高速公路隧道机电设备信号避雷器的合理选用.pdf

·事故与安全 高速公路隧道机电设备信号避雷器的合理选用 吴剑强’ 张克乾 (1．金华市气象局，321000，浙江；2．东阳市气象局，322100，浙江) 某高速公路隧道每年都有雷害事故发生，每次 雷击都有设备损坏，损坏最多的是风机控制箱的通 信单元、区域控制通信单元、车辆检测器单元以及 火灾报警系统的中继模块等有些避雷器一次雷击 就损坏；有些避雷器损坏后，与其连接的设备通信 接口也一起损坏 在雷电波冲击下，信号避雷器即刻损坏尤其是安 装在风机控制屏、电感线圈的避雷器，最易损坏 因此，可以认为隧道设备的信号避雷器的选型 非常重要，是信号保护是否成功的关键所在有些 信号避雷器一次雷击就损坏，说明选型不符合要 求，应对信号避雷器进行重新选型 1 信号避雷器经常性损坏原因分析 2 信号避雷器优选 我们将某隧道所提供的已经损坏的信号避雷器 进行解剖，发现某公司产品制造很粗糙，自制的 PCB板上出现了很多尖状突起物，且避雷器损坏 后，PCB板呈现焦糊状，有烧黑痕迹 信号避雷器工作原理如图1所示避雷器损坏 有两种情况：第一种是瞬态抑制式二极管(TVS)、 去耦电阻R同时损坏；第二种是TVS、R损坏的同 时，放电管也损坏。

为什么没有出现只有TVS损 坏，而其他器件完好的情况呢?经分析，主要原因 是放电管、TVS、R能量配合不正确当内部TVS 全部损坏、呈短路状态后，将可能出现2～3 A的 稳态电流，而R最多只能承受200～300 mA的电 流，因此将出现R失效如果仅有其中1只TVS 管失效，信号还是正常工作的，用户难以确认避雷 器是否损坏，要等下一个雷电冲击到来，再冲击损 坏后才表现为全部失效实际上，避雷器最可能失 效的是TVS管，只有当TVS管失效后才可能引起 其他器件损坏；只有能量较大的雷电流直接冲击， 才可能击坏放电管 R S 图1信号避雷器-I-作原理一 另一个不能忽视的问题是，由继电器、电动 机、变压器等电感器件产生的瞬态干扰(即电快 速瞬变脉冲群EFT)，通过周期性的EFT对电子设 备的冲击安装的信号避雷器在EFT作用下，也 会动作，使避雷器经常处于工作状态雷电来临 前，信号避雷器已经处于疲劳状态；雷电来临后， 匹 对于隧道中控室、收费系统监控室、收费广场 的信号保护，可以采用如图1所示的信号避雷器， 但对于继电器、电动机、变压器、电感线圈等电感 器件产生的EFT，避雷器的TVS部分很容易损坏。

在这种情况下，应改用如图2所示工作原理的信号 避雷器电感器件把从线路来的EFT有效地发射 给放电管，较大能量由放电管承担，TVS主要承担 放电管续流和小能量的电涌为提高TVS的使用 寿命，应提高放电管的放电能力 T L S 图2信号避富器工作原理二 由于信号避雷器承受周期性的EFT，除应尽可 能地提高TVs的峰值功率外，还应考虑TVs的平均 稳态功率在一个电动机驱动的电路中，电动机绕 组电感电流将产生一系列频率为120 Hz，频宽为4 s，峰值为25 A的电流脉冲通过计算，脉冲时间 间隔等于频率的倒数，即0．008 3 S；峰值吸收功率是 钳位电压与脉冲电流的乘积，即34．7×25=867．5 (w)(设钳位电压为34．7 V)；平均功率为峰值功率 与脉冲宽度对脉冲时间间隔比值的乘积，即为867．5 X(0．000 004／0．008 3)=0．418(w)因此，所选择 的TVS的平均稳态功率应大于上述数值，否则，TVs 会经常性损坏 用于隧道设备防护的信号避雷器，前后两级元 件的能量配合应正确第一级泄放标称通流量为3 ～5 kA，第二级泄放标称通流量为200～300 A， 同时有效提高TVs的峰值功率(根据制造商提供 需世霉(2012—1) 事故与安全 的经验值为3 000～5 000 W)，并由此推算出TVS 器件的平均稳态功率，最后选择平均稳态功率为大 于1 w。

我们选用了HOCCO(虎格)加强型信号 避雷器，使用效果较好但各制造厂产品参数有出 入，须认真核算 3结语 (1)隧道机电信号避雷器经常性损坏与避雷器 (2)信号避雷器两级能量应配合好，保证雷电 脉冲作用下三极放电管先动作，TVS管后动作 (3)所选择的信号避雷器应充分考虑适合的平 均稳态功率，TVS的功率尽可能更大一些 (4)信号避雷器还应确保接地良好，且短而 直当雷电脉冲过来时，保证三极放电管先动作， 然后TVS再动作 (编辑 水佳) 的选型直接有关 【避雷器 防雷保护故障】 应用消谐器防止中性点不接地系统 电压互感器过电压烧毁 梁波崔红淼刘兴琛 (平邑县供电公司，273300，山东临沂) 在10 kV或35 kV中性点不接地或非有效接地 系统中，由于谐振过电压或间歇性弧光接地过电压 的存在，经常导致l0 kV或35 kV接地电压互感器 熔断器熔断，电压互感器烧毁，从而造成电力系统 停电检修，造成不必要的损失我公司35 kV保仲 变电站10 kV I段母线电压互感器在2010年上半 年出现4次失压现象，经现场确认均造成电压互感 器线圈烧毁本文对线圈烧毁原因进行分析，并提 出选用消谐器防止类似事故发生。

1 原因分析 该10 kV I段母线共带4条10 kV线路这4 条线路多为农网线路，工矿企业很少经过查阅相 关资料和4条10kV线路接地跳闸记录，技术人员 认为电压互感器线圈烧毁的原因主要是间歇性弧光 接地过电压 在农网10 kV不接地系统中，当系统发生间歇 性弧光接地时，系统出现过电压，同时系统对地电 容增高弧光接地消失后，系统若要恢复原来的电 压状态，必须将系统由于电容增高而吸收的能量释 放掉由于整个系统(包括主变和配变)中性点 均不接地，只有变电站三相接地电压互感器中性点 接地，此时将有一个很大的系统电容电流流过电压 互感器，进而导致电压互感器发热经过多次反复 的作用，可使电压互感器过热而烧毁 2应用消谐器防止电压互感器烧毁 电阻后，可使电压互感器避开分频、基频和高频的 谐振区，从而使电压互感器避免谐振过电压电压 互感器用消谐器就是依据此原理进行工作的电压 互感器中性点接地导线先连接消谐器再接地，当出 现谐振过电压或间歇性弧光接地过电压时，消谐器 可以及时将高频谐振区能量引入地下，保护电压互 感器安全 应用消谐器必须选择一个适当的非线性电阻， 对电容电流加以控制若消谐器非线性电阻的非线 性系数OL较小，在0．3～0．4之间，流过电流较大 时，非线性电阻值较低，限流能力较弱，无法保护 电压互感器。

当输电线路较长且电流较大时，会引 起流过消谐器的电流过大，导致消谐器发热，失去 消谐作用甚至发生爆炸 我公司使用Ot在0．5～0．6之间的非线性电阻， 产品外壳最好不选用瓷套或不锈钢防护罩，以保证 非线性电阻在任何气候条件下都不会短接而失去消 谐作用 3应用效果 通过对35 kV保仲变电站10 kV I段母线电压 互感器中性点加装消谐器后接地，我公司较好解决 了电压互感器线圈多次烧毁的问题将该做法推广 至其他35 kV变电站和客户用高压计量箱中，起到 了较好的作用，提高了供电可靠性，并保证了供电 安全 (编辑杨 梁) 根据谐振原理，当在电压互感器的中性点加装 【电压互感器接地故障】 需世 (2ol2—1)臣 。