陳政　陳亮

摘要：電涌保護(hù)器是近年來(lái)新型的防雷裝置之一，是保護(hù)電子信息系統(tǒng)安全、完善綜合防雷體系的重要手段。本文介紹了發(fā)電廠、變電站電涌保護(hù)器的選擇、配置原則，具備工程實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞:電涌保護(hù)器防雷發(fā)電廠變電站

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)06(c)-0048-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各類信息設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,此類設(shè)備一般工作電壓低、耐壓水平弱、敏感性高、抗干擾能力差,因而極易受到雷電電流脈沖的危害。國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域越來(lái)越重視對(duì)此類系統(tǒng)的保護(hù),多個(gè)有關(guān)電涌保護(hù)器的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布。

電涌保護(hù)器是一種新型的防雷裝置,是保護(hù)電子信息系統(tǒng)安全、完善綜合防雷體系的重要手段。在國(guó)內(nèi)一些行業(yè),如金融、電信、機(jī)場(chǎng)等行業(yè)已經(jīng)得到了較廣泛的使用,電涌保護(hù)器在信息系統(tǒng)電源防雷保護(hù)上發(fā)揮了明顯的作用。在電力行業(yè),在一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)較早使用了電涌保護(hù)器,如廣東電網(wǎng)在2007年初就發(fā)布了其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn):《廣東電網(wǎng)變電站二次系統(tǒng)防雷接地規(guī)范》。該企標(biāo)對(duì)電涌保護(hù)器的設(shè)置做了較詳細(xì)的論述。為了適用形勢(shì)的發(fā)展,國(guó)家能源局頒布了電力行業(yè)的相關(guān)規(guī)程——DL/T5408-2009《發(fā)電廠、變電站電子信息系統(tǒng)220/380V電源電涌保護(hù)配置、安裝及驗(yàn)收規(guī)程》。近年來(lái),為了提高發(fā)電廠、變電站運(yùn)行的可靠性,電力行業(yè)使用電涌保護(hù)器的情況日益增多。

1 電涌保護(hù)器原理簡(jiǎn)介

電涌保護(hù)器(SPD):英文全稱是surge protective device,其譯意為電涌保護(hù)器,是限制雷電反擊、侵入波、雷電感應(yīng)和操作過(guò)電壓而產(chǎn)生的瞬時(shí)過(guò)電壓和泄放電涌電流的器件。

供電系統(tǒng)電涌的來(lái)源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設(shè)備啟停和故障等)兩種。

雷擊對(duì)地閃電可能以兩種途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上。直接雷擊:雷電放電直接擊中電力系統(tǒng)的部件,注入很大的脈沖電流。發(fā)生的概率相對(duì)較低。間接雷擊:雷電放電擊中設(shè)備附近的大地,在電力線上感應(yīng)中等程度的電流和電壓。

內(nèi)部電涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備啟停和供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障有關(guān):供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設(shè)備的啟停、線路故障、投切動(dòng)作等,都會(huì)帶來(lái)內(nèi)部電涌,給用電設(shè)備帶來(lái)不利影響。

間接雷擊和內(nèi)部電涌發(fā)生的概率較高,絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分電涌能量的吸收和抑制。對(duì)于低壓供電系統(tǒng),電涌引起的瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù),采用分級(jí)保護(hù)的方式來(lái)完成。從供電系統(tǒng)的入口開(kāi)始逐步進(jìn)行電涌能量的吸收,對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓進(jìn)行分階段抑制。SPD正常發(fā)揮效用的前提是將電涌電壓引起的電涌電流以最短的途徑通過(guò)等電位系統(tǒng)接地。電源線、信號(hào)線、金屬管道等都要通過(guò)等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器進(jìn)行等電位連接,各個(gè)局部等電位連接排互相連接,并最后與主等電位連接排相連。

2 發(fā)電廠、變電站電涌保護(hù)器配置原則

電涌保護(hù)器的配置應(yīng)符合綜合防雷的原則,并與其他各種防雷措施緊密配合,力求做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。電涌保護(hù)器的選擇應(yīng)與電源系統(tǒng)的接地方式相配合。電涌保護(hù)器的配置不是一個(gè)孤立的系統(tǒng),是綜合防雷里的一個(gè)子系統(tǒng)。

考慮到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則,在進(jìn)行電涌保護(hù)器的選擇、配置前,應(yīng)該進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,當(dāng)無(wú)法計(jì)算得到所需數(shù)據(jù)時(shí),可按照如下原則配置。

2.1 大(中)型發(fā)電廠宜裝設(shè)電涌保護(hù)器的位置

1.220/380V側(cè)動(dòng)力中心(PC)母線進(jìn)線段、保安母線段;

2.安裝有電子信息設(shè)備的電源入口處;

3.交流不間斷電源(UPS)220/380V側(cè)的電源入口處。

沖擊電流及標(biāo)稱放電電流參數(shù)宜按A級(jí)選擇。

2.2 小型發(fā)電廠應(yīng)裝設(shè)電涌保護(hù)器的位置

1.220/380V側(cè)動(dòng)力中心(PC)母線進(jìn)線段;

2.安裝有電子信息設(shè)備的電源入口處;

3.交流不間斷電源(UPS)220/380V側(cè)的電源入口處。

沖擊電流及標(biāo)稱放電電流參數(shù)宜按B級(jí)選擇。

2.3 35kV以上變電站宜裝設(shè)電涌保護(hù)器的位置

1.所用變壓器220/380V側(cè)母線進(jìn)線段;

2.監(jiān)控用計(jì)算機(jī)交流不間斷電源(UPS)220/380V的電源側(cè)。

沖擊電流及標(biāo)稱放電電流參數(shù)宜按B級(jí)選擇。

2.4 35kV及以下變電站應(yīng)裝設(shè)電涌保護(hù)器的位置

1.220/380V所用電母線進(jìn)線段;

2.220/380V饋線母線段。

沖擊電流及標(biāo)稱放電電流參數(shù)宜按C級(jí)選擇。

電涌保護(hù)器的種類很多,性能也存在差異。主要分為三種類型:電壓開(kāi)關(guān)型、電壓限制型、復(fù)合型。其中復(fù)合型電涌保護(hù)器由開(kāi)關(guān)型元件和電壓限制型元件串聯(lián)或并聯(lián)組成。其特性隨所加電壓的特性可以表現(xiàn)為電壓開(kāi)關(guān)型、電壓限制型或二者皆有。

考慮到發(fā)電廠及變電站的重要性,一般選擇泄漏電流小、無(wú)續(xù)流的串聯(lián)型復(fù)合式電涌保護(hù)器。在選擇配電線路電涌保護(hù)器沖擊電流及標(biāo)稱放電電流時(shí)可以經(jīng)過(guò)評(píng)估計(jì)算后確定或按照表1選用。電壓保護(hù)水平Up與受保護(hù)設(shè)備耐壓水平對(duì)應(yīng)。

標(biāo)稱放電電流In:流過(guò)SPD具有8/20波形的電流峰值。用于Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD分級(jí)以及I級(jí)、Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD的預(yù)處理試驗(yàn)。

沖擊電流Iimp:由電流峰值Ipeak和電荷量Q確定,其試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)的程序進(jìn)行,是用于I級(jí)試驗(yàn)的SPD分類試驗(yàn)。

電涌保護(hù)器在電力行業(yè)使用時(shí)間不長(zhǎng),目前運(yùn)行中的狀態(tài)有待進(jìn)一步總結(jié)。大(中)型發(fā)電廠、變電站的屏蔽接地等防雷措施比較完善,故電涌保護(hù)器的配置應(yīng)按照實(shí)際情況分級(jí)選擇。

電涌保護(hù)器的安裝要求:電涌保護(hù)器應(yīng)安裝在被保護(hù)設(shè)備電源線路的前端。帶有接線端子的電涌保護(hù)器與導(dǎo)線連接時(shí)應(yīng)采用壓接,帶接線柱的電源保護(hù)器宜采用線鼻子與接線柱連接。為了保證工程質(zhì)量,采用壓接方式較好。從電涌保護(hù)器保護(hù)側(cè)接至需要保護(hù)的電子設(shè)備(ITE),其線路應(yīng)短且加屏蔽。電涌保護(hù)器的連接導(dǎo)線最小截面宜符合表2的規(guī)定。

3 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電廠、變電站的防雷是一個(gè)復(fù)雜的綜合性工程。我國(guó)雖然已經(jīng)引入了IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為建筑物雷擊防護(hù)水平和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn),但其評(píng)估方法復(fù)雜,工程上難以應(yīng)用。交流低壓電源系統(tǒng)電涌保護(hù)使用電涌保護(hù)器時(shí)只有正確地選擇、配置、安裝才能使其達(dá)到預(yù)期的效果,使保護(hù)方案成功地付諸實(shí)施。發(fā)電廠、變電站的電涌保護(hù)器配置應(yīng)對(duì)照DL/T5408-2009:《發(fā)電廠、變電站電子信息系統(tǒng)220/380V電源電涌保護(hù)配置、安裝及驗(yàn)收規(guī)程》來(lái)執(zhí)行,該方法簡(jiǎn)明扼要,是符合工程實(shí)際應(yīng)用的。實(shí)際應(yīng)用時(shí)也可參照GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》、CECS174:2004《建筑物低壓電源系統(tǒng)電涌保護(hù)器選用、安裝、驗(yàn)收和維護(hù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。