浅谈电力调度自动化系统防雷

来源:用户上传      作者: 孙建凯 张志敏

　　随着电力系统容量的增加和自动化水平的不断提高，电力调度自动化系统已使用了相当数量的计算机、RTU和其他微电子设备。电力调度及其变电所由于所在地土壤电阻率较高或地处山区等，其地网上接地电阻往往很难达到规程的要求，其防雷工作更要加强。由于一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至μA级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。在雷雨季节，有的电业局调度大楼和电力局所属自动化显示系统、通讯联络系统(Modem、载波机、程控交换机等)等常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失，影响当地电力系统的正常调度、工农业生产和人民的日常生活。尽管有些电力调度自动化系统采取了一定的防雷措施，但仍常出现雷害事故。本文通过在建三江电力调度自动化系统防雷的实践，提出调自动化设备防雷的简单而有效的措施。
　　
　　一、电源与UPS的过电压保护
　　
　　感应雷或沿电源线进入室内的雷电侵入波会使电源电压急骤升高，从而导致UPS及其后接设备损坏。有些UPS中尽管装有压敏电阻，但还是很难保护自己及后接微电子设备。
　　对电源装置，可靠而有效的防雷方法是采用四级保护。第一级用三级气体放电管，将大的雷电限制到后续保护系统可允许的范围；第二级用限流模块；第三级用压敏电阻：第四级用TVS管，使输出的箝位电压达到规定的要求。采用上述四级保护后，UPS或被保护电源一般不会因雷击而损坏。
　　
　　二、载波机过电压保护
　　
　　载波机遇雷击易损坏的部分通常为电源盘、用户话路盘及高频电路盘。高频电路盘上通常装有压敏电阻，具有一定的耐雷水平；电源部分可采用上述电源过电压保护方式；用户话路盘由于铃流电压与通话电压不一致，需要在保护装置上精心考虑，使之在两种不同电压下均能有效地保护用户话路部分。最好的办法是将保护器件置于载波机内，考虑到实际情况，外置保护模块应设计考虑的周全一些。
　　为取得很好的效果，用户话路盘、程控交换机通讯线、Modem及信号线的过电压保护应采用四级保护。过电压保护器最好能同时具有保护模块失效自动报警、过电压次数自动记录、停电后记录的过电压次数不丢失等功能。
　　
　　三、接地电阻与屏蔽
　　
　　1.接地。良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。因此，在经济合理的前提下应尽可能降低接地电阻。
　　通信调度综合楼的通信站应与同一楼内的动力装置共用接地网并尽可能与防雷接地网直接相连。通信机房内应敷设均压带，并围绕机房敷设环行接地母线。
　　在电力调度通信综合楼内，需另设接地网的特殊设备，其接地网与大楼主地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。
　　接地的其他方面均应严格按有关规程办理。
　　2.屏蔽。为减少雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。
　　架空电力线由站内终端引下后应更换为屏蔽电缆：室外通信电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端要接地；对于既有铠带又有屏蔽层的电缆，在室内应将铠带与屏蔽层同时接地，而在另一端只将屏蔽层接地。电缆进入室内前水平埋地10m以上，埋地深度应大于0.6m；非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平埋地10m以上，铁管两端应接地。若在室外入口端将电力线与铁管问加接压敏电阻，防雷效果会更好。
　　
　　四、综合性防雷措施与应用
　　
　　为避免雷害，对电力调度自动化系统，应采用“整体防御、综合治理、多重保护”的方针。除采用上述保护与接地措施外，配电变压器高低压侧均应装接金属氧化物避雷器，并且高低压侧避雷器与变压器二次侧中性线三点联合接地。程控交换机室外进出线、Modem等应装过电压保护器：当RTU等装置离显示屏较远时应装信号线过电压保护器。根据上述原理和方法。除进行适当的地网改造外，在易受雷击的设备前安装了ZGBZ－Ⅱ型载波机过电压保护器、DGBZ－Ⅱ型电源过电压保护器、MGBZ－Ⅰ型Modem过电压保护器和XGBZ－Ⅱ型信号线过电压保护器。通过两年的实际运行考验，凡按以上防雷接地要求进行改造且安装了过电压保护器的被保护装置均安然无恙。整个电力调度自动化系统由每年雷击至使调度设备连年受损，变为平安无事。
　　安装防雷器、防雷箱时的引线应采用截面积不小于16mm2的多股铜导线，并尽可能短(引线长度不宜超过1.0m)。当引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积。引线应紧凑并排或绑扎布放。电源避雷箱、防雷器的接地线应使用不小于25～35min2的多股铜导线，并尽可能就近与交流保护地汇流排、或总汇流排、接地网直接可靠连接，且不能折弯或盘绕。
　　防雷设备正常工作的条件必须满足：电网供电电压必须不超出防雷设备的最大工作电压，对于电压变化较大的电网，应该选用最大工作电压更高的防雷器：防雷器的工作环境(如：温度)必须合乎其技术规范的要求。安装前应做好充分的准备，如连接导线的长度、线饵和螺丝的大小等应先根据安装位置和连接位确定好。严禁带电安装电源避霄器。安装各级电源避雷器时，应做好意外情况的应对方法(如：停电时间过长)。在中断市电来安装保护用电源避雷设备的同时，应确保备用电源供电正常。在UPS交流配电屏上安装电源避雷箱时，先检查和确保UPS供电满载在可靠的放电时问前提下，安装时应在尽量短的时间内完成。防雷器、电源避雷箱安装时应该合理走线，避免二次感应现象的产生。

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