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(dòng)化的改造不斷深入，變電所通信系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，雷電對(duì)變電所通信系統(tǒng)的危害越來(lái)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(guò)電壓、過(guò)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(guò)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。

馬鋼地處長(zhǎng)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(gè)。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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(tái)管理機(jī)及微機(jī)的電源模塊等。②雷電流通過(guò)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(shí)，就會(huì)抬高地電位電壓，這樣，雷電流通過(guò)地線入侵電子設(shè)備，造成損壞。③變電站的調(diào)度自動(dòng)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(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生瞬間過(guò)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(guò)分析原因后，我們決定把通訊系統(tǒng)防雷重點(diǎn)放在“電源系統(tǒng)防雷、通信防雷、接地防雷”三個(gè)部分并實(shí)施改造。

2 防雷擊改造措施

2.1電源系統(tǒng)防雷

對(duì)電源設(shè)置三級(jí)防雷保護(hù),第一級(jí)在交流電源的母線處，并聯(lián)安裝防雷器，選用Ⅰ級(jí)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(shí)間快。第二級(jí)在所內(nèi)總交流配電屏內(nèi)，防雷器選用Ⅱ級(jí)電源防雷器。第三級(jí)防雷在所內(nèi)UPS電源進(jìn)線處，選用Ⅲ級(jí)電源防雷器；直流屏內(nèi)選用Ⅲ級(jí)電源防雷器。

三級(jí)防雷保護(hù)設(shè)置完成后，可以將電源回路上流入的過(guò)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(duì)變電站的通訊線路逐級(jí)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(duì)變電所的通訊線路逐級(jí)檢查，確保通訊線路兩端的屏蔽層接地良好。

對(duì)于GPS時(shí)鐘系統(tǒng)，在GPS天線進(jìn)線處串接防雷器，防止雷電通過(guò)天線從戶(hù)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(hào)的同軸電纜，為防止雷擊電纜引起浪涌電壓，在視頻信號(hào)輸入端安裝視頻信號(hào)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(guò)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(yǔ)音、安全防范)的電子設(shè)備和操作人員的安全，所有各類(lèi)電氣、電子信息設(shè)備均應(yīng)進(jìn)行等電位連接對(duì)于進(jìn)出機(jī)房的信號(hào)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(guò)對(duì)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(shí)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(zhǎng)邊中間要挖通。用六根5號(hào)鍍鋅角鋼，尺寸為截面5×50×50mm，長(zhǎng)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(hào)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(hào)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(dú)立接地裝置，避雷針接地引線的入地點(diǎn)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(mǎn)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(shí)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(yùn)行穩(wěn)定，說(shuō)明防雷措施切實(shí)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(bào).2010.15

[2] 韋建新.綜合自動(dòng)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。

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1672-9994(2014)04-0031-02