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电涌保护器是否应该加装空气开关?
日期【2015-09-10 09:12】 共阅:【】次

       目前在烟台防雷工程设计和施工过程中,对于电涌保护器安装时,前端是否加装空气开关或熔断器,存在很多不同的意见。但在一些标准或规范中,却是明确地提出了必须加装,而且还提出了一些参数的要求。笔者根据多年电涌保护器的现场使用经验和一些问题分析,提出不同的看法,供大家探讨。
一、安装空气开关或熔断器的目的
电涌保护器是一种对电器设备起保护作用的含有非线性器件的设备,不同于普通的用电设备。在它的安装回路当中加装空气开关或熔断器,所起的作用自然与在其它场合下有所不同了。
笔者认为在电涌保护器回路中加装空气开关或熔断器,主要有以下几个目的:
1、按一些规范标准中的要求执行;在《通信局(站)防雷与接地工程设计规范 YD5098-2005》当中 9.2.5条规定:在电源SPD的引接线上,应串接保护空开(保险丝),防止SPD故障时引起系统供电中断。保护空开(或保险丝)的标称电流不应大于前级供电线路(或保险丝)的1/1.6 倍。因此按此条规范要求,很多场合安装时依此要求进行加装空开。
2、安装更换方便:电涌保护器是一种保护性设备,有使用寿命,也会损坏,而其往往安装在靠近电源总开关的位置附近,如果进行更换,如果电涌保护器回路当中没有空气开关,则需要断停电源的总空开,造成后续设备断电,影响设备正常工作。所以基于此点原因考虑,在电涌保护器引接线回路中加装空气开关或熔断器,会方便以后的更换;
3、为保护电涌保护器而设:电涌保护器设备中主要是以MOV芯片为主,MOV的特点大家都知道,由于存在泄漏电流的影响,会使特性劣化,进而使MOV的漏电流不断增大,大的漏电流会使MOV发热、毁坏或造成燃烧。安装空气开关就是利用其热脱扣功能在MOV漏电流长时间过大时跳闸而切断电涌保护器回路。
二、安装空气开关或熔断器存在问题
在电涌保护器引线回路中安装空气开关的好处,也就是这了达到上述的三个目的,但对于电涌保护器保护后续设备这个目的来说,却无法起到什么好的作用,反而会带来负面影响。安装空气开关对电涌保护器的保护目的所以产生的影响主要有:
首先是残压:由于空气开关中存在接点、安装中必需的导线的存在,在雷电流经过时,肯定要产生一定的残压,这个残压会与电涌保护器的残压进行迭加,施加到后续设备上,这样会使电涌保护器的实际保护作用大打折扣。关于空气开关的残压试验,全宇辰老师在《电涌保护器安装保护断路器装置问题的讨论》中有详细的论述,大家可以借鉴一下;
其次,由于空气开关只是一个开关性的器件,并不具备防雷电流冲击的能力,但其在一定峰值的雷电流的冲击下也有可能会出现跳闸情况,并且这个电流通常会小于后面电涌保护器所能承受的雷电冲击电流,这样本应由电涌保护器起泄放作用却被空气开关与主回路断开,失去了保护作用。并且一旦断开后,空气开关不能自动恢复,在后续出现雷电流的时候,电涌保护器也无法起到保护作用,因为其无法与主回路连接了。必须由人工闭合空气开关。
三、空气开关安装的必要性探讨
在电涌保护器引接线路中安装空气开关,存在一定的弊病,这已经是人所共识的了。但究竟在实际当中要不要安装呢?笔者认为,权衡利弊,根据目前电涌保护器的技术水平和功能,以及考虑电涌保护器损坏更换方便,在电涌保护器自附的安全脱扣技术不成熟的阶段,还是有必要加装的。目前在市场上有很多的电涌保护器都带有热脱扣保护或短路保护,但其可靠性尚达不到实际应用要求,技术尚不成熟,往往在许多场合下,无法在异常情况下能将电涌保护器自动从供电回路中脱离。所以在此技术问题没有完全解决之前,在安装电涌保护器的时候,应安装空气开关,以保证其安全使用。其次,电涌保护器也属于线路中的电气设备,也有一定的使用寿命与损坏可能,在更换时,应尽可能不影响主回路的供电连续,安装空气开关后,更换时比较方便,也不会影响主电源回路的供电。
虽然安装空气开关是有必要的,但是对于不同场合下,安装空气开关的选择要求是不同的,不能一挥而就。
四、如何选择合适的空气开关
电涌保护器引接线路中空气开关的选用,一般有两条:一是容量,二是保护脱扣曲线。
关于空气开关容量的选择,目前在防雷工程设计和施工中,大多数情况下都是参照《通信局(站)防雷与接地工程设计规范 YD5098-2005》当中 9.2.5条规定来进行确定的,其实这种方法存在一定的片面性。这条规定应是从供电系统的继电保护的角度提出的,而非针对电涌保护器而提出的,这项要求应作为选择空气开关空量的上限要求而非下限要求。同时这项要求应对于3+1模式是适用的,而对于4+0模式,是不适用的。

如上图,这是3+1模式下其中一相的接线原理图。由上图可以看出,当电涌保护器某一模块失效短路时,由于其安装在相L1与中线N之间,相线与中线之间的能量可以提供足够大的短路电流,使安装在电涌保护器M1引接线路中的K1跳闸,从而将其从主回路中切除。

如上图,这是4+0模式的电涌保护器安装原理图。其中Rb为变压器处接地电阻,Rj 为电涌保护器安装位置处接地电阻。G为真实的大地。我们可以假设其均为4Ω。那么当M1模块失效短路时,电流只能通过L1、Rj、G(G)Rb形成回路,那么所形成的短路电流大约为:220V/(4+4)Ω=27.5A 如果两地的接地电阻更大的话,那么所形成的短路电流就更小。所以,安装在此位置的空气开关如果想要求其起到对电涌保护器的保护作用,就不能按照《通信局(站)防雷与接地工程设计规范 YD5098-2005》当中 9.2.5条规定来进行选择。而应根据现场情况进行测算选取,否则,安装的空气开关容量较大,短路所形成的短路电流无法使空气开关跳闸,20-30A左右的短路电流很快会引起电涌保护器发热,引起燃烧等恶性事故。
对于另一条选择标准,就是脱扣器保护动作曲线,一般是选取“C”型的脱扣保护动作曲线,可以更好地符合对电涌保护器的保护要求。
综上所述,在对于电涌保护器引接线路的空气开关的选择上,应根据实际使用情况来合理选择,而不能盲目地照搬规范。在电涌保护器引接线路中加装空气开关,应是一种过渡行为,在电涌保护器安全保护技术成熟后,应充分发挥电涌保护器的保护作用,而不应再要求增设空气开关。因为其毕竟增加了保护时的残压和延迟了保护时间。

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