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智能漏电保护器防雷技术的研发与应用

2017-03-09 浙江雷升电子有限公司 阅读

现在国内农村普遍采用剩余电流动作保护器(俗称漏电保护器)对低压配电线路进行接地故障保护,防止由此而引起的设备事故或电气火灾,也可用于对人、畜电击事故提供间接接触保护。安装漏电保护器是对线路所产生的漏电最大值进行有效控制的技术措施,这些漏电保护器是微电子产品,它们动作精准可靠,在农村电网中担任着安全卫士的职责。

 

现阶段,智能漏电保护器已经在农村低压配电网络中得到大规模应用。然而,由于农村配电网络情况复杂、环境恶劣,普遍的漏电保护器存在许多急需完善的新问题。我们通过对当前实际应用中失效的漏电保护器进行技术分析和统计,可发现雷击在导致保护器失效的原因中占了较大比例。主要原因在于对保护器的设计过程中没有进行有效的防雷保护设计,在实际应用中,一旦遭受雷击,极易损坏,造成停电事故。而且损坏后必须停电拆机返厂维修,造成维修时间过长,维修成本过高。

 

随着科技的进步,智能电网的建设,微电设备被广泛应用,微电子产品普遍绝缘强度低,过电压耐受力差,容易遭受雷电侵袭,特别是电力线路绝大多数都是裸露在天地之间,或在矿资源丰富的山区,因此遭受雷电的机率更多。从某种意义上说,科技越发达,雷击对农村低压电网的威胁就越大,更不利于国家“坚强智能电网”建设目标的实现。


为解决此问题,我们提出了“智能漏电保护器防雷击关键技术研究与开发”的课题,并与北京机械工业自动化研究所、临安亿安电力电子科技有限公司联合成立了项目组,共同参与该项目的研发与低压台区试用实验,项目产品在四川山区、冀北平原区、浙江沿海地区进行了验证性试装。

 

智能化集成漏电保护器本身作为电子设备遭受雷击主要通过三个途径: 由供电线路入侵、由通信线路入侵和低电位反击电压通过接地体入侵。电子设备的抗过电压和电磁干扰是一项系统工程,必须综合运用分流( 泄流) 、均压、屏蔽、接地和箝位保护等各项技术,构成一个完整的防护体系才能有明显的效果。

 

电子设备防止雷击过电压的侵害除做好屏蔽和接地外,通常在电源输入端安装一级或多级浪涌保护器,以便将雷击的过电压保护到允许的程度。雷电浪涌保护器的选择通常需要考虑十多项技术参数,但主要的技术参数包括最大放电电流IMAX 和最大连续工作电压UC。通常在安装智能化集成漏电保护器的低压配电系统中,安装进线第一级最大持续工作电压UC 大于385V、最大放电电流IMAX、大于100kA 的防雷浪涌保护器。此外要在智能化集成漏电保护器的前端加装第二级保护,目的是可以获得更低的残压,使保护更可靠。如果将第二级防雷浪涌保护器设计在漏电保护器中就是防雷智能化集成漏电保护器。特别是一些没有在低压配电系统中安装进线第一级防雷浪涌保护器的地方,防雷智能化集成漏电保护器也可以达到预防雷电浪涌的目的。

 

为完美解决此问题,北京机械工业自动化研究所、临安亿安电力电子科技有限公司对防雷击模块电路进行了优化设计,并重点研究与解决了新型元器件的应用、防雷击电路模块化封装技术的应用、防雷击模块易用性设计这些关键技术,新一代的带插拔式防雷模块的智能漏电保护器研制成功了。

 

带插拔式防雷模块的新一代智能漏电保护器的组成为漏电保护装置本体以及独立的防雷模块。防雷模块上设置有模块接线端子插座,漏电保护装置本体上设置与模块接线端子插座相匹配的模块接线端子插头。防雷模块可以直接进行插拔,当防雷模块损坏之后,直接将其拔下,换上新的防雷模块即可,更换非常方便快捷,不影响设备的使用。传统的防雷击电路与漏电保护器电路集成在一起,防雷击模块和其余器件被布置在同一主板上,难以实现隔离设计。一旦防雷击电路被烧毁,极易引起整块主板报废。新一代防雷智能漏电保护器采用新型封装技术,将防雷击电路封装为独立模块,并把该模块设计安装于漏电保护器外侧。


雷升电子

雷升电子

产品防雷技术参数:

最大持续工作电压: ≤400V;

标称放电电流: ≥20kA;

最大放电电流: ≤40kA;

电压保护水平: ≤2.0kV;

响应时间: ≤25nS;

工作环境: - 40 ~ + 85℃。

 

此设计可保证防雷击电路与漏电保护器主板完全隔离,即使被烧毁也不会影响到漏电保护器主板,可有效控制损失范围。

 

国网浙江慈溪供电公司在宗汉供电所低压台区配电房内安装630A 带防雷模块的智能化集成漏电保护器。2015 年8 月9 日,雷电交加。在附近范围内其他型号的不带防雷模块的漏电保护器有十多台被雷击浪涌烧坏,抢修人员及时赶到现场更换新的漏电保护器,足足五个多小时后才全部抢修完毕恢复供电,对农村可靠供电影响较大,并极大考验供电所抢修人员的应急抢修能力。而带防雷模块的漏电保护器几乎未受任何损坏,在正常运行。

 

国网浙江慈溪供电公司于2015 年9 月初在某供电所低压台区配电房内安装试用了两台EA3 - 2 型250A 带插拔式防雷模块的智能化集成漏电保护器。在2015 年8 月中旬,装有该产品的台区受到一次较大的雷击影响。在同一配电房内其他型号的两台不带防雷模块的漏电保护器全部被雷击浪涌烧坏,维修电工及时赶到现场维修拆下已损坏的机器,并更换上新的漏电保护器,停电修理了三个多小时后才恢复供电。而带防雷模块的两台漏电保护器其中一台未受任何损坏,能正常运行。


另一台带防雷模块的漏电保护器,防雷模块被雷击穿,漏保主机未受任何影响,去现场维护的电工三分钟之内就完成了备用模块的更换,恢复供电。在这次雷击事故中,带插拔式防雷模块的漏保仍能正常工作,用户家中的电器也得到了保护未因雷击浪涌造成损失。

 

通过一年的运行,该带插拔式防雷模块的漏电保护器产品投运稳定,安全可靠。因此,我们希望这种科技含量高、创新的产品能尽快的推广应用、更新普及,使得供电所下属台区大面积采用,将能大大提高。


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