电力系统雷害事故特别是配电网雷害事故的60%以上,县级电力系统投入了大量的人力和物力对雷电防护进行了系统的研究,目前已取得了较大的进步,从发电厂、变电站、供电所直击雷保护,线路来波保护,经历了由保护间隙到管型避雷器、阀式避雷器,到氧化锌避雷器等较大的进展。随着科学技术的发展,发电厂、变电站、供电所的各类保护和控制装置相比,是一次技术上的革命。但随之带来了各种干扰问题,特别是雷击时,由雷电过电压产生的雷电过电压干扰,对微电子元件的影响最为严重,因为这些微电子元件对雷电干扰具有敏感性,在雷电干扰时会使逻辑混乱适应芯片损坏、保护“失灵”,严重时会危及发电机、变压器等一些主设备。计算机控制系统,微波通信、移动通信系统,雷达系统,只能建筑用办公自动化系统受到雷电干扰也时有发生,防雷措施还不够完善,这也是防雷工作的重点,易燃易爆场所防雷的重要性一直受到雷电干扰也时有发生,防雷措施还不够完善,这也是防雷工作的重点,易燃易爆场所防雷的重要性一直受到雷电干扰也时有法神个,防雷措施还不够哦完善,这也是防雷工作的重点,易燃易爆场所防雷的重要性一直受到人们的高度重视,因为任何的漏洞都会造成不可估量的损失。因雷害造成的人身伤亡事故时有发生,所以人身防雷知识的普及、学校及公共场所的防雷措施都非常重要。
伟信防雷公司在电力系统从事专业技术工作,其中防雷接地工作是其主要的工作,从发电厂、变电站、供电所的防雷接地到输电线路的防雷接地,从配电设备的防雷接地,到微波通信系统的防雷接地工作,从防雷接地工程设计、防雷改造,防雷装置的运行管理,到雷害事故分析,防雷技术的监督,进行了大量的系统的工作,也积累了丰富的实践经验和系统的理论知识对防雷工作进行系统的理论和应用研究。
现代防雷体系是一项重大的系统工程,它整面临着一个概念上、、方法上的转变。常规的避雷针和避雷线主要是一维空间防御;避雷带和避雷网是二维空间防御;现代防雷体系则是三维立体空间防御。防御的界限也大大的延伸了,因为闪电和LEMP(雷电电磁脉冲)是发生在整个空间方位内,从大气对流层直接到大地表层以下,全方位地危及人类的生命和财产,上自航空航天飞行棋,下至地下的电缆、光缆、油管、气管、矿井等,无不受到其侵袭之灾,因此把防雷的界限眼神到更广阔的范围。把需要保护的空间划分成不同的防雷区,层层设防,既经济省事,又安全可靠。
1、 变电站中控室和通信机房现代防雷技术的特点
电力系统变电站和通信机房防雷技术的理论在于:闪电是电流源,防雷的基本途径就是要提供一条雷电流(包括雷电电磁脉冲辐射)对地泄放的合理阻抗途径,而不能让其随机性选择放电通道。简言之就是要控制雷电能量的泄放与转换。德国专家在《过电压保护理论与实践中》提出了现代防雷保护的三道防线。
① 外部保护—讲绝大部分雷电流直接引入大地泄散;
② 内部保护---防止沿电源线或数据线、信号线侵入的雷电波危害设备;
③ 过电压保护---限制被保护设备上的雷电流过电压幅值。
这三道防线互相配合,各尽其职,缺一不可,雷电的防护可分为两方面,即直击雷的防护和感应雷的防护。
1.1直击雷的防护
直击雷防护的主要设计依据的国际电工委员会IEC1312-1~3《雷电电磁脉冲的防护》、《电子设备雷击导则》、《建筑物防雷设计规范》等,目前,防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,然后通过良好的接地装置迅速而安全的把它送回大地。
1.2感应雷的防护
感应雷的防护是从整体和系统上建立起三维防护体系,陕西伟信防雷科技有限公司根据电业公司110KV、35KV变电站及调度通信机房实际被保护设备构成的系统中采取以下措施:
① 电源防雷: 配电系统电源防雷应采用三级防护,避雷器采用的是B/C/D三级防雷的方式。第一级保护(B级)一般安装在变电站主控室或通信机房输入电源的主配电盘上。主要用于保护整栋建筑物用电设备或单位的主要用电设备。第二级保护(C级)主要安装在高频直流设备配电柜上或总电源输出端。第三级保护(D级)主要安装于各个用电设备的电源端,用于保护最终的用电设备(如光电及、载波机、后台微机设备等等)。
② 信号系统防雷: 与电源防雷一样,信号系统的防雷主要采用信号避雷器防雷。目前,数据网络常采用的方式有电话线、专线、232和帧中继等,通讯网络设备主要为调制解调器、DTU、路由器和远程中断控制器等。通常根据通信线路的类型、通讯频带、线路电平等选择同喜避雷器,讲通信避雷器串联或并联通信线路路上。
③ 等电位连接: 等电位连接是将正常不带电的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、建筑物的金属构架、金属管线的桥架与接地系统做电气连接,防止在这些物件由于感应雷高电压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。等电位连接的目的是减少需要防雷的空间内金属部件和各系统之间的电位差,防止雷电反击。
④ 金属屏蔽及重复接地:在做好以上措施的基础上,还应采用有效的屏蔽、重复接地等办法、避免架空导线直接进入建筑物内配电系统和信号系统,尽可能采用埋地电缆引入,并用金属导管屏蔽,屏蔽金属管在进入建筑物或机房前重复接地,最大限度的衰减从各种线缆上引入雷电高电压。
2、 防雷区分
一个欲保护的区域(建筑物),根据GB50057-00和IEC61312-1的标准,应将建筑物需要进行保护的欧诺关键划分为不同的防雷去,以区分各部分LEMP的眼中成都和相应的防护对策,从EMC(电磁兼容)的观点来看,由外到内可分为几级保护区,防雷去用文字符号LPZ(Lightning Protection Zone)表示。
各区以其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。
① LPZOA区: 本区内的个物体都可能遭到雷击和传到全部雷电流;本区内的电磁场强度没有衰减,该区是防直击雷区,其遭受LEMP的华景最为严峻。
② LPZOB区:本区内的个物体不可能遭受到大于所选滚珠半径对应的雷电流直接雷击(不可能遭受到与LPZOA区相同雷电流的直接雷击),但本区内的电磁场强度没有衰减。
③ LPZ1区:本区内的个物体不可能遭到雷击,流经个道题的电流比LPZOB区更小,本区内的电磁场强度可能衰减,这取决于屏蔽措施。在该区内不会发生直接雷击,同时由于接地基础网的屏蔽作用,电磁场强度将有一定程度的衰减。
④ LPZn+1(n=1,2,3…….)后续防雷去:当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时,应增设后续防裂去,并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。
通常,防雷去的技术越高,电磁环境参数就越好。
上面规定的各防雷区,除了LPZOA与LPZOB区之间舞姐面外,其余各防雷区之间均有明确分割的交界面。在两个防雷区的交界面附近,应将所有穿过交界面的金属物体、电缆屏蔽层、金属管道做等电位连接。等电位连接的目的,在于减少防雷保护区内各金属物与各系统之间的电位差。
3、 防雷体系的组成
现代防雷体系从大地及外围空间来说可划分为三个防雷区域(更确切的说是三个防雷层次),即高空防雷区、低空防雷区、地下防雷区。这三个防雷区域各有一定的独立性,相互又有一定的关系,可以说三个防雷区域是三个子防雷体系,由三个子防雷体系组成一个总防雷体系。
3.1 高空防雷区
高空防雷区位于大气对流层,在地面以上约2-14Km,在雷雨季节,该区域经常有大量雷云生成,容易发生云闪和直接雷击,同事形成LEMP,对现代宇宙火箭、飞行器和航空、航天飞机等造成了巨大的破坏。
本区内个物体都可能造成直接雷击,且电磁场强度没有衰减,因此按IEC61312-1的标准来区分,应属于LPZOA区。
3.2 低空防雷区
低空防雷区是地面上空的防雷区域,高度范围约0-1Km,在该区域内,雷击的主要形式是直击雷和LEMP,它给地面生物、建筑物、电力设备和信息系统等带来了巨大的危害,由于这个区域是人类的主要生活空间,所以防雷也就特别重要。除了常规的防避直击雷的接闪装置外,为了防避直击雷电磁脉冲对现代电子信息系统的侵袭,必须采取一些新的总和防护措施,如限压型和开关型SPD,整体的与局部的电磁屏蔽装置,联合接地与等电位连接装置等,在该区域内,又以建筑物为主题划分为不同层次的防雷区。
3.3 地下防雷区
地下防雷区是指在地面以下的防雷区域,有人认为在地下的实施就不会遭雷击了,事实告诉我们,“雷神”也常常光顾地宫。例如埋在地下的电缆与光缆就市场会遭雷击,地下隧道、地铁和地下矿井作业也多次发生雷害事故。
电缆与光缆的防雷措施基本相同,主要有两种方法。一是采用避雷线,即在地下电缆上方,敷设一条或两条与电缆平行的金属线,当有雷电流到来时,电流将大部分从排流线流走,从而保护了下部的缆线。避雷线也可安装在地面上方,与地下缆线平行,避雷效果更好,施工也方便,另一种方法是在缆线外加装金属管,也能达到可靠的保护效果。
4、 县级电力系统防雷体系的特点
根据上面的分析,对县级电力系统防雷体系的主要特点可归纳如下。
(雷电波的侵入过程:雷电波通常是通过变电站35KV临近的10KV线路侵入10KV母线,在经过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。乳中i经过了10KV线路阀式避雷器、母线阀式避雷器和所用变阀式避雷器3级削峰,在经过所用变电压出线的平波作用,电压幅值大为下降,但由于雷电波的电压、能量极高,且阀式避雷器等设备技术上的局限性,虽然绝大部分的雷电能量都能在达到设备之前得以消除,但雷电波仍可能以幅值相对很高,但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,加到机房内所有220V交流回路中。
还有一种情况,就是感应雷电波通过系统的总和自动化设备和信号采集的二次电缆入侵,以很高的电压直接加到运动系统的信号和传送端上,造成接受和发送端模块烧坏。
微机设备屡遭雷害的原因:主控室和通信机房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。在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。但对于使用较大规模集成电路,运行电压只有数伏,信号电流禁卫uA级的微机装置来说,就不一定能经受的住。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。
各种系统受雷害特比而严重的原因:首先是电源防雷,设备系统多由独立的小容量UPS供电,而这些UPS最多的是使用高压敏电阻保护。在防雷和限幅能力都比较有限,保护UPS本身尚且不够,更不用说保护后接的电子设备了,实际运用中也屡屡发生UPS雷击烧毁现象,所以但从提高UPS质量方面入手难以从根本上解决问题。
其次是信号端方面:电力系统变电站主控室和通信机房内的电子设备之间的连接一般很少采用屏蔽电缆,又地处雷电多发区,工地昂欧诺公司内的电子设备也没装设任何防雷设备,所内和沿线附件落雷都很容易在电缆中感应出很高的雷电压并通过电缆直接加到设备上,造成设备的击穿损坏。
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