所属栏目：推荐论文发布时间：2011-04-18浏览量:240
水电站二次设备防雷保护研究
徐绍前
【摘要】 通过具体的实例对水电站弱电系统防雷保护存在的问题进行了分析和探讨,讨沦了低压电源系统的雷电干扰,以及雷电对二次回路等弱电系统的干扰。结合一些典型的微机、综合自动化装置的模块损坏的现象探讨了雷电对微机保护、综合自动化系统的干扰方式,干扰的途径,深入研究了在弱电系统防雷上存在的缺陷和不足,通过研究提出了弱电系统防止雷电干扰的技术措施。
【关键词】 微机保护 电磁兼容 雷电干扰 防雷措施
1、引言
近年来随着电力系统的发展,微机保护和综合自动化系统在电力系统中得到大量的应用,这对提高电力系统的自动化水平,提高电力系统的运行灵活性起了很大的作用。这与过去传统的保护和控制装置相比，是一次技术上的革命。但是计算机综合自动化系统现在面临的一个问题，就是各种干扰的问题。因为微机保护、综合自动化系统运行在高电压、强电场的电磁环境中，既有大电流造成的磁场干扰;又有高电压造成的电场干扰;有大电流流经接地装置时由地电位差引起的地电位干扰［1］，还有在雷击时由雷电过电压产生的雷电过电压干扰，雷电过电流干扰、静电干扰。而计算机等电子器件又是对干扰非常敏感的元件,特别是雷电干扰对其危害最为严重,近年来在电力系统中多次发生因雷电造成微机保护和综合自动化系统模块损环,使微机保护误动、拒动或因微机保护“死机”使事故扩大,主设备烧坏,或者发生“火烧连营”事故。因而有必要对发电厂、变电所雷电对微机保护和综合自动化系统的干扰进行研究,对雷害事故进行分析。找出干扰的途径和方式。通过研究找出切实可行的防止雷电干扰的措施。
2、雷电对发电?、变电所弱电系统干扰的方式及危害
2.1、雷电通过低压电源系统产生的干扰
雷电经由低压电源系统对微机保护和综合自动化系统产生干扰,是最为长见的干扰型式,产生的危害也较大,往往造成微机保护和综合自动化系统的电源模块的损坏。从雷电干扰的途径分析大都是雷电活动时,雷电波沿线路侵入电站,有时,由于雷电幅值较低不足以使线路或母线避雷器动作，或避雷器动作时避雷器动作后的残压通过变压器的电磁感应耦合到低压侧,使低压电源系统产生雷电过电压,或强电源浪涌［2］,,传输到微机系统的过电压有时甚至达上千伏,由于大多数变电站在低压电源系统没有过电压保护措施,雷电过电压得不到有效限制，就会在低压电源系统中的绝缘薄弱处造成击穿。而微机系统的电子元件则正是绝缘的薄弱环节,而微机系统的电源模块又首当其冲,所以往往造成电源模块的击穿,损坏。另外,雷电过电压还会造成计算机“死机”保护拒动,或造成微机保护程序错误使保护误功,影响供电可靠性,使事故扩大。福建某35kv变电所和江西某110kv变电所正是由于在雷电活动时,雷电波沿线路传到变电所通过变压器的电磁感应耦合到低压电源系统,而低压系统缺少过电压保护装置,过电压得不到限制而打坏微机系统的电源模块的。
2.2、雷电流入地时造成的地电位干扰
在接地体附近冲击电位的梯度比工频电位的梯度大，这是因为冲击电流通过接地体时，接地体附近的阻抗区除有工频电流相似的电阻分量外，由于磁场和集肤效应的作用，还包括了较为显著的与频率有关的电阻和电感分量，故电位梯度较大［3］；离开接地体愈远，由于电流通过的地层截面增大，后一分量所占的比例显著减小，因而地面冲击电位分布和工频电位分布相似。当雷电流经构架避雷针、避雷线或避雷器的接地引下线进入发电厂、变电所的接地网，再经接地网流入大地时，会造成接地网的局部电位升高，地网附近的电缆沟内往往有二次保护、计量、通信、控制等低压电缆，如因接地的局部电位升高超过一定数值，严重者会向二次电缆反击形成灾难性的事故。
2.3、水电站附近雷电活动时感应过电压干扰
雷电对微机保护和综合自动化系统的干扰还有静电感应和电磁感应,如雷电在水电站附近活动时,雷云所带强电场会以静电感应方式在二次回路上感应出很高的感应电压;雷云向避雷针或附近地面突出物放电时,还会由于电磁感应的作用在二次系统中产生感应过电压,这种干扰方式所带来的后果视雷云与发电厂、变电所远近和雷电活动的强弱有关。一般情况下会使保护功能紊乱，严重者会损坏计算机系统的元器件。
3、水电站弱电系统防止雷电干扰的措施
3.1、完善低压电源系统的防雷保护措施
因雷电通过低压电源系统对计算机等弱电系统的危害较大,因而低压电源系统的防雷保护也就特别重要。检查发生低压雷害事故的变电所发现在低压电源系统大都沒有防雷保护措施,而低压电源系统又直接关系着微机保护和综合自动化系统的安全。为防止低压电源系统的雷害事故,在低压应釆取如下防雷保护措施:
（1）、在站用变压器的低压侧装相应电压等级的氧化锌避雷器进行保护;
（2）、在微机保护和综合自动化装置的电源前边串接隔离变压器进行隔离,并加装对地电容进行雷电波的吸收;
（3）、在微机保护和综合自动化装置的电源前边串接浪涌吸收保护器进行保护。
3.2、改善接地网的冲击电位分布防止地电位干扰
（1）、降低接地网的接地电阻限制地电位升高,特别是在要在构架避雷针、避雷器下增加垂直接地极，的放射状的水平接地以降低其冲击接地电阻,防止雷电流入地时造成的局部地电位升高向二次电缆反击。
（2）、改善冲击地电位分布限制局部电位升高 在设计接地网时应尽量采用方孔地网以改善地面电位分布，对方孔地网的网格大小要从地电位分布均匀考虑,防止局部电位升高［4］。在电缆沟内要设置接地带、在电缆沟附近要设置与电缆沟平行的水平均压带以改善电缆沟的电位均匀。防止地电位不均对二次回路的干扰。接地网表面的地电位分布要满足接触电压和跨步电压的要求。
3.3、完善二次回路及计算机系统的屏蔽防止感应雷干扰
（1）、对控制室要加强其电磁屏蔽防止雷电活动时产生的静电干扰,和雷电放时造成的磁场干扰对计算机系统的影响;
（2）、对水电站二次电缆要使用屏蔽电缆防止雷电活动时在二次回路上产生感应过电压或产生静电感应。
4、结束语
雷电活动时雷电波沿线路侵入发电厂、变电所并通过变压器的电磁耦合到低压侧所造成的电源干扰和由雷电入地和工频大电流入地造成的地电位干扰对微机自动化系统的干扰，己严重的影响了电力系统的安全运行,曾经产生了一些严重的事故，这主要是一些发电厂、变电所在低压电源系统的防雷上和接地网的地电位干扰方面重视不够存在有大量的缺陷,因而对低压电源系统的防雷和地电位造成的干抗我们一定不能掉以轻心,一方面搞清干扰的途径、干扰的方式和干扰的机理后,采取切实可行的抗干扰的措施。切实保证计算机测控系统在雷电活动时安全运行,正确动作以保证电网的安全可靠运行。
参考文献
1、李景禄,实用电力接地技术［M］中国电力出版社93-99,202年第一版。67-99
2、张纬?等,过电压保护及绝缘配合［M］清华大学出版社2002年第一版.257-282
3、DL/T621-1997，交流电气装置的接地［S］中国电力出版社3-21。
4、李景禄, 关于接地工程中相关参数取值的探讨［J］高压电器2004.4第40卷 264--266