金少輝

摘要：介紹了二次系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)原則，并對(duì)水電站電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)及安裝、防雷器的運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行了闡述。

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

中圖分類號(hào)：TV61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)保護(hù)及監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)、二次回路、電能計(jì)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(jí)，因而對(duì)外界干擾極其敏感，特別對(duì)雷電等電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。當(dāng)雷電等過電壓和伴隨的電磁場(chǎng)達(dá)到某一閥值時(shí)，輕則引起系統(tǒng)失靈，重則導(dǎo)致設(shè)備或其元器件永久性損壞。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，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(shí)過電壓的破壞作用，在強(qiáng)大的瞬時(shí)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(jì)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(shí)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(hào)線路或接地系統(tǒng)，通過各種接口，以傳導(dǎo)、耦合、輻射等形式，侵入弱電系統(tǒng)并釀成嚴(yán)重的干擾或事故。

國(guó)標(biāo)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(jìn)行綜合防護(hù)，如圖1。長(zhǎng)期的防雷實(shí)踐證明，在防雷中從直擊雷防護(hù)到接地、均壓、屏蔽、限幅、分流等多個(gè)環(huán)節(jié)都要認(rèn)真對(duì)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(jì)要求，防雷產(chǎn)品必須配套設(shè)計(jì)3～4級(jí)防雷模塊，逐級(jí)降壓泄流，任何一級(jí)均無法獨(dú)立承擔(dān)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(hù)設(shè)計(jì)及安裝

水電站電源一般實(shí)行三級(jí)防雷保護(hù)，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(hù)模塊為高阻狀態(tài)。對(duì)電網(wǎng)正常工作無影響。如電網(wǎng)出現(xiàn)瞬時(shí)過電壓，保護(hù)模塊在數(shù)納秒時(shí)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(shí)過電壓不會(huì)影響用電設(shè)備。模塊式防雷器一般由底座和插拔式保護(hù)模塊組成，易于安裝和維護(hù)。

（1）第一級(jí)防雷安裝在站用變低壓側(cè)主盤380V進(jìn)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(hù)器，泄放大部分入侵變電站的雷電流。該區(qū)域?qū)儆贐級(jí)防雷區(qū)，雷擊危險(xiǎn)性較高，應(yīng)采用放電電流較大（≥40kA），響應(yīng)時(shí)間<25ns的B級(jí)防雷保護(hù)裝置，可采用B級(jí)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(dǎo)軌安裝。

（2）第二級(jí)安裝在站用380V負(fù)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(jìn)入控制室等二次設(shè)備。該區(qū)域?qū)儆贑級(jí)防雷區(qū)，應(yīng)采用放電電流≥20kA，響應(yīng)時(shí)間<25ns的C級(jí)防雷保護(hù)裝置。

（3）第三級(jí)防雷安裝在站內(nèi)二次裝置柜內(nèi)，如保護(hù)柜、測(cè)控柜、故障錄波裝置、安穩(wěn)及其它自動(dòng)裝置、通信直流電源柜等。應(yīng)采用放電電流≥10kA，響應(yīng)時(shí)間≤25ns的C級(jí)防雷保護(hù)裝置。

①第三級(jí)分直流和交流防雷，直流第三級(jí)防雷安裝在站內(nèi)裝置柜內(nèi)，如各類保護(hù)柜、測(cè)控柜、故障錄波裝置、安穩(wěn)及其它自動(dòng)裝置、通信直流電源柜等?？刹捎肅級(jí)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(jí)防雷安裝在站內(nèi)裝置柜內(nèi)交流電源上，主要是當(dāng)前端安裝的SPD所得到的電壓保護(hù)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(hù)遠(yuǎn)端設(shè)備時(shí)，在該遠(yuǎn)端設(shè)備處加裝第三級(jí)防雷裝置，保護(hù)該設(shè)備。例如UPS電源，可采用第三級(jí)三相交流電源防雷器并聯(lián)安裝在380V交流輸入處，同時(shí)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(dǎo)軌安裝。

3信號(hào)系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)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(hào)防雷器，防止載波線路在高壓場(chǎng)地感應(yīng)雷電進(jìn)入機(jī)房，對(duì)設(shè)備構(gòu)成危害。

3.2 通信線防雷

在通信線進(jìn)入設(shè)備之前串聯(lián)安裝過電壓保護(hù)器，抑制沿線路傳導(dǎo)的過電壓對(duì)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(hù)。

3.3 天饋線防雷

對(duì)擁有帶BNC或N接頭的連接收發(fā)器GPS時(shí)鐘系統(tǒng)，在同軸電纜進(jìn)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(jìn)入設(shè)備，對(duì)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(hào)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(yùn)行維護(hù)

防雷器一般具有過熱、過流脫扣裝置，含有窗口紅色標(biāo)注反映的故障顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控所需的遙信端子，能自動(dòng)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?hào)后的防雷器的遙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(cè)每個(gè)防雷器工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)防雷器發(fā)生動(dòng)作之后或者發(fā)生損壞后，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行查看，迅速確定防雷器的安裝位置。減少防雷器的現(xiàn)場(chǎng)巡檢次數(shù)和時(shí)間，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

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

5結(jié)語

根據(jù)水電站電源系統(tǒng)采用梯級(jí)供電、逐級(jí)配電的特點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電源實(shí)際情況逐級(jí)安裝不同型號(hào)的電源防雷器，同時(shí)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)加裝防雷保護(hù)，并利用防雷器的遙信端子將信號(hào)傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，方便了運(yùn)行和維護(hù)，最大限度的消除了雷電對(duì)二次系統(tǒng)的干擾和危害，確保在雷電活動(dòng)時(shí)水電站二次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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