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综合自动化变电站二次设备的防雷保护

发布于：2015-07-14 00:00:14 来自：电气工程/防雷减灾 [复制转发]

随着科学技术的日新月异，微机型的综合自动化装置以其高灵敏性、速动性和维护管理的方便性在电力行业中得到飞速的发展和广泛的应用。但微机系统越是先进，芯片的集成度就越高，电路就越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。

　　抗干扰和耐冲击始终是微机系统在电力工业恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是微机系统的“天敌”。综合自动化变电站交、直流电源回路、网络通讯回路在雷击时引起的浪涌电压会对综合自动化设备产生严重干扰。它会导致计算或逻辑错误、程序运行出轨、通讯中断、甚至造成元件损坏。在宜昌公司变电站内就发生了多起因遭受雷击造成设备的严重损坏，这极大的威胁着现代化变电站运行安全的问题，应该引起我们足够的重视。

2遭受雷击的原因分析

　　2.1雷电波的侵入过程:雷电波通常是通过变电所邻近的10kv线路侵入10kv母线，再经过10kv所用变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，闯入低压出线。途中经过了10kv线路避雷器、母线避雷器和所用变避雷器3级削峰，再经过所用变低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。但由于雷电波的电压、能量极高，且避雷器等设备技术上局限性，虽然绝大部分的雷电能量都能在到达设备之前得以消除。但雷电波仍可能以幅值相对很高，作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式，通过所用变压器的低压出线，加到变电站内所有的220v交流回路中。

　　还有一种情况，就是感应雷电波通过调度远动系统的rtu设备和信号采集的二次电缆入侵，以很高的电压直接加到远动系统的信号和传送端上，造成接收和发送端模块烧坏。

　　2.2微机设备易遭雷害的原因:变电站的保护和合闸电源直流系统的整流充电系统设计容量都比较大，电压耐受能力也比较好。而且由于大容量电池组吸收尖峰脉冲的作用和整流回路的平波作用，加到保护装置上的脉冲电压大大降低。再加上常规的电磁式保护装置的元器件多为单元件的电阻、电容和电感线圈等，耐热容量大，对尖峰脉冲的耐受能力也比较强，所以能安全度过低能量、高电压的冲击暂态过程。但对于使用超大规模集成电路，运行电压只有数伏，信号电流仅为μa级的微机装置来说，就不一定能经受得住。这就是造成微机装置损坏而常规保护装置却能安全运行的关键原因。

3防止雷击的措施方案

　　对于交流电源回路采用电源防雷器，电源防雷器能在最短时间释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上，从而保护电路上的设备。其工作原理如下:在正常情况下，防雷器处于高阻状态，当电源由于雷击或开关操作出现瞬时脉冲电压时，防雷器立即在纳秒级时间内导通，将该脉冲电压短路到大地泄放，从而保护连接与电源上的设备。但该脉冲电压流过防雷器后，防雷器又变为高阻状态，从而不影响设备的供电。

　　对于网络通讯设备采用数据线浪涌抑制器，它可以防止浪涌通过数据线间接地进入电子设备。总的来说，很大一部分的浪涌事件并不是由交流电源线上的浪涌引起，并导致主板、调制解调器、串、并行口与其它设备的损坏。在rs-232的串、并行口的标准中，用于泄防高能浪涌和故障电流的地线同数据信号的返回路径共享一条线路，从而小之几十伏的瞬态电压都有可能通过这些串、并行口损坏设备，而电话线则更能直接将电源线上的瞬态浪涌传进来。

因此对变电站内的综合自动化设备，我们采用了如下防雷方案:

●在变电站所用电屏安装德国dehn电源b/c级防雷保护器。其特点有:

模块式设计——可不停电更换单一相位模件;

大电流——最大可达100ka（8/20μs）过载电流;

高速——动作反应时间少于25ns;

特大显示窗口——机械标贴板绿色（正常）和红色

（故障）清楚可见;

可选件——多类型可供选择，适合不同要求。有声光报警器、故障遥信触点、故障及停电监控遥信触点、光电耦合监控器等。

●调度通信回路采用德国dehn双绞线信息防雷保护器，防止电话线直接将电源线上的瞬态浪涌传进来。

●采用德国dehn双绞线信息线路过电压保护器保护pc和终端调的db-9串行口，峰值电压±6000v，可以防止浪涌通过数据线间接地进入电子设备。

●具体布置如下图。

　　同时，还应注意以下问题:当rtu出线电缆较长时应使用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地;使用带防雷功能的ups;使用高质量的金属氧化物低压避雷器;安装良好的接地系统等，这样才能建立完善且有效的防雷系统。