對浮石水電廠雷害分析及防雷措施的認識

摘 要 浮石水電廠為九十年代設計的水電站，在雷雨季節(jié)里，浮石水電廠遭多次到雷電的侵擾，損壞部分運行設備，影響正常生產(chǎn)。本文首先探討雷害原因及在浮石水電廠外部防雷裝置上采取的措施，然后分析我廠雷害特點和采取完善內部防雷裝置的措施。

關鍵詞 浮石水電廠；雷害；防雷措施

中圖分類號 TM863 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0124-01

多年來，在雷雨季節(jié)里，浮石水電廠都會遭到雷電的侵擾，損壞部分運行設備，影響正常生產(chǎn)。在嚴峻的形式下，分析研究電廠雷害的特點，并采取有效的措施完善防雷系統(tǒng)成為我廠亟待解決的問題。

雷電的侵害途徑為直擊雷、感應雷和雷電波入侵。防雷的目標是：①控制雷擊點；②安全引導雷電流入地網(wǎng)；③完善的低阻地網(wǎng)；④消除地面回路；⑤防護電源的浪涌沖擊；⑥保護瞬變引起設備的信號及數(shù)據(jù)線的過壓。針對上述目標，通常采取綜合防雷的原則：一是通過接閃器、引下線和接地裝置等外部防雷裝置，將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散；二是通過除外部防雷裝置外，所有為了減小雷電流在防雷空間所產(chǎn)生的電磁效應而附加的內部防雷裝置及過電壓保護裝置，阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波，限制被保護設備上浪涌過壓幅值。從外部防雷與內部防雷兩個方面著手，找出雷害根源，采取綜合防雷措施。

1 分析在浮石水電廠外部防雷裝置上采取的措施

前些年，工程技術人員主要把注意力放在了外部防雷裝置上，進行了一些改造，如獨立避雷針接地網(wǎng)布局改造、開關站接地網(wǎng)改造等。改造的原因：一是雷害造成的損失嚴重，如2002年8月6日雷擊損壞103微機線路保護面板，造成浮桃線路無保護退出運行，電廠在豐水期近一周無法通過該線路送出主要負荷；二是依據(jù)是2002年12月廣西電力試驗研究院對浮石水電廠開關站接地電阻測量的1.36 Ω結果，認為接地電阻不符合規(guī)定；三是認為接地電阻高是雷害的一個主要原因，想通過接地網(wǎng)的改造，降低接地電阻以符合規(guī)定（依據(jù)當時的方案認為改造后接地電阻能達到0.5 Ω左右），通過此途徑，來減少或避免雷電對運行設備的損壞。進行改造當然有其必要性，因為雷電流最終還是要通過接地裝置泄放，接地電阻越小，接地系統(tǒng)對雷電流的泄放能力就越強，產(chǎn)生的雷擊電壓越，注意降低接地電阻是有效泄放雷電、防止雷電破壞的重要措施。

2 分析我廠雷害特點和采取完善內部防雷裝置的措施

鑒于以上我廠雷害的特點，在內部防雷措施上可能存在的漏洞和不足。

內部防雷一個重要的概念即是等電位連接，等電位連接是指用連接導線或過壓保護器將處在需要防雷空間內的防雷裝置、建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來導體物、電氣和電訊裝置等連接起來。由此可見，等電位連接實質上有兩個工作。正確的做法首先應該劃分防雷保護區(qū)LZP。第二步是為了防止直擊雷或感應雷電通過電力線路、信號線等侵入保護區(qū)，應將進入保護的電力線、通信線等，一是采取屏蔽措施預防感應雷，且屏蔽線接地線都應就近同總接地線連接。二是在電源線相相之間、相地之間以及通訊線、信號線與地之間要分別接相應的過壓保護器。這些過壓保護器實質上也是等電位連接措施，它不過是雷電波侵入時把大部分電壓削去，留下能夠難受的一小部分，也稱之為準等電位連接。

我們廠的電子設備聯(lián)絡電氣線路，在穿越各防雷保護區(qū)時，各種電氣線路都沒有通過過壓保護器實現(xiàn)等電位連接的防雷必要措施，且有些也沒有采取屏蔽措施。下面具體分析二個經(jīng)常遭受雷害的設備系統(tǒng)，來說明我們內部防雷裝置和等電位連接中存在的主要漏洞。

2.1 大壩閘門控制系統(tǒng)

大壩閘門控制系統(tǒng)采用的是現(xiàn)場總線控制方式，現(xiàn)地控制儀表通過RS485通訊接口，利用屏蔽雙絞線與計算機聯(lián)絡，實現(xiàn)對這個系統(tǒng)的控制。每次遭受雷擊后損壞的大部分是開度儀表（一次損壞通訊板卡），而且都是RS485通訊集成塊（嚴重時，也伴隨主板集成電路損壞）。

因此針對閘門控制系統(tǒng)的防雷措施，我建議一是嚴格檢查屏蔽和接地，二是采用RS485專門的過壓保護器。

2.2 103線路保護

同樣裝備的103和104線路微機保護裝置，為什么每次都是103線路保護面板損壞呢？而且損壞時兩條線路1、至少是聯(lián)絡的，也就是母線開關在合，2、肯定有一條遭受雷擊或一段有操作（2003年3月1次拉開151TV刀閘時，引起103線路面板損壞，這極有可能時過壓引起，斷開PT刀閘引起的過壓在浮石已發(fā)生多次）。若把該裝置有聯(lián)系的區(qū)域按防雷保護區(qū)劃分，開關站至廠房為LZP0區(qū)，廠房至中控室為LZP1區(qū)，中控室至保護裝置屏為LZP2區(qū)，保護屏內為LZP3區(qū)。假設各區(qū)的建筑結構等電位連接是可靠的（我依據(jù)的是設計和施工記錄），這樣穿越兩套裝置的各防雷保護區(qū)的電力線路主要有：1）交直流電流線；2）電壓、電流二次線；3）分合閘操作線；4）其他信號線路等。分析這兩套裝置穿越區(qū)域的電力線路，我們可以發(fā)現(xiàn)：1）交、直流電源的取向是一致的；2）電壓互感器二次線在端子上也是聯(lián)絡的；3）信號線直在中控室與保護屏內穿越；4）從LZP0一直到LZAP3區(qū)域穿越的只有引入兩條線路的電流互感器二次線和分合閘操作線路，而且這些穿越的電力線路即沒有屏蔽也沒有裝設過壓保護器，但為什么103線路屢遭雷電損壞呢？通過分析我認為從電流回路產(chǎn)生過壓，然后通過線路保護裝置人機面板的邏輯地泄放的可能性大，加之103線路的桿塔比104要高的多，產(chǎn)生感應過電壓或雷電波侵入的可能性要比104大的多。因此該裝置的防雷保護也可以考慮從穿越保護區(qū)的各種電力線路的等電位連接措施著手，包括電源線路。雖然我們的電源都在廠區(qū)內（至少是位于LZP2區(qū)以內），產(chǎn)生過壓的可能性不大，但為了可靠，還是考慮電源線路的三級過壓保護措施為好。

總結上述內容，建議當前在我廠防雷工作上，需要采取的積極措施包括：

1）整理和完善廠區(qū)防雷及接地系統(tǒng)的資料。因為：①對于向防雷接地這樣的隱蔽工程，資料是正確認識電廠的防雷系統(tǒng)的前提，也最能說明存在問題真正出處的一個重要途徑；②只有通過整理防雷系統(tǒng)的原始資料，才能為今后完善和設計電廠防雷系統(tǒng)提供必要的支持，完整的技術資料是電廠今后防雷的保證。

2）按照廣西電力實驗中心的建議： “地網(wǎng)改造完成后，按規(guī)程要求測量接地電阻及地網(wǎng)電位分布，校核跨步電位差及接觸電位差，確保變電站安全運行”，以考慮是否還需要對擴建地網(wǎng)采取均壓措施。

3）在當前雷害形式下，研究和制定以往重復受雷電損壞的設備防雷措施，針對各系統(tǒng)特點，嚴格采用等電位連接措施，預防雷害。

參考文獻

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