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。
3.1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,(见图一)。
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,(见图二)。
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。
a如避雷器两端引线过长,雷电流通过时会导致避雷器两端残压过高。而处于过压状态的避雷器前端保护设备会动作,使线路失去保护。如果无法及时恢复避雷器前端保护设备的状态时,将会使线路上的断路器动作,可能会将被保护的设备遭到破坏,而供电的连续性也得不到保障。
b对于雷电流能量最大的一级保护,理论上避雷器(B级)应尽量安装在总进线空气开关(断路器)前端,如果安装不方便,也可安装在空开后端。但是,如果进线前端有双电源切换装置时,必须安装在双电源切换装置的前端,从而使切换装置得到保护(现在的双电源切换装置多为机械型和电子控制型、有的还有232和485控制装置和24V消防电源,雷电流一旦通过,极易发生损坏)。此种安装方式,在雷电流通过总空气开关前直接通过前端并联的避雷器将其泄放入地,减小了空气开关的跳闸概率。
因此,合理地选择避雷器的安装模式、安装工艺和前端保护设备的参数,将有效地减少雷雨天气时断路器跳闸的次数。
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