对35kV变电站受雷害情况及防雷措施的探讨
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C H N O L O 0 Y I N F O R M A T l 0 N 动 力 与 电气工程 对 3 5 k V变电站受雷害情况及防雷措施的探讨 陈益剑 1 l(1 武汉大学电气工程学院 武汉4 3 0 0 7 2;2 海南电网澄迈供电公司 海南澄迈 5 7 1 9 0 0)摘要:变电站综合 自动化 系统已成为一 门自动化领域 内的分支技术,其 内容正在不断成熟和完善。变电站实现综合 自动化是我国电网 调度 自动化 发展 的必然趋 势,也是我 国电 同建设 和调度 管理 的发展 方向。变电站是 电力 系统防 雷的重要保 护设施,如 果发生 雷击事故,将 造成大面积的停电,严重影响社会生产和人民生活。因此要求变电站的防雷措施必须十分可靠。文章对我公司变电站监控 系统受雷害情 况进 行 了分析 井提 出 了相应 的防 雷措施,可供 参考。关键词:变电站 监控 系统 防雷措施 中图分类号:T M 8 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 2-3 7 9 1(2 0 0 9)1 2(a)-0 0 9 0-0 1 近年来,随着城、农 网改造的 不断深入 和 电网运 行水平 的提高,我地 区 电网 日趋 完善,大量采用远方集 中监视、控制等变电 站综合 自动化 系统,既提高 了劳动生产率,又减少 了人为误操 作的可能。采用变 电站 综合 自动化技术是计算机和通信技术应用 的方向,也是 电网发展的趋势。变 电站以计 算机监控 系统为 中心,实现对全 站一次设 备的监视、测量、控制、记录和报警等功 能,并可实现 与集 控站 或远 方调 度中心的通信 功能。计算机监控系统让公司更好 地、全面 地掌握 负荷、潮 流 的分布 情况,为 电网稳 定、经济带来更大帮助。计算 机监控 系统微 电子器件组成,微电子极端 灵敏。它的这一 特点又容易受到无孔不入的L E MP 的作用,变电站多处在雷 电多发 区,雷灾也就产生,或者造成微 电子设备的失控,或者是损坏。下面就认真分析我公司3 5 k V 变 电站受雷害 的一些情况和我们采 取的防雷措施。1 雷害入侵途径 这次有一个变 电站烧坏 的东西有监控 后台的C P U板、通讯管理机的通讯板、保护 测控模块、电视、站 内的空调、电话等。由此 分析此次雷 电入侵途径是 从 电源端、信号 端、控制电缆进入。光端机、网卡、后 台主机 没受影响,说 明不间断UP S电源有一 定保 护作用,光纤进站段没有金属部件,有很好 的雷电隔离 作用。从这些 现象我从 雷 电入 侵 几种途径在下面作详 细原因分析:1 1地反击 一台设备(或一个 小的局域 网)同时接 到两个以上且相互没有直接 电气连接的地 网,当这 些地 网因雷击而存 在较高 电位差 时,此 电位 差会沿接 地线而直 接加在 同一 设备上,这样设备内就存在 电位差,如果此 电位 差超出设备 的耐压值 时,设备就会 被 损坏。我公司3 5 k V某变电站 设计有三个地 网,两个是两座避雷针 的独立地 网,另一个 是变 电设备交流工作接地、安全保护接地、直流 工作接地三 个接地的 共用地 网 避 雷 针地网和设备地网有1 0 m以上的距离,发生 地反击 的情况较小。1 2直击雷 变 电站 的设计都有很好的防直击雷 的 保护,变 电站的建筑、设备都是在避雷针保 护范围,所以受直击雷防可能性较小,而监 控系统设 备在 建筑物 内所 以直击雷威胁更 小 了。3 5 k V 及以下的高压 配电装置架构及变 电所的房 顶上不宜 装设避雷 针,但采用钢 结构或混凝 土结 构等 有屏蔽作 用的建筑物 的车 间变电所,可不受此 限制。因此,由于 变压站 内的高压开关 室和 电容 器室是采用 混凝土 结构,可以在其房顶上装设避雷针、避雷带 等防雷装 置加以保护,但 避雷针 的 引下线接地 点与主接地 网到高压设备的地 下连接点,沿接 地体长度不得小于1 5 m。1 3雷电电磁脉冲 雷 电击在建 筑物 避雷针 上,由避 雷针 通过引下线,将雷 电流泄放大地,引下线 自 上而下产生 一个变化旋 转快速运 动磁场,建筑物 内的电源线、网络 线等相 对切割磁 力线,产生感应 高压并沿 线路传输 击毁设 备。我 公司3 5 k V某变 电站的控制 电缆大都 是 在电缆沟里,和避雷针是垂直的,感应 电 压较小。对于3 5 k V及以下的变电所,因其绝 缘水平较低,必须装设独立的避雷针,并满 足不发 生反击的要求。3 5 k V母线避雷器 引下线距电缆沟只有 0 5 米,控制电缆、信号 电缆、电流测量 电缆 就从这 个 电缆 沟经过,且避 雷器入地 散流 有 和这些 电缆 刚好有平行 的关系。避 雷器 电流取5 k A,国内外 实验表 明,若 有5 k A雷 电流流入接地 网,在其附近5 1 0 m远 的无 屏蔽 电缆上将感应5 7 5 k V的过 电压。如 电缆有金属护套,并 且两端做 良好接地,则 感应过电压幅值将至2 5 0 7 5 0 V。可见3 5 k V 母 线避雷器 的雷 电流对监控系统影响是很 大 的。2 防雷措施 2 1电源的防雷 据I Ec 统 计,在 所有 雷击 损害 的事 故 中,由电源引入的雷 击过压造成 损坏 的比 率 占8 0 左右。结合实际可使用三级 电源保 护,使微 机和所有 的中控室用 电设备处 于 保 护 范 围 内。2 2直击雷与感应雷的防治(1)对于 直击雷主要是 采用避雷针、避 雷器、避雷线和避雷 网作为接 闪器,然后通 过 良好的接地装置迅速而安全地 把雷电流 引入大地。(2)感应雷主要是通过 室外 与设 备相连 导线侵入 到室 内设备 损坏设备 的,因此感应雷防护重点切 断引入 中控 室的链 条,让 电缆感受 应的过电压减到最小。2 3监控主机防护 雷 电电流通道附近形成的磁链与计算 机芯片 交链会造成影 响。由于监 控主机本 身有静 电屏蔽功 能,雷 电通道通过 中控室 9 O 科技资讯 S C IE N C E T E C H N O L O G Y I N F O R MA T IO N 内空气介质对计算机的静电耦 合而造成 的 破坏一 般说来可 以忽略。现来 我们安装 没 有外壳 接地,现只对 监控主机 静电屏蔽 作 良好就近接 地便可。2 4采取综合防雷措施,确保变电站安全运 行 某变 电站位于市郊,地处 多雷 区。该变 电站和进 出线防雷措 施均符 合规程要 求,但 雷害事 故仍然接连 不断,平均每 两年 左 右发生 一次雷害事故,轻则造成线路跳闸,重则造 成开 关爆炸、母线短路,甚至造成 电 力变压 器低压线 圈变形。针对现状,我公司 针对该变 电站雷害事 故进行深 入研究。研 究结果表 明:常规 防雷措 施不 能有 效防 范 多雷 区变 电站的雷 害问题,必须采 取联 合 防雷措施,才能确保变 电站 安全运行。我们通 过现 场大 量调查 与分析,收集 有 关防雷 资料,制定 了该 变电站综 合防雷 方案,首先把重 点放在解 决线路进 线雷 电 波侵入 问题上,如改造线路杆塔接地 网、安 装 线路避雷 器、安装 自制的线路 多针头避 雷针等;其次对站内设备进行 防雷 防护,如 把 普通型更换 成大容量 氧化锌避雷 器、安 装 电站型多针头避雷针、加装 扼流线 圈等。联 合防雷措 施于陆续 实施完毕,该 电站 防 雷 效果十分 明显。该变 电站在采 取联 合防雷措 施以 前,站 内所有避雷 器每年动 作次数一 般在8 1 5 次之 间,个别年 份高 达3 0 次,断路 器每 1 3 年 因雷害发生1 次爆 炸事故,两台变压 器多次遭受 出口短路冲击,其 中1 台 已进行 了技术改造,另1 台也有不 同程度的线圈变 形。自采 取联合防雷 措施后,近几年 来,变 电站 内避雷器动作次 数大大减少。3 结语 沿海地 区的年 雷暴 日高,发 生雷击 事 故 的概 率大。因此,在变 电站 的设 计过 程 中,为保护变电站的设备 安全,提高其供 电 可靠性,要优化防雷 设计 方案,加强变电站 的 防雷 安全措施,最大程度 的减少雷击 事 故的发生。通过 我区3 5 k v 变 电站雷 害和 雷 害处理 过程,我们应 清楚认识 到只有熟 悉 设备的特性,严格按 照综 合防雷的原则,严 格遵 照规程规范 的要求,从 各个可能的 雷 击 引入 途径进行 规划保护,才能保证整 个 电力系统 的安全运行。
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