電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)防雷技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

鐘磊波

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山316000）

0 引言

近年來(lái)，為了提高抄表準(zhǔn)確率和供電服務(wù)水平，浙江省某地區(qū)低壓臺(tái)區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表全覆蓋。某地區(qū)屬于強(qiáng)雷區(qū)，夏天雷暴天氣多，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)因雷擊損壞的事件時(shí)有發(fā)生。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)雷電防護(hù)已是一個(gè)重要的急需研究的課題，我們針對(duì)強(qiáng)雷區(qū)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)多發(fā)因遭受雷擊而損壞的情況進(jìn)行了分析，推廣應(yīng)用了專用極間放電二合一電涌保護(hù)器。

電涌保護(hù)器（SPD）也叫防雷器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或通信線路中因?yàn)橥饨绺蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中GPRS設(shè)備和流量計(jì)的損害。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中有電源線路SPD 和信號(hào)線路SPD 兩種，電源線路SPD 接在開關(guān)電源交流側(cè)或開關(guān)電源直流側(cè)，信號(hào)線路SPD 接在流量計(jì)RS485信號(hào)線上。

本文將從某地區(qū)因雷擊而損壞電能表的實(shí)際情況入手，論述專用極間放電二合一電涌保護(hù)器的實(shí)踐應(yīng)用。

1 電能表雷擊損壞原因分析

2011年某地區(qū)因幾次雷擊共493只電能表受損壞，我們將3只樣品表拿到廠家進(jìn)行檢測(cè)，據(jù)電能表生產(chǎn)廠家報(bào)告，3只樣品RS485通信全部損壞，其中兩只樣品電源部分遭雷擊損壞（表1）。

表1 樣品損壞情況

我們對(duì)這些電能表安裝情況進(jìn)行實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問題：一是現(xiàn)場(chǎng)安裝情況多樣化，有些地方接地較為困難；二是土壤電阻率較高，很多地方接地電阻難以達(dá)到要求。市場(chǎng)上的電涌保護(hù)器都需要在有接地條件的前提下保護(hù)后端的設(shè)備，而在這種實(shí)際情況下這些電涌保護(hù)器就很難發(fā)揮作用。所以我們需要研究接地?zé)o法達(dá)到要求的情況下如何有效對(duì)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)進(jìn)行雷電防護(hù)。

雷擊主要有兩種：一是直接雷擊，發(fā)生概率相對(duì)較低；二是間接雷擊，雷電放電擊中設(shè)備附近的大地，在電力線上感應(yīng)中等程度的電流和電壓。間接雷擊發(fā)生概率較高。

根據(jù)電能表?yè)p壞情況分析，我們確定引起電能表?yè)p壞的主要原因是間接雷擊。間接雷擊時(shí)，電源線有感應(yīng)雷電流通過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，感應(yīng)到附近電線或信號(hào)線，并在附近電線或信號(hào)線產(chǎn)生二次感應(yīng)雷電流，我們得出雷擊電流是通過(guò)電源線入侵到單相電能表上的結(jié)論。

我們又對(duì)通信信號(hào)部件易遭雷擊損壞的情況進(jìn)行了分析。根據(jù)RS485 通信標(biāo)準(zhǔn)定義，RS485 信號(hào)線最大電壓不超過(guò)±12V，通信時(shí)實(shí)測(cè)＜1.0V，通信芯片的電壓為直流5V，都屬于低壓范疇。所以當(dāng)雷擊造成電源電壓增加時(shí)就極易使通信芯片電壓超過(guò)極值，從而燒毀芯片。當(dāng)雷擊瞬態(tài)過(guò)電壓不能及時(shí)消除時(shí)，就會(huì)對(duì)電能表造成損壞，特別是對(duì)于電源和通信信號(hào)部件。

2 解決方案

電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制，一般在用電設(shè)備內(nèi)部電源部分使用一個(gè)電源電涌保護(hù)器，以達(dá)到消除瞬態(tài)過(guò)電壓的目的。該處使用的電源防浪涌保護(hù)器要求的最大通流量為10kA，限制電壓應(yīng)小于1 500V。如果有信號(hào)入口，也應(yīng)該在信號(hào)線入口處安裝相應(yīng)的信號(hào)防雷器。根據(jù)實(shí)際情況，在接地不好的情況下，要想實(shí)現(xiàn)有效的雷電防護(hù)我們首先應(yīng)做好電能表的屏蔽，同時(shí)在設(shè)備入口處的線路間安裝線間保護(hù)防雷器，使得瞬態(tài)過(guò)電壓發(fā)生時(shí)設(shè)備線間能達(dá)到等電位，消除線路間雷擊感應(yīng)產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓。

具體實(shí)施措施如下：（1）在電能表電源線進(jìn)線端安裝電源線間保護(hù)防雷器，主要防止雷電流從電源線直接進(jìn)入單相電能表，裝上防雷器以后，線間能達(dá)到等電位，消除線路間雷擊感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓，從而保護(hù)電能表。具體安裝：電源電涌保護(hù)器需要并聯(lián)安裝，不需要改變?cè)芯€路，直接在空余的地方并聯(lián)（圖1、圖2）。入戶電源為220V，分火線（L）、零線（N）兩極，智能電表的進(jìn)線L線通過(guò)C25空氣開關(guān)進(jìn)入智能電表，N 線直接進(jìn)入智能電表。二合一電涌保護(hù)器在電源模塊處，利用2.5mm2紅色線從L端口并聯(lián)到C25空氣開關(guān)的進(jìn)線端口，利用2.5mm2藍(lán)色線從N 端口直接并聯(lián)到智能電表的N 線進(jìn)線端口。（2）在RS485 通信線處安裝信號(hào)線間保護(hù)防雷器。信號(hào)線與電源的距離受到產(chǎn)品及安裝條件限制，當(dāng)雷電從電源線進(jìn)來(lái)時(shí)，肯定會(huì)感應(yīng)到信號(hào)線上，所以我們要安裝專門用于485信號(hào)的線間保護(hù)防雷器對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。具體安裝：信號(hào)電涌保護(hù)器需要串聯(lián)安裝。RS485通信線直接接入智能電表，分正極（＋）和負(fù)極（－）帶屏蔽層的兩芯線。把485通信線從智能電表拆下接入二合一電涌保護(hù)器信號(hào)模塊進(jìn)線端，正極接模塊對(duì)應(yīng)的1，負(fù)極接模塊對(duì)應(yīng)的2，信號(hào)電涌保護(hù)器模塊的出線端口1和2分別接入智能電表的正極和負(fù)極。把屏蔽線的屏蔽層接入電涌保護(hù)模塊進(jìn)線端的接地端口。（3）電源線與485通信線盡量分開走線，并保持一定距離。線間距離越大，感應(yīng)的雷電流會(huì)越小。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，極間放電二合一電涌保護(hù)器（電源和信號(hào)）需要達(dá)到規(guī)定指標(biāo)才能有效保護(hù)電能表不被雷擊損壞。

圖1 二合一電涌保護(hù)器安裝實(shí)圖

圖2 二合一電涌保護(hù)器安裝原理圖

3 應(yīng)用效果

2011年，我們?cè)谡憬∧车貐^(qū)進(jìn)行了電表采集器線間防雷措施應(yīng)用的首次試點(diǎn)試驗(yàn)。針對(duì)某區(qū)域電表無(wú)法做接地的情況，為試點(diǎn)的電表采集器安裝專用極間放電二合一電涌保護(hù)器，其主要技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。經(jīng)過(guò)兩年的觀察試驗(yàn)，試點(diǎn)的電表采集器均未因雷擊而損壞，這證明了線間保護(hù)防雷器能有效保護(hù)電表采集器免遭雷擊損壞。

表2 二合一電涌保護(hù)器主要技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

兩年多來(lái)，我們投入了大量資金研究遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)防雷技術(shù)，實(shí)踐應(yīng)用了專用極間放電二合一電涌保護(hù)器。實(shí)踐表明，這種防雷裝置能有效減少雷電對(duì)電力系統(tǒng)的危害，應(yīng)用效果良好。