【導(dǎo)讀】discharge(segregation),bothpressure(andotherpotential),shielding(isolation),grounded,limitpressure(clamp)protection,andothertechnology,inaccordancewith

　　

【正文】 空中雷云放電時(shí)直接形成的，或者由于靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)形成的沖擊過(guò)電壓，都有可能通過(guò)與之相連的電力線路、信號(hào)線路或接地系統(tǒng)，通過(guò)各種接口，以傳導(dǎo)、耦合、輻射等形式，侵入電子系統(tǒng) (設(shè)備 )并釀成嚴(yán)重的干擾或事故。因此，加強(qiáng)和改進(jìn)電子系統(tǒng) (設(shè)備 )的防護(hù)，盡量減小其遭受雷電等沖擊干擾損害造成的直接損失和間接損失，已成為當(dāng)今亟待解決的問(wèn)題。 2 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì) IEC(國(guó)際電工委員會(huì) )TC／ 81 技術(shù)委員會(huì)將防雷分為外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)部分 ，外部防雷是指避雷針 (或避雷帶、避雷網(wǎng) )、引下線和接地系統(tǒng)，是被保護(hù)物體免受直接雷擊；內(nèi)部防雷則是防止雷電和其他內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備造成的毀壞。一個(gè)完善的防雷及過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)必須綜合運(yùn)用泄流 (分流 )、均壓 (等電位 )、屏蔽 (隔離 )、接地、限壓 (箝位 )保護(hù)等各項(xiàng)技術(shù)，按照外部防雷和內(nèi)部防雷的原則，根據(jù)防護(hù)對(duì)象的特點(diǎn)，靈活應(yīng)用，采取具體措施，構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系。變電站內(nèi)的過(guò)電壓形式主要有：雷電過(guò)電壓、工頻過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等，這些過(guò)電壓以傳導(dǎo)或電磁感應(yīng)的方式在線路及設(shè)備上形成危險(xiǎn)的過(guò)電壓，特別是雷電 過(guò)電壓，雷擊變電站時(shí)，會(huì)在低壓供電系統(tǒng)及弱電系統(tǒng)產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)過(guò)電壓，同時(shí)使變電站的地電位升高 (例如：變電站的接地電阻為 1 Q，雷電流為 10 kA，則地電位為 10 kV)，因地電位升高造成對(duì)線路及設(shè)備的反擊而損壞線路及設(shè)備的事件時(shí)有發(fā)生，因此，盡管變電站的外部防雷系統(tǒng) (避雷針．引下線及接地裝置 )符合國(guó)家及部頒標(biāo)準(zhǔn)的要求，且其綜合自動(dòng)化和通信自動(dòng)化等二次弱電系統(tǒng)也采取了諸如屏蔽、接地、隔離、濾波等措施，但卻不能完全避免強(qiáng)大的雷電過(guò)電壓及電壓反擊對(duì)系統(tǒng)造成的干擾和破壞，因此，變電站二次弱電系統(tǒng)內(nèi)部防雷及過(guò)電壓也 必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施，按照 IEC 內(nèi)部防雷 EMP 的分區(qū)，對(duì)設(shè)備的電源線、信號(hào)線、數(shù)據(jù)線等加裝內(nèi)部防雷及過(guò)電壓器件，防止雷電感應(yīng)、雷電流沿線竄人、電壓反擊、浪涌過(guò)電壓等瞬間暫態(tài)過(guò)電壓造成系統(tǒng)故障及損壞電子設(shè)備。浪涌過(guò)電壓保護(hù)器根據(jù)其接線方式分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種，使用串聯(lián)浪涌過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)，有可能存在由于傳輸信號(hào)不匹配的原因?qū)е聦?duì)傳輸信號(hào)有干擾的情況，特別是數(shù)據(jù)通信接口在串人浪涌過(guò)電壓防護(hù)器后，會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)無(wú)法正常通訊。因此，在數(shù)據(jù)通訊接 I： I 中串人浪涌過(guò)電壓防護(hù)器后，必須對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú) 法正常傳輸，則有可能是由于不匹配的原因?qū)е聦?duì)傳輸信號(hào)的干擾，應(yīng)更換相匹配的浪涌過(guò)電壓防護(hù)器。如果在使用浪涌過(guò)電壓防護(hù)器時(shí)采用并聯(lián)方式，基本上不存在上述情況，但這種接線方式對(duì)浪涌過(guò)電壓防護(hù)器的技術(shù)要求更高。 3 變電站系統(tǒng)過(guò)電壓防護(hù) 3． 1 站用電系統(tǒng)過(guò)電壓防護(hù) 安裝在變電站內(nèi)的通信調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)大多采用交流電源或直流電源為其設(shè)備供電，在其整流環(huán)節(jié)，一般有較大容量的濾波電容，對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓沖擊有一定的吸收作用，站用變壓器低壓側(cè)到站用饋電屏之間采用的是屏蔽電纜且設(shè)備都有良好的接地，運(yùn)用現(xiàn)代防雷技術(shù)來(lái)分析，必須增加 回路的分流措施，因?yàn)槠涔ぷ鹘拥亍⒈Ｗo(hù)接地都與其它電氣設(shè)備采用同一接地裝置，而且設(shè)備都處于 LPZOB 區(qū)，電磁脈沖強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，在站用變低壓側(cè)雖然有防止線路侵人波的避雷器，但殘壓高，因此在變電站遭受雷擊時(shí)，通過(guò)線路耦合和地電位升高而造成的反擊過(guò)電壓依然存在，而且高壓側(cè)的殘壓高達(dá)幾千伏，因此必須對(duì)這些調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的供電回路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。根據(jù)雷電防護(hù)區(qū)域的劃分原則，變電站內(nèi)二次設(shè)備供電系統(tǒng)感應(yīng)雷電過(guò)電壓的防護(hù)可以按兩級(jí) (B、 C 級(jí) )來(lái)進(jìn)行分流保護(hù)。 B 級(jí)防雷一般采用具有較大通流容量的防雷裝置，可以將較大的雷電流泄散 人地，從而達(dá)到限流的目的，同時(shí)將過(guò)電壓減小到一定的程度， c 級(jí)防雷采用具有較低殘壓的防雷裝置，可以將回路中剩余的雷電流泄散人地，達(dá)到限制過(guò)電壓的目的，使過(guò)電壓減小到設(shè)備能耐受的水平。電源系統(tǒng)的防護(hù)主要是抑制雷電及操作在電源回路上產(chǎn)生的浪涌和過(guò)電壓。根據(jù)變電站的現(xiàn)狀，對(duì)變電站的二次系統(tǒng)感應(yīng)雷及操作過(guò)電壓采用兩級(jí)防護(hù)。由于變電站多建在較為空曠的區(qū)域，電磁強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，電力線路和通信電纜是很容易遭受到感應(yīng)雷電的襲擊，感應(yīng)過(guò)電壓沿著電力線路和通信線路進(jìn)人設(shè)備，從而將設(shè)備損壞，因此，交流母線處加裝第一級(jí)電源防護(hù) (B 級(jí) )是為了保證整個(gè)控制室的安全，并且將 80％的過(guò)電壓泄散到大地，起到初級(jí)保護(hù)的作用，但在交流饋線上仍有部分過(guò)電壓和 B 級(jí)電源防雷的殘壓加在線路上，因此必須在重要的交流饋線處 (直流充電屏、 UPS 等 )進(jìn)行 c 級(jí)電源防護(hù)，從而將過(guò)電壓抑制到后端用電設(shè)備能夠耐受的水平。 3． 1． 1 第一級(jí)防護(hù)處理措施 防護(hù)位置：據(jù) 1EC1312(雷電電磁脈沖的防護(hù)》中的雷電保護(hù)區(qū)域的劃分原則。避雷器的安裝位置應(yīng)在不同保護(hù)區(qū)的交界處，對(duì)于此網(wǎng)絡(luò)即第一級(jí)防護(hù)應(yīng)設(shè)在交流母線處。在兩根母線上各加裝一個(gè)同型號(hào)的 B 級(jí)三相電源浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。 安裝位 置：交流母線 (機(jī)柜內(nèi) )。 3． 1． 2 第二級(jí)防護(hù)處理措施 對(duì)于較為重要的交流饋線上的設(shè)備，此處為直流充電屏，加裝 c 級(jí)三相電源避雷器。由于直流充電屏是兩路交流供電，所以在直流充電屏處加裝兩個(gè)同型號(hào)的 c 級(jí)三相電源浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在直流充電屏交流電源空氣開(kāi)關(guān)處。 3． 2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)電壓防護(hù) 防護(hù)位置：微機(jī)型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)承受過(guò)電壓的能力極低，幾百伏的過(guò)電壓就足以將設(shè)備損壞，因此必須對(duì)高壓側(cè)避雷器的殘壓 (幾千伏 )進(jìn)行進(jìn)一步的抑制，以滿足設(shè)備絕緣水平的需要，同時(shí)由于地電位升高而感應(yīng)到電源回路零線 的過(guò)電壓也高達(dá)上千伏，因此必須在采用交流綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的交流回路上加裝 c 級(jí)單相浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在綜合自動(dòng)化屏交流電源空氣開(kāi)關(guān)處。 3． 3 不間斷電源設(shè)備 (UPS )過(guò)電壓防護(hù) 防護(hù)位置：由于內(nèi)部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、集線器、監(jiān)控設(shè)備、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等均經(jīng)由 UPS 供電保護(hù)，為了保障以上微電子設(shè)備的安全，故在 UPS 電源裝置前端加裝 c 級(jí)浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。選用型號(hào)：選用 (UPS 為單相電源輸入時(shí) )C 級(jí)單相電源浪涌過(guò)電壓保護(hù)器或 (UPS 為三相電源輸入時(shí) )的c 級(jí)三相電源浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在 UPS 電源進(jìn)線前端。 3． 4 通信接口過(guò)電壓防護(hù) 通信接口過(guò)電壓防護(hù)同電網(wǎng)供電系統(tǒng)相比，此回路對(duì)過(guò)電壓的敏感程度要高得多，且這些設(shè)備在有過(guò)電壓的情況下顯得非常脆弱。設(shè)備的絕緣耐受水平也相當(dāng)?shù)汀Ｅc這些設(shè)備相連的有信號(hào)線、數(shù)據(jù)線、測(cè)量和控制線路，并且這些線路基本上是處于 LPZOB 區(qū)域，也有穿過(guò) LVZOA 區(qū)域的，線路上的感應(yīng)過(guò)電壓相對(duì)較強(qiáng)，根據(jù) IEC 的測(cè)試，當(dāng)電磁場(chǎng)強(qiáng)度增大到 0． 07GS 時(shí)，微型計(jì)算機(jī)設(shè)備將產(chǎn)生誤動(dòng)，丟失數(shù)據(jù)。而且這些回路運(yùn)行的安全與否直接關(guān)系到一次系統(tǒng)設(shè)備的安全，因此須對(duì)重要回路的接口進(jìn)行過(guò)電壓防護(hù) 。 3． 4． 1 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備接口過(guò)電壓防護(hù) 防護(hù)位置：由于變電站微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置采用分布分散式結(jié)構(gòu)。由遙信模塊、智能遙測(cè)模塊、智能遙控模塊、智能遙調(diào)模塊組成。各單元模塊都裝設(shè)在不同的自動(dòng)化屏內(nèi)，模塊之間通過(guò) RS232接口或現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信。這些接口線路都處在室內(nèi)，設(shè)備接口線路的距離較短，因此不會(huì)感應(yīng)到較強(qiáng)的過(guò)電壓，但是各自動(dòng)化設(shè)備與其它二次設(shè)備 (測(cè)量單元、計(jì)算機(jī)等 )有電氣連接，當(dāng)其它二次設(shè)備感應(yīng)到很強(qiáng)的感應(yīng)過(guò)電壓時(shí)，將會(huì)反擊到這些自動(dòng)化設(shè)備的通信接口上，從而使設(shè)備接口電路損壞，因此有必要在這些設(shè)備的接口上加裝 RS232 的浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置通信線路接口處。 3． 4． 2 電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)信號(hào)過(guò)電壓保護(hù) 防護(hù)位置一：變電站采用多功能電子電能表進(jìn)行電能量采集，電子電能表承受過(guò)電壓的水平極低。由于電能表與站內(nèi)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的通信采用 RS232 的接口，其通信線路較長(zhǎng)，又處在 LVZOB區(qū)域，在變電站附近或變電站遭受直接雷擊時(shí)，將感應(yīng)出較強(qiáng)的感應(yīng)過(guò)電壓，為了防止設(shè)備的損壞。在靠近電子電能表的 RS232 端口加裝 RS232 的浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在靠近電子電能表的 RS232 端口處。 防護(hù)位置二：電子 電能表采集的信息通過(guò)集中采集器的 MODEM(調(diào)制解調(diào)器 )由電話線將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端，由于電話線路從室外引入，線路上感應(yīng)到的感應(yīng)雷電流相對(duì)較強(qiáng)，容易將調(diào)制解調(diào)器設(shè)備的接口損壞，因此必須在調(diào)制解調(diào)器的電話線路接口處加裝一個(gè)接口浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在內(nèi)線電話出線端和外線電話的人線端。 3． 4． 3 遠(yuǎn)方通信接口過(guò)電壓保護(hù) 防護(hù)位置：由于變電站基本采用無(wú)人值守。對(duì)一次回路的各種保護(hù)、測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)光纖、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)或載波向遠(yuǎn)方 (省調(diào)、地調(diào)、集控站等 )傳送數(shù)據(jù)。如果采用載波，由于載波機(jī)與微機(jī)自動(dòng)化裝 置的信號(hào)連接線路相對(duì)較長(zhǎng)，在變電站附近或變電站遭受直接雷擊時(shí)，處在 LPZOB 區(qū)的通信線路將感 應(yīng)出較強(qiáng)的感應(yīng)過(guò)電壓，因此必須在靠近微機(jī)自動(dòng)化裝置的信號(hào)接 I： I 端加裝信號(hào)避雷器，同時(shí)處在 LPZOB 區(qū)并延伸到 LPZOA 區(qū)的通信線路 (DDN、 X． 25)非常容易感應(yīng)上雷電過(guò)電壓，也必須加裝浪涌過(guò)電壓保護(hù)器。安裝位置宜選擇在遠(yuǎn)動(dòng)裝置通信線路接口處。 變電站系統(tǒng)過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題是近年來(lái)提出的一個(gè)新課題，以上僅是結(jié)合本單位相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)防護(hù)技術(shù)措施的初步探討，還需在不斷吸取實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分析和不斷完善，希望在今后 新建變電站或者對(duì)老舊變電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造時(shí)，加強(qiáng)對(duì)過(guò)電壓防護(hù)系統(tǒng)的同時(shí)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確保設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。