,大大的降低了雷电流对被保护设备的影响。原有的接地与加装的传统接地间隔至少3米，相对雷电是一个很好的隔离，地点位反击抬升的概率几乎为零。
结论：加装人工接地极能够有效的分流和改善地网的接地电阻和防止地电位抬升破坏设备。
2、传统角钢接地和中光快装接地极的对比
传统接地是指使用热镀锌角钢和扁铁构筑人工接地体进行的接地方式。但随着工程的逐步深入，此种方法的弊端就慢慢显现了出来，尤其在农田和池塘附近，不能大面积开挖、易占地,就牵扯到农田征用的层面；城市城区更是不能大面积开挖。这种方式已经不能适用这些情况。
快装接地法是指使用中光镀镍和锘钢棒和联轴套管构筑人工接地体，采用相当于防雷接地的深井施工法，将钢棒接地极一根接一根打入地底，以到达泄流的目的。快装接地级采用特殊的电铸技术将99.9%的电解镍和锘分子均匀覆盖到低碳钢芯表面制作而成。因而既有钢的高强度、优异的弹性，又有镍锘的优良导电性和抗腐蚀性。它具有阻值低、强度大、耐腐蚀性强，安装方便、电气连接性能好的优点。深埋地下后无论是自然腐蚀还是电化学反应，都有极强的保护性。接地棒与接地连线可采用专用的热熔焊剂焊接和电焊，使接地装置完全处于镀层的保护之下，成为真正的免维护接地装置。
对比结果:
A、 快装接地与传统接地工程适用性对比高
B、 能做到小面积开挖、减少破坏公共电缆和通信光缆的几率
C、 施工能够有效减小人工和时间.
经过两个方法的对比，我们很明显的看到了快装接地方法能够完成传统接地法所不能做到的，并有效的解决了计量系统保护接地项目所遇到的问题，快装接地能够有效降低施工难度，提高安装效率。
3、其他接地棒与中光快装接地极对比(表)

对比项目
普通镀铜接地棒
美国进口“艾力高”镀铜接地棒
中光快装接地极
镀层
先镀镍再镀铜
先镀镍再镀铜
先镀铜再镀镍或锘
连接套筒
纯黄铜
纯黄铜
无C钢镀镍或锘
钢质材料
普通圆钢
无C钢
攀钢Q235
钢柔韧性
较软
较脆
柔韧适中
棒与棒连接有无断磁
有
有
无
技术有无专利
无专利
有专利
发明专利
螺纹方式
公制
英制
公制
有无检测认证
无
美国UL认证
中国赛宝实验室检测
安装拧紧扳手缺口
无
无
有
二端电极点有无覆盖镀层
无
无
有覆盖
外型尺寸
￠13.9/ 1.2米
￠14.22/ 1.22米
￠16/ 1.2米
有否产品承保
无产品责任险
无产品责任险
有产品责任险
价格
便宜
昂贵
适中
估计使用寿命
10年
酸性10年，偏碱30年
20年以上

2008年10月22日星期三
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