雷電對35kV變電所弱電設(shè)備的影響及相應(yīng)的防范措施

陳　雷

摘要：隨著大量的先進(jìn)的電子設(shè)備在農(nóng)村小型變電所的廣泛應(yīng)用，而我們現(xiàn)有的變電所防雷設(shè)備只有針對一次設(shè)備的，而沒有針對弱電設(shè)備的，本文著重介紹變電所弱電設(shè)備受雷電傷害的幾種方式及相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：雷電弱點(diǎn)設(shè)備避雷器防范措施

0引言

進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，我縣供電公司所轄35kV變電所的控制、保護(hù)、計(jì)量、通訊設(shè)備陸續(xù)改造為綜合自動化設(shè)備，各類先進(jìn)的電子設(shè)備由于大量和廣泛的運(yùn)用，其遭受雷擊危害機(jī)率大大增加。尤其是變電所內(nèi)電子設(shè)備，依附于處在受避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備，受雷擊影響概率更大。且采用傳統(tǒng)防雷措施，其防護(hù)多有不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)引起重視。

1雷電危害的幾種方式

1.1直接雷擊和繞擊雷云單體浮在大地上空，其所帶電荷拖著地表相反電荷隨風(fēng)移動。如果途經(jīng)變電所的避雷針或地表其它突出物(包括高層建筑物)，地電荷會導(dǎo)致突出物頂端電場畸變集中。閃電開始之前先是雷云底部的始發(fā)先導(dǎo)按間歇分級躍進(jìn)方式向地表發(fā)展，當(dāng)距地面50～100m時，由避雷針等地表突出物電場畸變集中的地方產(chǎn)生垂直向上的迎面先導(dǎo)。兩者相接，進(jìn)入直擊或繞擊的主放電階段。

1.2雷電反擊直擊雷電流通過地表突出物的電阻入地散流。如果受雷擊變電所輸電線路來自另一個不同地網(wǎng)的變電所，那么上升的地電位與輸電線上的電位將形成巨大反差，導(dǎo)致與輸電線路相連的電氣設(shè)備的損壞。

另一種雷電反擊，對變電所的電子設(shè)備危害也不容忽視。雷電流沿變電所的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點(diǎn)電位差異很大。連接在不同等電位地網(wǎng)上的電子設(shè)備。

1.3感應(yīng)雷直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射，導(dǎo)致設(shè)備過電壓放電，則為感應(yīng)雷。顯然，感應(yīng)雷危害是大面積的，是電子設(shè)備的克星。

事實(shí)上，在生產(chǎn)實(shí)踐中，雷擊的靜電感應(yīng)破壞力數(shù)倍于電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)還可用雷擊的二次效應(yīng)理論來解釋。帶電雷云飄浮在地表上空，地表帶上與雷云相反的等量電荷。當(dāng)雷擊過后，雷擊點(diǎn)地表變?yōu)殡姾傻南鄬昭ǎ車唠姾蓞^(qū)域內(nèi)與地電位相對絕緣的導(dǎo)體上的電荷，將像受突然擊發(fā)的水波一樣沖向雷擊點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備打火，絕緣受損和電子設(shè)備失效。特別注意的是電子設(shè)備的高阻抗輸入回路，信號回路等引線較長，且直接連接的金屬體積較大處，雖然已作電磁屏蔽(采用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地)仍會遭受厄運(yùn)。

2變電所現(xiàn)有防雷措施的不足

2.1避雷針為免遭直擊雷破壞，變電所一般設(shè)有獨(dú)立避雷針和構(gòu)架避雷針，有些峽谷地帶變電所則采用避雷線保護(hù)。其結(jié)構(gòu)均分為接閃器、引下線和接地體。防雷原理相同。

避雷針大大增加雷擊概率，使得依附于一次設(shè)備的目前正在大量更新的保護(hù)、監(jiān)控、綜自及通訊等微電子設(shè)備感受雷害的機(jī)率大大增加，損壞方式也多種多樣，使電力生產(chǎn)帶來很大的損失。

2.2避雷器為了防護(hù)感應(yīng)雷和輸電線路的雷電侵入波的危害，變電所采用了避雷器。以前裝設(shè)的避雷器大多為裝在線路端的管型避雷器和裝在母線、設(shè)備處的閥型避雷器，目前均由性能更好的金屬氧化物避雷器所取代。

由于雷電侵入波主要對35kV以下系統(tǒng)危害較大，變電所著重對35kv和10kV線路入侵波進(jìn)行防護(hù)。對35kV架空進(jìn)線，一般是采用進(jìn)線段1—2km的架空避雷線配其兩端的管型避雷器進(jìn)行防護(hù)。對10kV線路，則每條進(jìn)線均采用一組閥型或氧化鋅避雷器進(jìn)行防護(hù)。對3～10kV配電變壓器，一般只規(guī)定了高壓側(cè)采用閥型避雷器的保護(hù)，對多雷區(qū)外送的Y／YO連接的變壓器的只規(guī)定了裝設(shè)以防變波及低壓側(cè)雷電入侵波擊穿變壓器高壓側(cè)絕緣的避雷器。

3針對變電所弱電部分防雷措施

3.1交流電源部分對于交流電源回路采用電源防雷器，電源防雷器能在最短時間釋放電路上因感應(yīng)雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量到安全地線上，從而保護(hù)電路上的設(shè)備。其工作原理如下：在正常情況下，防雷器處于高阻狀態(tài)，當(dāng)電源由于雷擊或開關(guān)操作出現(xiàn)瞬時脈沖電壓時，防雷器立即在納秒級時間內(nèi)導(dǎo)通，將該脈沖電壓短路到大地泄放，從而保護(hù)連接與電源上的設(shè)備。但該脈沖電壓流過防雷器后，防雷器又變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，從而不影響設(shè)備的供電。

3.2通訊設(shè)備部分對于網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備采用數(shù)據(jù)線浪涌抑制器，它可以防止浪涌通過數(shù)據(jù)線間接地進(jìn)入電子設(shè)備?？偟膩碚f，很大一部分的浪涌事件并不是由交流電源線上的浪涌引起，并導(dǎo)致主板、調(diào)制解調(diào)器、串、并行口與其它設(shè)備的損壞。

3.3因此對變電站內(nèi)的綜合自動化設(shè)備，我們采用了如下防雷方案：

3.3.1電源線是雷電侵入低壓設(shè)備的主要的一條途徑，因此在這里我們對電源線采取多級保護(hù)措施。

第一級選用安徽菲邁斯電氣有限公司的FPS01-FBl20型電源防雷器(3只)，將從線路中引入的大部分雷電流從此位置泄放八地.作為初級保護(hù)，要求防雷器能夠承受直接的雷擊，具有較大的通流量。依據(jù)VDE0675第6部分FPS01-FBl20型防雷器屬B類防雷器，該防雷器的通流量特別大，每線的最大通流尹50KA(10／350u s)。

第二級保護(hù)選用安徽菲邁斯電氣有限公司的FPS01-F40／4型防雷器(1只)，將通過第一級瀉流后的過電壓進(jìn)一步限制在對設(shè)備無害的水平。作為第二級，要求防雷器具有較低的電壓限制水平.FPS01-F40／4型防雷器的最大通流量為40KA(8／20 u s)。電壓保護(hù)水平Up<1.4KV。

第三級(由用戶選用)采用安徽菲邁斯電氣有限公司的FPS01-Z6型防雷插座，對重要的敏感設(shè)備如遠(yuǎn)傳PC、光端機(jī)等提供精細(xì)保護(hù)。

3.3.2調(diào)度通信回路采用德國dehn雙絞線信息防雷保護(hù)器，防止電話線直接將電源線上的瞬態(tài)浪涌傳進(jìn)來。

3.3.3采用德國dehn雙絞線信息線路過電壓保護(hù)器保護(hù)pc和終端調(diào)的db-9串行口，峰值電壓6000v，可以防止浪涌通過數(shù)據(jù)線間接地進(jìn)入電子設(shè)備。

3.3.4后臺機(jī)的防雷保護(hù)后臺機(jī)的開關(guān)量采集線一般都比較長，在雷擊時比較容易感應(yīng)過電壓，造成后臺機(jī)的損壞，因此我們需要在所有的進(jìn)入后臺機(jī)的開關(guān)量采集線上安裝防雷器.開關(guān)量采集線的工電壓一般為直流24V，可以選用安徽菲邁斯電氣有限公司的FPS01-F20／DC24防雷器。該變電站的后臺機(jī)共有6組開關(guān)量采集線引入，共需6只FPS01-F20／DC240

3.3.5 220V直流電源的防雷保護(hù)220V直流電源屏為各繼保裝置提供電源，為防止電源線上感應(yīng)雷電過電壓，造成繼保裝置的損壞和誤動作，需加裝直流電源防雷器，型號為安徽菲邁斯電氣有限公司的FPS01-F40／280V.該防雷器包括3個模塊，其中一個提供正、負(fù)極之間的差模保護(hù)，另外兩個分別將正、負(fù)極對地實(shí)施共模保護(hù)。

4結(jié)束語

上述方案在我公司的變電站安裝后，取得良好的效果，因雷擊造成設(shè)備損壞的故障率大大下降。防雷設(shè)施是屬于預(yù)防性的投資，在事故發(fā)生之前人們往往覺得可有可無，可少則少。等到事故發(fā)生后才發(fā)現(xiàn)得不償失、后悔莫及。我們應(yīng)樹立防范于未然的思想，以小投資保證大投資的安全才是明智之舉。