低压线路在线SPD 安全性能检测及监测探讨.docx

随着电涌爱护器（SPD）防护技术的普及，在线SPD数量越来越多，但安装多年的低压线路在线SPD的平安性能问题并未引起业主的足够重视。文章列举了在线SPD平安性能维护、检测的相关规范要求，探讨了实际在线SPD检测过程中存在的一些问题，提出一种在线SPD实时动态监测、管理系统，并对该系统的软、硬件构架及功能进行了介绍。关键词电涌爱护器（SPD）平安性能检测监测管理1低压线路在线SPD平安性能应引起重视建筑物防雷设计规范（GB50057-94,2000年版）及建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）出台以来，建筑物的低压供电线路、信息传输线路，如：信息系统中心（计算机网络中心，有线、无线通信机房，有线电视机房）的电源设备或电力电子设备；建筑物整体平安监控中心（如消防监控中心，电梯限制室，楼宇自动限制中心）的电源设备；重要的大型电气设备（如消防用电动机，中心空调用电动机，电梯动力设备，变频生活给水泵），尤其是配备智能限制模块、电子监控模块、电力电子模块或装置的设备；关系人身平安的场所（如医院手术室、急救室、监护室、电子医疗设备室）的供电和照明线路，都普遍采纳了电涌爱护（SPD）,用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流。SPD作为建筑电气的一部分，一般并联设置在配电线路，SPD平常不导通时呈高阻状态，当宙击电涌达到开启门限导通时，瞬变为低阻状态将宙击电涌电流泄流入地，以起到良好地爱护电气、电子设备的作用。随着SPD防护的普及，在线SPD数量越来越多。设置在配电线路的SPD长期在线运行时，在抵挡雷击脉冲侵扰的同时，也在臼然老化：一旦SPD劣化，运用Zno压敏材料的器件，由于压敏电阻性能劣化，会导致温度上升，引起乐敏电阻热崩溃，从而导致漏电流增大且防护功能失效，严峻时可能发生器件爆炸、起火11;当雷击发生时，SPD已失去防卫功能，雷击电涌将会影响楼宇内电气设备、信息系统设备的正常运行。然而，般单位不具有防雷专职管理人员，在线多年的SPD存在的平安隐患可能未引起人们的足够雨视，在此，笔者呼吁：一方面，业主应重视安装多年的SPD平安性能现状：另一方面，建筑物防雷装置检测技术规范(GB/T21431-2008)已于2008年10月1日实施，防道检测工作者应切实有效地做好SPD平安性能检测、评价。对无人值守的重要场所，以实施在线SPD实时动态监测、管理为宜。2在线SPD常规维护、检测相关要求时于在线SPD维护，建筑物电了信息系统防雷技术规范8.1.3条规定："口常性维护应在每次雷击之后进行。在雷电活动剧烈的地区，时防雷装置应随时进行目测检查。、8.1.8条规定：”检查各类浪涌爱护器的运行状况：有无接触不良、漏电流是否过大、发热、绝缘是否良好、积尘是否过多等，出现故障，应刚好解除。''建筑物防雷装置检测技术规范对电源SPD的测试作出如下规定。5.8.3.1条规定：SPD运行期间，会因长时间工作或因处在恶劣环境中而老化，也可能因受雷击电涌而引起性能下降、失效等故障。因此需定期进行检查。如测试结果表明SPD劣化,或状态指示指出SPD失效，应刚好更换。5.8.3.2条规定：泄漏电流I1.e的测试：除电压开关型外，SPD在并联接入电网后都会有微安级的电流通过，假如此值偏大，说明SPD性能劣化，应刚好更换。可运用防雷元件测试仪或泄漏电流测试表对限压型SPD的I1.e值进行静态试验。规定在0.75UImA下测试。5.8.3.3条规定直流参考电压（U1.mA）的测试：a.本试验仅适用于以金属氧化物压敏电阻（MoV）为限压元件且无其他并联元件的SPD。主要测量在MoV通过1mA直流电流时，其两端的电压值。b.将SPD的可插拔模块取卜测试，按测试说明书连接进行测试。c,将测试仪器的输出电压值按仪罂运用说明及试品的标称值选定，并渐渐提高，直到测到通过ImA直流电流时的压敏电压。从上述相关要求可看到，在线SPD的详细现场检测，仍旧必要取下SPD离线进行检测。“压敏电压测试仪”仅测试氧化锌阀片乐敏电压，以确定其雷击电涌发生时SPD导通门限电压。同理，用“泄漏电流I1.e测试仪”也仅可离线测试氧化锌阀片的泄漏电流IIe值。而便携式“雷电电涌测试仪”供应1.25s-82s组合波的6kV3kA可调模拟电涌，产品说明书称：可做放电间隙放电(动作)电压、MoV型SPD限制电压(残压)的测试。但如要对标称放电电流In为几十kA(8/20s)的SPD实施检测，试验冲击电流3kA是否显得小了点？据了解，具有肯定生产规模的SPD生产厂家一般具备数种模拟雷击波冲击试验设备。如金属氧化物压敏电阻(MoV),倘如产品标称放电电流In为80kA(8/20s),在筛选阀片试验时，至少运用20kA(8/20s)进行冲击选片。低压配电系统的电涌爱护器(SPD)%第1部分：性能要求和试验方法(GB18802.1-2002)中7.5.2条规定用8/20s冲击电流测量残压的试验步骤：a.应依次旅加峰值约为0.1；0.2；0.5：1.0和2In的82s冲击电流。注：假如2In试验电流超过电器的ImaX,那么最终的试验值可放宽到1.2In.b.对SPD施加一个正极性和一个负极性序列。c.最终，假如ImaX或IPeak大于In,则至少对SPD施加一次Imax或IPeak冲击电流，电流极性为前面或脸中残压较大的极性。d.每次冲击的间隔时间应足以使试品冷却到环境温度。e,每次冲击应记录电流和电压示波图。把冲击电流和电压的峰值（肯定值）绘成放电电流与残压的关系曲线图，应画出最吻合数据点的曲线。曲线上应有足够的点，以确保直至Ima或IPeak的曲线没有明显的偏差。f.确定限制电压的残压由下列电流范围内相应曲线的最高电压值来确定，【级：宜到IPeak或In取较大值：H级：宜到InO相关行业专业试验室、国家级SPD测试试验室一般依据低压配电系统的电涌爱护器（SPD）%第1部分：性能要求和试验方法规定，对SPD生产厂家的产品做送检试验或抽检试验。现实中的在线SPD,假如所处雷击环境比较恶劣，可能有的SPD已经遭遇数次电涌冲击，处于正常与损坏的临界区域，即便用“压敏电压测试仪工“泄漏电流IIe测试仪”与“雷电电涌测试仪”做现场测试，也很难判定被测SPD合格与否。特殊是一些单位未建立SPD遥测监控，所安装的SPD不具备声光报警功能，在线SPD可能会埋下平安隐患。3在线雷击过电流智能监测、管理系统众所周知，上述在线SPD的详细现场检测，势必须要投入大量的人力、物力、财力，因为检测工作必需由取得计量论证合格、由技术监督机构授以CMA（ChinaMetro1.ogyAccreditation,中国计量认证图章、并取得气象主管机构授权的合法检测机构方可检测。笔者认为：“在线雷击过电流智能监测、管理系统”才是实时、动态监;财记录雷击、判别在线SPD正常与否的有效工具，相关技术已获得专利。3.1在线雷击过电流智能监测、管理系统组成3.1.1硬件系统构架a.入侵雷击电流采集探头（传感器），高灵敏度设计，动态范围大，为每线1100kA（820s）,响应速度快。b.现场终端，运用工业级器件，两级WatChdog（看门狗）设计，高速FPGA（现场可编程逻辑门阵列）采集芯片，采纳宽电源供电，电涌防护、强脉冲抑制等措施。FPGA配接、流程示意框图见下图。c.中心显示平台，专用服务器一台，安装WindOWSSerVer系统,运行专为系统开发的软件包和SQ1.数据库。3.1.2软件系统构架a.采纳C1.iem/Server（客户/服务器）结构，后台采纳SQ1.数据库，支持Web访问和查询，支持终端管理功能（用户可以创建新的终端，定义终端的属性及终端每个采集口的名称以便利管理）。b.报警窗口在系统设置的响应时间内未响应，系统将发短信通知相应用户：报警窗口关闭，系统则不发送短信。c.在线SPD管理，管理SPD的基本属性和参数，如：编号、品牌、型号、安装时间、雷击次数、雷击时间、泄流电流幅值及波形。d.现场终端管理，包括终端基本信息和参数管理，以及终端开关量及模拟电流与SPD的对应设置。e.报警管理，报警触发分两种状况：第一，在线SPD损坏，在线SPD受雷击后，动态监测性能改变。其次，系统定时检测，针对SPD运用寿命期限等状况，在其即将失效前进行预警,提示更换，从而能更加有效地爱护设备。报警设置，设置在线SPD不同型号的不同报警条件，1个型号对应1条报警规则。报警记录查询，依据报警信息、报警时间、处理状况等进行查询。f.维护管理，包括：权限管理，支持多用户分级权限管理,对Web访问用户赐予最低权限；基础资料管理，给系统内各在线SPD建立基础信息库：报表维护，统计雷击记录（口期、地点、在线SPD泄流电流），统计在线SPD更换记录（日期、地点、在线SPD型号3.2在线雷击过电流智能监测、管理系统主要特点与技术指标a.对低压供电线路、信息传输线路雷电入侵次数统计；对入侵雷击信号的最大值、持续时间、极性等参数的采集，采集范围每线ITOOkA（8/20s）;对雷击信号持续高速采集、数字港波及对有效数据与无效数据进行分别处理，将所采集的有效数据转换并处理还原真值及波形。b.½ff1.10100Base-T通讯接口，支持短信功能和GPRS（通用分组无线业务）通信。c.现场数据实时发送到监控中心。d.工作电压：220VAC、48VDC任选。e采集数据精度：D>10位。f.系统还原真值平均误差精度：E<5%g.图表化管理，支持生成各类统计报表。将雷击入侵泄流电流的大小和波形以及在线SPD的动作状况图表化显示。h.在线SPD台帐管理。i.为保证系统牢靠运行，系统设计了完善的运行状态自检程序：采集探头异样、通讯异样、温度异样、终端异样等的自检。当系统发生上述异样时均会发出报警信号，提示用户检修或更换故障设备。4结束语由于雷击的突发性、瞬变性，即使具有雷击过电流烧蚀、熔损的客观痕迹的物理特性，也很难推断其雷击电流幅值，何况很多雷灾现场往往找不到痕迹。以往安装SPD的场所没有科学、量化的技术仪表直观显现雷击电流幅值参数及波形。如今，“在线雷击过电流智能监测、管理系统”的应用，实现了雷击电流从定性到定量的在线测量与分析。对雷电可能常常光顾或者SPD设置数量较多的场所，有意识地设置“在线雷击过电流智能监测、管理系统”，可对在线SPD运行性能劣化是否接近失效进行动态评估和预警。可供推断、鉴定线路雷击事故，削减SPD厂家或防雷项目设计者与用户之间的纠纷,为安装SPD场所的在线监测管理与雷灾鉴定以及雷击风险评估拓展了广袤的空间。从而可带动线路防雷技术询问、线路雷击损害风险评估、线路防雷项目的实施及线路雷电入侵成因分析与线路防雷技术的探讨。“在线雷击过电流智能监测、管理系统”产品在浙江省衢州、丽水等地电力企业挂网试运行过程中，用户对产品功能和已有的监测记录效果甚为满足。