金少輝

摘要：介紹了二次系統(tǒng)防雷設(shè)計原則，并對水電站電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)防雷設(shè)計及安裝、防雷器的運行和維護進行了闡述。

關(guān)鍵詞：水電站二次系統(tǒng)防雷電源防雷信號防雷運行及維護

中圖分類號：TV61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0188-02

近年來，水電站中的交直流電源系統(tǒng)、微機保護及監(jiān)控后臺系統(tǒng)、二次回路、電能計量系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊以及其他一些弱電設(shè)備，集成度、速度和精度不斷提高，而工作電壓只有幾伏，信息電流僅為微安級，因而對外界干擾極其敏感，特別對雷電等電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。當雷電等過電壓和伴隨的電磁場達到某一閥值時，輕則引起系統(tǒng)失靈，重則導致設(shè)備或其元器件永久性損壞。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，約25%的電子設(shè)備損壞事故是供電系統(tǒng)過電壓所造成。即使采用穩(wěn)壓電源或在線不停電電源，也不能消除瞬時過電壓的破壞作用，在強大的瞬時過電壓作用下，穩(wěn)壓電源和不停電電源本身也可能被損壞。

1二次系統(tǒng)防雷設(shè)計原則

盡管雷電直擊弱電設(shè)備的可能性不大，但是雷擊附近大地、建筑物、交流供電線路和空中雷云放電時直接形成的，或者由靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)形成的沖擊過電壓，都有可能通過與之相連的電力線路、信號線路或接地系統(tǒng)，通過各種接口，以傳導、耦合、輻射等形式，侵入弱電系統(tǒng)并釀成嚴重的干擾或事故。

國標GB50343-2004《電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定電子信息系統(tǒng)應(yīng)采用外部防雷和內(nèi)部防雷等措施進行綜合防護，如圖1。長期的防雷實踐證明，在防雷中從直擊雷防護到接地、均壓、屏蔽、限幅、分流等多個環(huán)節(jié)都要認真對待，才能確保設(shè)備的安全。

根據(jù)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范的相關(guān)設(shè)計要求，防雷產(chǎn)品必須配套設(shè)計3～4級防雷模塊，逐級降壓泄流，任何一級均無法獨立承擔防雷降壓泄流的工作（如圖1）。

2水電站電源系統(tǒng)防雷保護設(shè)計及安裝

水電站電源一般實行三級防雷保護，防雷模塊具有理想非線性伏安特性和高能量特性。在正常工作條件下，保護模塊為高阻狀態(tài)。對電網(wǎng)正常工作無影響。如電網(wǎng)出現(xiàn)瞬時過電壓，保護模塊在數(shù)納秒時間內(nèi)轉(zhuǎn)換為低阻狀態(tài)，使過電壓造成的大電流經(jīng)模塊泄放，從而使瞬時過電壓不會影響用電設(shè)備。模塊式防雷器一般由底座和插拔式保護模塊組成，易于安裝和維護。

（1）第一級防雷安裝在站用變低壓側(cè)主盤380V進線側(cè)，主要是瀉放大部分侵入水電站的雷電流；即在變電器的低壓側(cè)加裝間隙型浪涌保護器，泄放大部分入侵變電站的雷電流。該區(qū)域?qū)儆贐級防雷區(qū)，雷擊危險性較高，應(yīng)采用放電電流較大（≥40kA），響應(yīng)時間<25ns的B級防雷保護裝置，可采用B級三相交流電源防雷器并聯(lián)安裝380V輸入母線側(cè)；電源防雷模塊的安裝方式為35mm導軌安裝。

（2）第二級安裝在站用380V負荷盤處，主要用于限制雷擊引起的瞬態(tài)過電壓；防止雷擊過電壓從交流配電線進入控制室等二次設(shè)備。該區(qū)域?qū)儆贑級防雷區(qū)，應(yīng)采用放電電流≥20kA，響應(yīng)時間<25ns的C級防雷保護裝置。

（3）第三級防雷安裝在站內(nèi)二次裝置柜內(nèi)，如保護柜、測控柜、故障錄波裝置、安穩(wěn)及其它自動裝置、通信直流電源柜等。應(yīng)采用放電電流≥10kA，響應(yīng)時間≤25ns的C級防雷保護裝置。

①第三級分直流和交流防雷，直流第三級防雷安裝在站內(nèi)裝置柜內(nèi)，如各類保護柜、測控柜、故障錄波裝置、安穩(wěn)及其它自動裝置、通信直流電源柜等?？刹捎肅級220V直流電源防雷器并聯(lián)安裝在220V直流輸出母線側(cè)（如圖2）。

②交流第三級防雷安裝在站內(nèi)裝置柜內(nèi)交流電源上，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)備處加裝第三級防雷裝置，保護該設(shè)備。例如UPS電源，可采用第三級三相交流電源防雷器并聯(lián)安裝在380V交流輸入處，同時采用220V直流電源防雷器并聯(lián)安裝在220V直流輸入處，防雷模塊的安裝方式為35mm導軌安裝。

3信號系統(tǒng)防雷保護設(shè)計及安裝

3.1 載波線防雷

在載波到通信柜前串聯(lián)安裝雙絞線信號防雷器，防止載波線路在高壓場地感應(yīng)雷電進入機房，對設(shè)備構(gòu)成危害。

3.2 通信線防雷

在通信線進入設(shè)備之前串聯(lián)安裝過電壓保護器，抑制沿線路傳導的過電壓對設(shè)備造成危害，以滿足ADSL、ISDN、DDN幀中繼、模擬電話線等多種通信線路的防雷保護。

3.3 天饋線防雷

對擁有帶BNC或N接頭的連接收發(fā)器GPS時鐘系統(tǒng)，在同軸電纜進入同步裝置屏前串聯(lián)安裝高頻饋線防雷器，防止天饋線路從戶外引入雷擊過電壓進入設(shè)備，對設(shè)備構(gòu)成危害（如圖3）。

3.4 工業(yè)電視視頻監(jiān)控線路

在線路上串聯(lián)安裝插入損耗小于0.5dB， 頻率范圍在0～1.0GHz的防雷模塊。3.5設(shè)備間通信線路防雷

在通信口的兩端分別安裝相應(yīng)的信號防雷器，防止過電壓擊毀通信端口或引起設(shè)備集成電路芯片損壞。

4防雷器的運行維護

防雷器一般具有過熱、過流脫扣裝置，含有窗口紅色標注反映的故障顯示和遠程監(jiān)控所需的遙信端子，能自動記錄過電壓次數(shù)，停電后記錄的過電壓次數(shù)不丟失。

水電站防雷器安裝數(shù)目較多，區(qū)域較為集中?？蓪⒕幪柡蟮姆览灼鞯倪b信端子與就近安裝的PLC信息采集單元相連接，然后上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)測每個防雷器工作狀態(tài)，實現(xiàn)防雷器發(fā)生動作之后或者發(fā)生損壞后，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)進行查看，迅速確定防雷器的安裝位置。減少防雷器的現(xiàn)場巡檢次數(shù)和時間，大大降低勞動強度，提高工作效率。

防雷器維護分為周期性維護和日常維護，周期性維護周期為一年，每年在雷雨季節(jié)到來前進行一次全面檢查。日常性維護一般在每次雷擊后進行，進行目視檢查，必要時進行有關(guān)試驗。

5結(jié)語

根據(jù)水電站電源系統(tǒng)采用梯級供電、逐級配電的特點，根據(jù)現(xiàn)場電源實際情況逐級安裝不同型號的電源防雷器，同時對信號系統(tǒng)加裝防雷保護，并利用防雷器的遙信端子將信號傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，方便了運行和維護，最大限度的消除了雷電對二次系統(tǒng)的干擾和危害，確保在雷電活動時水電站二次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 國家標準.GB50343-2004電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2004.

[2] 劉樹新，程宇，張紹強.變電站二次系統(tǒng)防雷方案設(shè)計[J].電工技術(shù)，2010（11）：28.

[3] 陳創(chuàng)庭.淺談發(fā)電廠主控大樓二次系統(tǒng)的防雷設(shè)計[J].電磁避雷器，2006（4）：20-24.