田自明

神寧集團公司靈武礦區(qū)水電分公司，寧夏 靈武 751410

0 引言

近年來，隨著煤礦電力系統(tǒng)的不斷改造及科學技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，變電站微機綜合自動化系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中被廣泛接納和應(yīng)用。變電站實現(xiàn)綜合自動化不僅為變電站實現(xiàn)無人值守和配電網(wǎng)實現(xiàn)自動化奠定的基礎(chǔ)，而且也為煤礦提供更安全、經(jīng)濟、可靠和高質(zhì)量的電能創(chuàng)造的條件。

變電站實現(xiàn)綜合自動化是傳統(tǒng)變電所二次系統(tǒng)的重大變革，其裝置形式、功能配置以及操作方法都發(fā)生了根本變化。利用多臺計算機和大規(guī)模集成電路裝置組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替了常規(guī)的控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏及常規(guī)的繼電保護。但是，對于使用超大規(guī)模集成電路、運行電壓只有數(shù)伏、信號電流僅為微安級的微機裝置，與以往電磁式保護裝置相比，耐熱容量要小，對尖峰脈沖的耐受能力比較脆弱，特別是雷擊過電壓的暫態(tài)沖擊會造成變電所二次系統(tǒng)嚴重損壞，甚至造成監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓，嚴重威脅電網(wǎng)的安全運行。

1 低壓二次系統(tǒng)存在的問題

神寧集團公司靈武礦區(qū)水電分公司管轄的電網(wǎng)由110kV變電站4座，35kV等級的變電所18座。由于變電所原來是按常規(guī)所設(shè)計，標準比較低，設(shè)計未考慮低壓系統(tǒng)防雷。近幾年以來，變電所低壓系統(tǒng)、綜自系統(tǒng)、后臺系統(tǒng)不同程度遭受到二次雷電波的侵襲，造成低壓二次設(shè)備燒壞。比較嚴重的就先后發(fā)生了四次由于雷電波通過所用變低壓側(cè)和兩路引出的通信電纜入侵，致使調(diào)度通道機、遠動柜的電源插件、RTU信號插件、UPS和后臺監(jiān)控微機都受到了不同程度的損壞，已經(jīng)影響到系統(tǒng)的安全運行。而雷擊事件由于其極高的電壓幅值和不可預測性更是微機系統(tǒng)的“天敵”。

2 原因分析

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，雷電及各種浪涌信號通過供配電線路和網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸線路造成的危害越來越大。由于在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)集中了大量的微電子設(shè)備，而微電子設(shè)備所固有的特殊性，比如速度快、精度高、但抗干擾能力差，過壓、過流保護能力極其脆弱，對其工作環(huán)境的要求越來越高。雷電以及大型設(shè)備的瞬間過電壓（流）會通過電源線、信號傳輸線等導體，使儲存的信號或數(shù)據(jù)受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動或暫時癱瘓，系統(tǒng)停頓，數(shù)據(jù)圖像傳輸暫停，網(wǎng)絡(luò)遭到破壞。

雷電和浪涌并非只是在遭受雷擊時才會出現(xiàn)危害，實際上感應(yīng)雷和強浪涌是經(jīng)常發(fā)生的，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)鄰近區(qū)域內(nèi)大負載用電產(chǎn)生的開關(guān)閉合以及大量設(shè)備開關(guān)而產(chǎn)生的浪涌（操作過電壓、過電流）對于脆弱的電子設(shè)備始終都存在著潛在的威脅。據(jù)統(tǒng)計，設(shè)備遭受感應(yīng)雷擊和雷電流侵入的事故要比設(shè)備遭受直擊雷事故多70%以上。雷擊往往造成通信線路完全中斷或通信質(zhì)量明顯下降。因此，必須重視雷電對通信網(wǎng)絡(luò)線路的危害，并及時采取有效的防雷措施，確保通信暢通。因公司所轄區(qū)域變電站屬寧夏雷電流易發(fā)區(qū)，極易遭到感應(yīng)雷擊而擊毀設(shè)備，造成系統(tǒng)癱瘓。雷電防護就是要切斷雷電和浪涌進入的途徑，也就是從供電和通訊兩條途徑（即線路）切斷侵入網(wǎng)絡(luò)的強浪涌；對于實際情況 ，通過分析雷電入侵途徑，有必要對變電所低壓電源系統(tǒng)的雷電干擾進行系統(tǒng)、深入的研究，找出在低壓電源系統(tǒng)防雷方面存在的問題和不足，并進行改造和完善。

公司所轄變電所在高壓系統(tǒng)的防雷保護方面是比較完善的，防直擊雷有避雷針；110kV及以上線路 架空地線保護；35kV線路有進線段保護；10kV線路有出線避雷器保護，變電所還有各級母線避雷器保護；這些構(gòu)成了基本完善的防雷保護體系。但在400V低壓系統(tǒng)上的防雷保護措施都不夠完善，存在較多的問題和不足，如低壓交流、直流配電線路是雷電及過電壓進入電子設(shè)備的主要途徑，并未采取安全、可靠的防雷保護措施；通信線路上感應(yīng)雷擊強度雖然比電力線上的要低，但通信接口（GPS天饋線、RS232、RJ45、RJ11T等）的耐過流能力較低，仍然存在很大的感應(yīng)雷擊隱患；交流采樣、開關(guān)量回路TV和TA二次線從戶外高壓場引入到主控室的各種二次設(shè)備，沒有防雷保護措施，極易從一次系統(tǒng)感應(yīng)雷擊，還有開關(guān)場的開關(guān)量經(jīng)直流220V或48V引入到保護裝置或監(jiān)控后臺機，提供開關(guān)、刀閘等開關(guān)量給保護裝置和監(jiān)控及五防使用，該引線較易感應(yīng)到雷電流，感應(yīng)雷電的幾率較大，也無防雷保護措施，以及部分自動化控制設(shè)備接地不符合規(guī)范要求。

3 解決方案及對策

在二次系統(tǒng)易遭受雷擊的變電所低壓交流系統(tǒng)加裝三級防雷模塊；在直流系統(tǒng)總饋線開關(guān)加裝防雷模塊；在在信號傳輸線路連接的設(shè)備通信口側(cè)安裝信號浪涌保護器（SPD）進行防雷保護。

交流電源系統(tǒng)SPD基本配置：考慮到公司下轄的變電站的雷暴環(huán)境和其他因素，在低壓交流電源的SPD配置采用2-3級保護，每個SPD保護范圍一般不超過30m，超過則需再設(shè)置SPD。一般第1級標稱放電電流最大，裝設(shè)了帶雷擊計數(shù)功能的SPD；各級SPD宜具有劣化指示功能。第I級安裝于三相交流配電總屏（進線柜）內(nèi)，主要是泄放大部分侵入變電站的雷電流；第2級安裝于二次交流分屏（包括整流屏）內(nèi)，主要用于限制雷擊引起的瞬態(tài)過電壓；第3級安裝于重要設(shè)備交流電源入庫處，主要是當前端安裝的SPD所得到的電壓保護水平加上其兩端引線的感應(yīng)過電壓以及反射波效應(yīng)不足以保護遠端設(shè)備時，在該遠端設(shè)備處加裝了第三級防雷裝置，保護該設(shè)備。

信號系統(tǒng)防雷配置：在信號傳輸線路連接的設(shè)備通信口側(cè)安裝信號浪涌保護器（SPD）進行防雷保護。通信線防雷：在通信線進入設(shè)備之前串聯(lián)安裝了過電壓保護器，抑制沿線路傳導的過電壓對設(shè)備造成危害，可滿足ADSL，ISDN，DDN幀中繼、模擬電話線等多種通信線路的防雷保護。

直流電源SPD基本配置：在低壓交流側(cè)安裝SPD后，根據(jù)規(guī)范要求，在直流側(cè)各總饋出開關(guān)處也安裝SPD。

4 結(jié)論

通過將近一年多的實踐檢驗，自公司在低壓二次系統(tǒng)安裝了浪涌保護器、防雷插座等防雷模塊后，該四個變電所系統(tǒng)運行正常，再未發(fā)生過調(diào)度通道機、遠動柜的電源插件、RTU信號插件、UPS和后臺監(jiān)控微機遭到雷擊而損壞的現(xiàn)象。公司將逐步實施，在一些重要機房的低壓二次系統(tǒng)全部裝設(shè)防雷模塊，確保低壓二次系統(tǒng)的正常運行。為礦井提供安全、可靠、穩(wěn)定的電源，確保礦井安全生產(chǎn)。

[1]電力系統(tǒng)二次設(shè)備SPD防雷技術(shù)規(guī)范.

[2]安全防范系統(tǒng)雷電浪涌防護技術(shù)要求 GA/T 670-2006.