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1、合理改进台架计量箱低压避雷器接线点设计的研究本文在分析现有台架计量箱低压避雷器接线点接线方式的弊端基础上，提出了行之有效的接线方式改进方法。通过在始兴地区实施工程探索，确定了其应用效益及实用价值，具有可复制、易推广的使用潜力。 /1/view-12185397.htm【关键词】低压避雷器 接线点 台架计量箱 空气开关1 引言避雷器起源于19世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电。随着科学技术的发展，避雷器的种类逐渐增加间隙类、放电管类、压敏电阻类、抑制二极管类、压敏电阻/气体放电管组合类以及碳化硅类。低压配电网雷电灾害事故相当频繁，这不仅给供电企业带来极大的经济损失，并且对
2、家用电器、通讯设备、仪器仪表乃至人的生命带来了致命的损害。长期以来，雷电造成配电变压器高、低压绕绝缘被击穿的事故频繁发生，因此如何避免人身经济财产损失成为人们日益关注的话题。2005年黄维康、周扬天进行了配电变压器雷电防护“三点一地”接线方式分析及应用的研究，其从高低压侧避雷器接地、变压器中性点及外壳接地的方式和作用等方面分别分析了“三点一地”配电变压器雷电防护方式的原理，并指出了安装的注意要点。2008年夏志军对于改进变压器防雷接地方式进行了研究；作者分别对传统接地方式、传统接地方式改进型、新型接地方式以及融合新型方式和传统方式的接地方式分别进行的分析，研究表明第四种连接方式可以降低避雷器的
3、损害以及雷击时的压降，并且还可以降低正逆变换的电压。2014年聂永振做了关于低压配网中氧化锌避雷器的安装方法的研究，根据氧化锌避雷器的技术原理及实践分析，发现氧化锌避雷器的安装不能只按照典型的例子安装，需要结合不同的情况进行。在低压避雷器实际的安装过程中，有很多不同的安装方式，有些安装方式并没有起到避雷的作用。笔者通过多年的现场经验和对当前供电配电工作的认识，提出改进的台架计量箱低压避雷器接线点设计方式，并在实践中得到了验证。2 低压避雷器及其接线点设计的发展方向低压避雷器的安装应考虑向智能化电网发展，通过设置必要的数据接口，实现数据共享。建立实时、高效、可靠、互动的新型供用电关系。具体发展方
4、向及目标如下：（1）应兼顾技术性和经济性，既要保证电能计量装置准确可靠，又要注意经济效益，还要保证方案具有一定的代表性和典型性，能够适合本地区内低压电能计量装置的安装建设。（2）坚持效益与节约相结合。既要保证效益的最大化和可持续性，又要注意人力和设备资源的节约，避免因计划不完善造成不必要的浪费，使其形成一套可复制、易推广的整体方案。（3）坚持统一性与灵活性相结合。既要保证方案标准统一，安装规范统一，又要保证功能划分合理，接口灵活，组合方式多样，便于使用，同时又要为整套设备防雷提供保护措施。目前我们用的电能计量装置、配电柜都是用金属氧化锌避雷器安装在低压总开关的进线端作为过电压保护装置。它是一种
5、新型避雷器，主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击穿状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。3 本文的研究思路3.1 现有低压避雷器的接线方式根据SDJ7-79电力设备过电压保护设计技术规程规定：配电变压器的高压侧采用阀型避雷器保护，避雷器的接地线和变压器低压侧的中性点以及变压器的金属外壳三点应连接在一起接地。此外，为了防止变压器内正、逆变换过电压，还应在配电变压器
6、低压侧加装氧化锌避雷器，避雷器接地。在广东电网公司韶关始兴供电局的配网生产运行过程中发现，现在的台架式配电变压器计量箱（及其它箱式配电箱、柜）的低压避雷器的电源接线点都安装在低压总开关的进线端。其引上线与配变低压侧桩头采用螺栓连接、引下线与配变接地线的接地体连接，起着保护配变、低压配网和用户免遭雷电侵害的作用。如图1所示。这也是部颁DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合推荐的防雷措施。此种接线方式存在着明显的优点：接线简单，避雷器击穿后，加在变压器主绝缘上的只是避雷器的残压。然而仅在高压侧采用避雷器保护时，在雷电波作用下仍有损坏现象。究其主要原因，乃是雷电波侵入配电变压器高
7、压侧绕组所引起的正、逆变换过电压造成的。3.2 此种接线方式存在的弊端从目前使用情况来看，此种计量箱避雷器的接线方式依然存在问题，客观原因是由于雷电活动的随机性和复杂性，目前世界上对雷害的认识研究还有诸多未知的成分，还无法准确测量和捕捉到每一次的雷击参数。然而，这种电源点的接入设计存在极大的安全隐患。当低压避雷器雷击爆裂脱落时经常会造成两个不良后果：一是导致配电箱金属外壳带有危险电压，容易危及工作人员的人身安全以及不必要的财产损失；二是导致带电导线与计量箱内的其它金属材料接触（或相间短路）造成放电，放电严重时会烧坏整套计量箱、变压器二次出线或变压器。此外，当低压避雷器被击穿后，因接地阻值很小，
8、容易造成大电流经过击穿后的避雷器流入大地而不被发现，从而造成电量损失，甚至过电流造成配变烧毁（高压侧熔丝搭配不合理时）。在我们日常的工作中每当出现一次因低压避雷器引起与计量箱内的其它金属材料接触（或相间短路）造成放电，都会造成整个台区停电处理故障。3.3 出现故障后的处理低压配网幅员辽阔，地形较为复杂，在异常天气情况下，当某一处遭遇雷电侵袭或雷电冲击时，会使一级漏电保护脱扣动作或熔断器熔断，从而使低压网络形成断点。出现这种故障后运行维护人员处理故障必须要从组织材料、做好各种安全措施到抢修完成大约花费3人3小时的工作时间。从出现故障停电到抢修完毕送电的停电时间大约要4个小时。 因本地区雷雨天气较
9、为频繁，电闪雷鸣时间最短也在一小时左右，最长可达数小时，在一级保护脱扣后，难以很快恢复，从而导致配变所在全低压网络中处于失去防雷保护状态。发生这样的故障给运行维护人员的工作增加了很大的难度，带来了经济损失也影响到电力运行的可靠性。为了提高避雷器的保护性能，避免在雷击时产生不必要的故障，本文提出新的接线方式，可以有效地保障人员安全、提高工作效率、减少电量损失。3.4 改进的低压避雷器接线方式时下，每当雷雨季节即将来临之际。各地供电部门为保证变压器等配电设施的安全，纷纷采取措施，如：对配网接地线电阻测试、地网改造，对避雷器进行测试、到期轮换等措施，确保配、电网和设备健康运行。然而，由于计量配电箱选
10、择安装避雷器的位置，存在上述的安全隐患而未能消除避雷器保护爆裂后带来的负面影响。据此，笔者认为：在低压避雷器与电源点的接线之间加装三相空气开关（附图2 K2），利用三相空气开关在短路或大电流通过时立即断开的特性可以消除爆裂放电后产生的负面影响。3.5 低压避雷器接线方式改进后的预期效果这种改进的接线方式主要特点是：当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。当避雷器遭雷击爆裂发生放电现象后，选用的三相空气开关能直接动作、切断电流，控制故障扩大
11、的范围。此外，这种方式不会导致供电线路停电，提高了供电可靠性。在更换被击穿的避雷器时，运行维护人员只需在确保安全的条件下断开（图2 K2）开关就可以进行操作。当设备的一相发生接地或碰壳时，由于设备外露可导电部分采取了直接接地，将通过保护接地形成单相短路电流，这一电流通常足以使故障设备电路中的过电流保护装置动作，迅速切除故障设备，从而大大减少了人体触电的危险。即使在故障设备未切除时人体触及故障设备的外露可导电部分，也由于人体电阻远大于保护接地电阻，因此通过人体的电流比较小，给维护人员营造了一个宽松的工作环境。4 经实体改良实现降低雷电灾害的实例经过改进的低压避雷器在始兴地区的一条10kV线路上试
12、行结果表明，避免了带电导线与计量箱内的其它金属材料接触导致的接地放电或相间短路放电，解除了因放电严重而烧坏整套计量箱、变压器二次出线或变压器的隐患。在控制事故扩大范围、减少故障处理时间、提高供电可靠性方面也有了很大的进步。在始兴地区一条10kV线路，分布有38个台区，每个台区低压侧加装一个改良后的计量箱低压避雷器，系统覆盖38个220V计量点。供电所对该线路进行运行情况跟踪及数据监测发现，在雷雨季节时，改良后的低压避雷器防雷效果是十分明显的。通过该线路2014年第三季度运行数据统计得出，线路因低压计量箱遭雷击引起的故障次数仅为1次，而去年同期的故障次数为10次，故障率降低90%，从而减少低压停
13、电时户数：936时?户。2013年始兴地区共有550台低压台区，全年因为低压计量装置故障造成台区停电82次，而计量装置故障因雷击引起的占81%，造成低压用户平均停电时间0.303小时。可以设想，若全部台区均对低压计量装置进行接线方式改造后，其实际应用效果必定相当明显。不仅可以大大降低故障几率，减少用户投诉，而且仅缩短停电时间一项，保守估计最低缩短70%。5 实体改良项目所需设备与计划及其可执行性5.1 后期实体改良施工所需设备及注意事项（1）本项目实施每套设备只需购置小型三相空气开关（人民币50元）一只。图2 K2三相空气开关电流容量选用较小或较大，都会使三相空气开关误动或不动。当发生过电压的
14、情况下，图2 K2三相空气开关容量过小，避雷器就会提前作用；图2 K2三相空气开关容量过大，开关不动就会失去本项目实施后的作用。建议选60A三相空气开关。（2）本项目实施每套设备安装费用预计人民币150元一套。（3）我局有550台这种类型的计量装置，如果一年有10%台次的计量箱出现这类事件，每一事件损失约1.2万元，一年就会损失66万元。更改低压避雷器的接线点每台更改需花费0.02万元成本，花费1.1万元更改就可从源头解决这些问题。（4）此处简单总结一下安装避雷器时的注意事宜：首先将避雷器底座固定于避雷器基座上，再安装避雷器元件，避雷器推荐底座安装高度2.5m以上。其次，由上、下节元件串接组成
15、的避雷器，可依次将底座、连接板、避雷器下节、连接板、避雷器上节用螺栓连接牢固；中性点系列可依次将底座、避雷器下节、排气罩、避雷器上节、防雨铁帽用螺栓连接牢固。注意上、下节型号、编号一致，配套安装，不可反接和倒装，不允许两节连接后吊装。第三，避雷器应垂直安装不得倾斜，其中心沿垂线的偏斜量不大于全高的296，引线要连接牢固，避雷器上接线端子不得受力。接地引下线与被保护设备的金属外壳应可靠地与接地网连接。最后，为防止其正常运行或雷击后发生故障，影响电力系统正常运行，避雷器安装位置要处于跌开式熔断器保护范围之内。5.2 项目实施进度及安排由于本项目涉及面较大，且台架计量箱低压避雷器接线点设计的改良需结
16、合电力局检修计划和天气状况来实施，因此设定1年为本项目建设期，分成两个阶段：初期阶段：进行台架计量箱低压避雷器接线点设计改良方案与设计模型的选定；其最终功能及基础理论的研究分析和技术经济分析。中后期阶段：推动设计方案向纵深开展，开始研究报告的编制及修改，并报请内部审查；在结题验收阶段，做好各项材料和图纸的准备工作。在今后，将按照政策引导与市场需求，大力推广此种改良装置的实际应用工作，实现地方联动、区域覆盖、应用扩展，力争实现置涵盖至更广地区和范围。5.3 项目较高的可执行性本项目技术上具备较大的可操作性，经过培训讲解后可由本局工作人员或基层电力工作人员实施并完成改造；本项目建成后的节约效益远高于项目投资，经济效益和社会效益显著，项目经济上可行，对降低电网维护成本、提高电能管理水平、树立良好的社会服务形象具有重要意义。本项目具体的技术经济指标如表1所示。
