引言 目前，低压配电系统中普遍采用电压限制型浪涌保护器，其核心部件非线性压敏电阻器( MOV) 是一个由氧化锌粉末通过冶金方式压制的陶瓷体，其安装在一个塑料绝缘底座中，通过导线连接
引言
目前，低压配电系统中普遍采用电压限制型浪涌保护器，其核心部件非线性压敏电阻器( MOV) 是一个由氧化锌粉末通过冶金方式压制的陶瓷体，其安装在一个塑料绝缘底座中，通过导线连接在低压配电系统的相线( L) 与接地线( PE) 之间。
浪涌保护器 的伏安特性在正常电网电压下呈高阻抗，泄漏电流( 阻性) 1 mA 以下; 当电网遭雷击发生瞬态过电压时呈低阻抗，泄放雷电流，以限制过电压。浪涌保护器 的“脱离器”用于防止电网发生暂态过电压故障或 MOV 老化( 劣化) 时，泄放电流异常增加，导致 浪涌保护器 发热起火事故发生。断路器( 或熔断器) 作后备保护，防止线路或设备发生短路故障。
但是 浪涌保护器 本身是一种保护电器，其运行特性不同于一般的电器负载，在常态运行时电流趋于零; 保护动作时，泄放数千安的脉冲电流; 其故障状态是如上所述的( 数毫安至安培) 异常泄漏电流导致发热起火。所以，其与常规的断路器或熔断器的保护特性不匹配，不能为其提供充分的保护。
1、浪涌后备保护装置现状
1．1 浪涌保护器故障类型
浪涌保护器主要故障现象是异常发热，原因是电网故障，出现超过其最高持续运行电压UC的暂态工频过电压，泄漏电流产生的热效应; 而浪涌保护器老化( 劣化) ，非线性拐点( 导通电压) 降低，同样使泄漏电流增加，产生热效应。异常发热加速其老化( 劣化) ，二者互为因果。
因雷电强度超预期，泄放电流大于其额定值( Iimp 、Iimx ) ，浪涌保护器被击穿或炸裂，导致电网短路。浪涌保护器 在老化( 劣化) 阶段运行，待机功耗增加，长期运行的能耗不容忽略，不符合节能减排的大趋势。
由于上述原因，或MOV本身的工艺技术质量缺陷，导致浪涌保护器内部引线脱落、电阻体断裂等故障，造成保护失效的隐形虚假运行，也需引起关注。
1．2 浪涌保护器后备保护装置现状
NB /T 42150《低压电涌保护器专用保护装置》规定专用保护装置性能。专用后备保护器示意如图1所示。专用后备保护器主要由一个具有非线性的放电间隙( T) 和一个脱扣线圈( L) 并联的断路器组成，其有如下二种运行状态。
( 1) 当低压配电系统遭雷击，发生脉冲过电压时，放电间隙击穿导通，经浪涌保护器释放雷电流，以限制过电压。而脱扣线圈对脉冲电流呈高阻抗，避免脱扣断路器分闸。但此状态下低压系统的过电压限制值是放电间隙的残压和浪涌保护器的残压叠加，降低钳制电压的性能，也增加被保护的电子设备击穿损害的风险。
( 2) 当低压配电系统电压正常，放电间隙截止呈高阻抗。浪涌保护器劣化时，工频故障电流经脱扣线圈形成回路，达到设定动作值( 0．5 ～ 15 A) 时，驱动断路器分闸，切断故障电流。或当电网电压波动，出现工频暂态过电压，导致浪涌保护器产生故障电流时，也由脱扣线圈驱动断路器分闸。
这类浪涌保护器后备保护装置，过电流保护的( 最小) 动作值为 0．5 A，浪涌保护器的待机功耗达 110 W。同时也没有对浪涌保护器退出运行的故障( 开路状态)采取监控措施。
2、智能型浪涌保护器专用后备保护器的结构
智能型浪涌保护器专用后备保护器是一个特殊结构的单极断路器与控制器的组合。每个单极对应一个浪涌保护器，在三相电路中，3 个单极断路器与控制器组合，分别检测、控制、保护 3个浪涌保护器。智能型浪涌保护器专用后备保护器结构原理图如图 2 所示。
2．1 专用断路器的结构
断路器的外壳及形式、操作机构、触头系统及灭弧系统与100A的小型断路器( MCB) 基本相似。专用断路器结构如图3所示。断路器内部的主电路直通导体用于浪涌保护器与低压配电系统，是泄放雷电流的导电途径，没有线圈结构不会对雷击冲击电流产生高频阻抗，不会产生残压，也不会对浪涌保护器的运行性能产生不利影响。拍合式瞬动电磁脱 扣器在浪涌保护器 发生电击穿短路时，驱动断路器脱扣机构动作，切断短路故障电流。
电流检测线圈( 环型电流互感器) 与控制器连接，用于检测浪涌保护器运行中的泄漏电流。脱扣线圈是由控制器驱动。
2．2 智能型控制器的结构
控制器的核心部件是 N76E003AT20 型中央处理器( CPU) ，其由辅助电源模块供电，电流信号经放大器输入CPU。当信号强度达到设定的阈值时，通过脱扣线圈，驱动断路器分闸，并驱动指示灯、蜂鸣器发出声光报警或预警。另有一个温度传感器( 热敏电阻) 接口，如果需要，可连接
浪涌保护器外壳上的温度传感器。
控制器内置的通信模块经ＲS-485 接口，可与低压配电系统的管理网络连接，将电流、温度信息及预警、报警信号传送至上位机，使运维人员、管理人员直观了解浪涌保护器运行的全周期，使浪涌保护器运行的管理方式与低压配电自动化管理系统配套一致。控制器原理框图如图 4 所示。
3、智能型浪涌保护器专用后备保护器的特性
保护器以环型电流互感器与控制器组合，形成电流检测控制功能单元。检测浪涌保护器的泄漏电流变化特征，判别其运行状况。
( 1) 浪涌保护器投入运行初期，产生数毫安的容性( 工频) 电流，以此作为浪涌保护器在线运行的判别电流，若电流趋于零，可判定浪涌保护器已退出运行，控制器报警，提示运维人员及时检修。
( 2) 在浪涌保护器投运中期，经自然热老化，或遭雷击产生泄放电流的热老化，泄漏电流增加到数十毫安至数百毫安。浪涌保护器的待机功耗随老化程度而增加，但其温度( 温升) 仍正常，维持正常运行。
( 3) 在浪涌保护器投运后期，处于临界劣化状态，其泄漏电流在数百毫安至1A，但待机功耗明显增加。
( 4) 当检测到大于1A 的泄漏电流时，浪涌保护器已发生不可逆转的劣化，或电网出现暂态过电压。该故障电流会导致 浪涌保护器严重发热，引发其塑料底座熔化或燃烧。控制器按反时限安秒特性( 如 10 A·s) 驱动断路器分闸，并报警。若在反时限动作的运行时间内，故障电流下降，则判定是电网暂态过电压消失，浪涌保护器仍维持运行 。该反时限特性也避免了浪涌保护器再泄放雷电流时的误动作，提高运行可靠性。
另外，当浪涌保护器发生击穿短路事故，或其他原因导致断路器以下电路发生短路事故，则由拍合式瞬动脱扣器直接驱动断路器分闸，切断电源并报警。
热敏电阻直接检测浪涌保护器 的运行温度，不但与泄漏电流相关，还受环境温度、电网电压波动、泄漏电流变化的热积累影响，所以更直观反映 浪涌保护器的发热状态。当检测到 105 ℃ 时，控制器驱动断路器分闸并发出报警。
4、结语
本文探讨环型电流互感器与电子式控制电路结合的方法，扩展浪涌保护器泄漏电流检测的范围，从正常泄漏电流、监界劣化泄漏电流至发热故障电流，以实现其使用寿命全周期的运行监控，特别是在 浪涌保护器 使用寿命后期，检测泄漏电流数据反映了待机功耗，可提前预警，避免劣化过程中的高能耗运行。
浪涌保护器 专用保护装置实现保护特性与被保护对象的运行特性匹配; 具有通信功能，可与既有的低压配电管理网络连接，可使断路器、浪涌保护器 受监管平台监控，进一步提高运行可靠性，且能减轻运维人员现场巡视的工作量。
参考文献
［1］ 尹天文． 低压电器技术手册［M］． 北京: 机械工业出版社，2014．
［2］ 低压电涌保护器专用保护装置: NB/T 42150—2021［S］．
作者：
翁利国 练德强（国网浙江杭州市萧山区供电有限公司）
洪达 (浙江中新电力工程建设有限公司)
安迅防雷
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