（广东电网公司中山三角供电分局 广东中山 528445）
摘要：分析了低压电网电能表等计量设备的常规防雷保护措施的现状和存在问题，提出电能表等低压设备防雷保护的改进措施，推荐采用浪涌保护器组合装置保护新方案。
关键词：低压电网；电能表；防雷保护
中山电网位于广东省沿海地区，每年雷雨季节时，由于雷击造成的电网事件及设备损坏事件频次较多。电气设备的防雷技术措施显得尤为重要，而能否正确选择防雷方案和设备，则对是否有效遏制过电压，保证电网安全运行至关重要。
近几年来，中山电网配网系统雷击灾害严重，雷击已造成各种高压设备、部分低压开关、计量设备箱体及电能表损坏。这使得我们不得不重新检讨现有电能计量设备的防雷、避雷保护措施，努力消除和减少由于雷电过电压造成的电能计量设备损坏，避免电能表计量读数被雷击破坏所造成的电费追缴、电费回收难题具有重要的现实意义。
1电能表的常规防雷措施及存在问题
1.1 电能表等计量设备常规防雷方案
地处珠江三角洲的中山市乡镇地区，由于特色农业生产发展较快，水产养殖专业户众多，鱼塘增氧设备容量大，单个用户用电量大。电能表大量安装于空旷的田间僻野户外电能表箱中。虽然有密封箱体，也有相应的接地措施，但受雷击的概率较大，每年由于雷击过电压造成的电能表烧损事件不少。雷击造成低压线路烧损，电能表严重损坏。
根据调查，目前电能表的常规防雷措施主要有下面几种：
（1）电能表安装于户外金属箱体中，电能表电气接线前后侧均无外加防雷保护措施。相关的配变及低压供电线路也缺乏整体防雷措施。
（2）低压计量装置的防雷由配变及低压供电线路系统的整体防雷措施来实现；
（3）电能表电气接线电源侧就近加装低压氧化锌避雷器。
对于第（1）种情况，运行经验表明，户外水产专业养殖户的电能表，由于沿海平原地区，户外空旷，无论是直击雷还是感应雷，雷击的概率很大，电能表前端不加装防雷或避雷设备，在技术上显然是有所欠缺的，这使我们的电量损失严重，电费回收多次受困。
对于第（2）种情况，我们知道，正常情况下，运行中10kV高压架空线路、配电变压器高低压侧均安装有避雷器。而根据过电压保护的配置技术原则，防雷措施通过配变和低压供电线路的整体防雷措施来实现也是有所欠缺的。因为大多数水产专业养殖户的电能表安装地点远离配变，低压供电线路存在直击雷、感应雷过电压以及由于配变高压侧的雷电过电压侵入到低压侧的传递雷电过电压等过电压风险，电能表已远在避雷器的保护范围之外，保护措施显然有所欠缺。
对于第（3）种情况，电能表电气接线前侧即来电方向加装避雷器，它对防止雷电过电压是最直接的，也是最有效的、最容易实现的方式。
经查，2001年以前，中山地区低压电网曾经全面加装氧化锌避雷器，并收到较好的保护效果。低压氧化锌避雷器性能可靠，价格便宜，对户外电能表等计量设备起到很好的保护作用。这也是我们推荐的常规防雷保护方案。
1.2 低压氧化锌避雷器保护方案的存在问题
2001年期间，经过运行分析总结发现，低压防雷表箱的避雷器被雷电击穿后，存在金属表箱外壳带电的安全隐患，低压系统通过避雷器及避雷器的接地极对地短路产生漏电现象，造成接地引下线带电或设备金属外壳带电，并发生社会人员被电击的事件。另也有部分镇区村民反映：安装于电能表前侧的避雷器箱接地线附近草丛冒烟了，经运行人员检查，确认为避雷器击穿接地引起漏电。在漏电点附近，人体有触电、麻电的感觉，对人身安全造成威胁。
为此，为防止避雷器击穿后造成漏电触电人身事故，中山供电局相关部门下发文件，直接取消此类避雷器的安装，而已安装运行的氧化锌避雷器则全面拆除，并明确：低压计量装置的防雷保护措施由配变及低压供电线路系统的整体防雷措施来实现。
然而，在全面拆除避雷器后，电能表雷击故障频率进一步加大。经统计，从2002年开始，单一镇区，每年受雷击的户外电能表达到十户左右。故障后水产养殖专业户收费无法实现，电能损耗无法统计。电能表故障引发了一系列的客户诉讼，水产养殖户大面积水产死亡的经济、法律诉讼时有发生。电费追缴和降低线损管理工作压力大，企业经营风险大。
2.电能表等计量设备防雷保护对策改进
我们需要对现有的保护方案进行改进，改进方案需满足：既能保护电能表，又能很好防止雷击故障时，防雷设备对地短路造成接地引下线带电或设备金属外壳带电，防止人畜触电事件发生的防雷保护改进方案。
2.1 低压氧化锌避雷器保护改进方案
我们所采用的低压避雷器一般是复合绝缘压敏电阻型避雷器，其内部主要由氧化锌电阻阀片组成。此型避雷器的特点是，氧化锌电阻阀片在正常运行中呈高阻状态，而在雷电流通过时，电阻阀片瞬时呈低阻导通状态，迅速泄放雷电流。在正常运行中，如氧化锌避雷器内部电阻阀片性能降低，绝缘性能劣化的情况下，则容易产生接地漏电现象。特别是避雷器被雷电击穿故障后，本体一般处于低阻导通状态，低压配电网将通过被击穿故障的避雷器及其接地极直接接地，危及人身安全。
所以，为避免出现低压系统接地、漏电状态，我们设想，如在氧化锌避雷器回路加装串联放电间隙，将是理论上理想的保护方式。但这存在放电间隙与氧化锌保护绝缘配合等理论及实际可操作性问题，保护方案复杂，对于低压电网系统来说，如此理想的保护方案无疑是难以实现的。
2.2 浪涌保护器组合装置保护方案
随着电子、微电子集成化设备的大量应用，相关设备对防雷保护要求的日益严格，浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD）的应用越来越广泛。它能有效抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流，防止低压设备受雷击，成为现代电子设备防雷的重要手段之一。
目前，浪涌保护器技术成熟，保护可靠，应用广泛。它安装方便，实施简单，价格较为低廉。
浪涌保护器型式多样，按其工作原理可以分为电压开关型、限压型及组合型。其中，电压开关型，带放电间隙，也被称为"短路开关型SPD"，其工作原理与低压氧化锌避雷器类似，就是系统正常运行状态下，它呈高阻抗状态，但一旦有雷电过电压时，其阻抗将突变为低值导通状态，迅速泄放雷电流。
另外，最重要的一点是，浪涌保护模块被雷电击穿故障后，模块自动转为开路状态，不会产生直接接地，从而能防止出现人身触电事故。电压开关型浪涌保护器组合装置很好地解决了保护与安全的两个问题，它将是电能表的理想防雷保护设备。
图1 浪涌保护器组合装置保护方案
图1浪涌保护器组合装置中，空气开关可随时将此装置从低压电网中隔离，放电计数器则能准确记录被雷击的次数，为低压线路及设备运行维护提供有效的数据。
3 结束语
在供电可靠性要求不断提高的形势下，雷电过电压所造成的低压系统和设备故障对供电质量的影响是很大的，后果是严重的。在运行管理中，我们必须加以进一步重视。
在计量设备特别是电能表的防雷保护中，我们建议采用浪涌保护器组合装置加以保护，它不仅能很好的保护电能表，减轻电费追缴和线损管理工作压力，更重要的是防止由于设备故障后的接地、漏电造成的人身伤害安全问题，该保护方案值得我们进一步推广应用。
论文作者:李亮棠
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
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