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        變電站防雷措施的技術(shù)應(yīng)用

        2014-09-11 02:03:56
        關(guān)鍵詞:防雷器變電所光纜

        陳 亮

        (馬鋼股份公司設(shè)備部 安徽馬鞍山 243003)

        變電站防雷措施的技術(shù)應(yīng)用

        陳 亮

        (馬鋼股份公司設(shè)備部 安徽馬鞍山 243003)

        以一起變電所遭受雷擊事故為線索,深入分析了雷電波入侵變電站通信系統(tǒng)的途徑,提出了通信防雷改造措施,介紹了變電所接地網(wǎng)的制作,總結(jié)了應(yīng)用效果。

        變電站;通信系統(tǒng);雷擊;接地網(wǎng)

        隨著馬鋼變電所電力自動化的改造不斷深入,變電所通信系統(tǒng)的自動化程度越來越高,雷電對變電所通信系統(tǒng)的危害越來越突出。由于改造后的變電所通信系統(tǒng)含有大量的電子元器件,它抵御過電壓、過電流的能力變得脆弱。這樣,在雷雨季節(jié)里,當(dāng)雷電波通過電力線傳入變電所內(nèi),進(jìn)而侵入到通信系統(tǒng)電子設(shè)備的內(nèi)部時,會導(dǎo)致設(shè)備損壞。

        馬鋼地處長江流域,是雷電天氣多發(fā)區(qū)域,年平均雷暴日為33.6天。在2009年8月,馬鋼 11#變電站通訊系統(tǒng)遭雷擊侵襲,損壞通訊管理機(jī)插件四塊,寬帶接口三個。雖然本次雷擊損失影響范圍不大,但是管理人員高度重視,要求相關(guān)電氣技術(shù)人員調(diào)查分析雷電損壞設(shè)備的事故原因。本文根據(jù)這起事故的分析結(jié)論,介紹防雷改造措施及應(yīng)用后的效果。

        1 變電站通訊設(shè)備易受雷擊損壞的原因分析

        為查清雷擊事故的原因,經(jīng)對現(xiàn)場勘查與分析,總結(jié)雷擊損壞通信設(shè)備的途徑有3條,①雷電直擊變電所外輸電線路,而后雷電波沿電力線路擴(kuò)散至變電站,侵入電源設(shè)備,損壞監(jiān)控主機(jī)、后臺管理機(jī)及微機(jī)的電源模塊等。②雷電流通過避雷針引下線進(jìn)入接地網(wǎng),當(dāng)設(shè)備接地不良,接地電阻較大時,就會抬高地電位電壓,這樣,雷電流通過地線入侵電子設(shè)備,造成損壞。③變電站的調(diào)度自動化系統(tǒng)均采用光纜連接,光纜多數(shù)沿電力線路下架設(shè)。雷電直擊在通訊架空光纜通訊線路上時,會在線路上產(chǎn)生瞬間過電壓,沿光纜金屬加強(qiáng)芯迅速向線路兩端擴(kuò)展進(jìn)入變電所,損壞與光纜直接相連的終端盒,并經(jīng)站內(nèi)通訊線侵入通訊管理機(jī),造成管理機(jī)損壞。

        經(jīng)過分析原因后,我們決定把通訊系統(tǒng)防雷重點放在“電源系統(tǒng)防雷、通信防雷、接地防雷”三個部分并實施改造。

        2 防雷擊改造措施

        2.1電源系統(tǒng)防雷

        對電源設(shè)置三級防雷保護(hù),第一級在交流電源的母線處,并聯(lián)安裝防雷器,選用Ⅰ級電源防雷器,最大通流容量為80kA,額定通流容量40kA,該防雷器泄放流量較大,響應(yīng)時間快。第二級在所內(nèi)總交流配電屏內(nèi),防雷器選用Ⅱ級電源防雷器。第三級防雷在所內(nèi)UPS電源進(jìn)線處,選用Ⅲ級電源防雷器;直流屏內(nèi)選用Ⅲ級電源防雷器。

        三級防雷保護(hù)設(shè)置完成后,可以將電源回路上流入的過電壓鉗制在1.2 kV內(nèi),確保電源回路安全穩(wěn)定。

        主控室內(nèi)的交、直流配電柜機(jī)殼做好接地保護(hù),交流保護(hù)接地線從接地母線上直接引出,杜絕采用中性線作為交流保護(hù)接地線。

        2.2通信防雷

        對變電站的通訊線路逐級檢查,確保線路兩端的屏蔽層接地良好。通訊用的光纜進(jìn)入主控室后,加強(qiáng)芯用16 mm2銅導(dǎo)線接到主控室接地母線上,防止雷電波竄入通信管理機(jī)。對變電所的通訊線路逐級檢查,確保通訊線路兩端的屏蔽層接地良好。

        對于GPS時鐘系統(tǒng),在GPS天線進(jìn)線處串接防雷器,防止雷電通過天線從戶外流入設(shè)備,造成損壞。

        視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置了許多傳輸視頻信號的同軸電纜,為防止雷擊電纜引起浪涌電壓,在視頻信號輸入端安裝視頻信號避雷器。

        變電站二次設(shè)備間通信主要是以太網(wǎng)。在通信端口安裝網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器,防止線路上的過電壓摧毀通信端口及集成電路板。

        2.3防雷接地改造

        為保證變電站內(nèi)弱電系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及語音、安全防范)的電子設(shè)備和操作人員的安全,所有各類電氣、電子信息設(shè)備均應(yīng)進(jìn)行等電位連接對于進(jìn)出機(jī)房的信號電纜選用有金屬屏蔽層電纜并埋地敷設(shè),并在不同防護(hù)區(qū)將電纜金屬屏蔽層進(jìn)行等電位可靠連接并接地。

        具體接地措施如下:

        系統(tǒng)接地采用變電站聯(lián)合接地方式,在站所內(nèi)靜電地板下敷設(shè)一組均壓環(huán),連接至站所內(nèi)部等電位連接端子板,站所內(nèi)所有設(shè)備的機(jī)殼機(jī)架均用多股銅芯線就近接至均壓環(huán),以減少各系統(tǒng)設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊而產(chǎn)生電位差。

        進(jìn)入變電站的光纜,在入所處將光纜中的加強(qiáng)鋼筋作接地處理,接地線就近接至均壓環(huán)或接地匯集排。通過對以上各系統(tǒng)的設(shè)備及金屬線路的接地處理,可保證變電站內(nèi)各系統(tǒng)的設(shè)備處于等電位狀態(tài),在變電站遭受雷擊時不至于產(chǎn)生電位差。

        接地網(wǎng)的制作。

        在距離變電所建筑2 m處,以矩形6 m×3m為標(biāo)準(zhǔn),挖寬度為0.8 m,深0.8 m的土溝,矩形的長邊中間要挖通。用六根5號鍍鋅角鋼,尺寸為截面5×50×50mm,長度為2.5m的鍍鋅角鋼,垂直打入溝底,形成垂直接地體,然后用4號鍍鋅扁鋼,尺寸截面4×40mm,將六根角鋼焊接連成整體,形成水平接地體;接著用4號鍍鋅扁鋼焊接在接地網(wǎng)框架的中間位置,并引出至變電所房屋墻外,高出地面0.3m,作為接地端;然后用16 mm2的護(hù)套線從接地端引出,穿墻進(jìn)入室內(nèi),連接到變電站內(nèi)等電位接地排上。土溝回填土使用土壤電阻率低的田園土。

        變電所的避雷針設(shè)立獨立接地裝置,避雷針接地引線的入地點與電氣設(shè)備的接地網(wǎng)的距離,在地下應(yīng)設(shè)置為3m以上。避雷針接地裝置與道路或人行出入口的距離應(yīng)大于3m,如果滿足不了,路面應(yīng)采取措施,鋪設(shè)礫石,厚度≥15cm。

        圖1 接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

        3 應(yīng)用效果

        變電站通信設(shè)備自實施如上的防雷措施,至今未再發(fā)生雷擊故障,通訊系統(tǒng)運行穩(wěn)定,說明防雷措施切實有效。

        [1] 陳祥勇.數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)防雷措施探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2010.15

        [2] 韋建新.綜合自動化變電站二次系統(tǒng)防雷措施及應(yīng)用[J].云南電業(yè).2010.3

        Application of Lightning Protection Measures of Substation

        CHEN Liang

        Taking together substation lightning accident as the clue,in-depth analysis of the ways of lightning wave intrusion in substation communication system,the lightning protection measures,the grounding network technology in substation, summarizes the application effect.

        substation;communication system ;lightning ;grounding grid

        2014-06-28

        陳亮(1967-),男,馬鋼股份公司設(shè)備部,電氣工程師。

        TM63:TM862+.1

        B

        1672-9994(2014)04-0031-02

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