发电厂防雷保护

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电力领域是防雷、接地产品及工程的重点应用领域，主要涉及发电、输变电、电力通讯三大应用部分。围绕这个领域，国家出台了大量的行业标准、法规加以要求和约束。

电厂作为发电环节，对提高电能质量起着至关重要的作用。发电厂内应用传统的防雷保护技术，采用包括避雷针、避雷器和接地装置等组成的防护系统，为电力设备的安全提供比较完善的保护。但随着以微电子为基础、以计算机为核心的现代通信、控制、测量技术的推广应用，厂内发、输、变生产环节应用了大量的微电子设备――包括计算机数据通信、终端设备、程控电话等，以及实时监控系统的温度、流量、压力传感器、二次仪器仪表均采用微机处理各种信号，这些通信、技术设备的硬件部分大多采用TTL 或COMS 集成电路，其工作电压均较低，对于温度、流量、压力等传感器更是mV 级的弱信号；由于系统传输距离较远，传输线较长，因此遭受感应雷击的机率也就大大增加，加之硬件设备的工作电压较低，抗雷击的能力减弱，为了保证各种电子设备的安全运行，加装浪涌保护器十分必要。浪涌保护器也可以防护因功率设备投切、开关动作等引起的操作过电压危害。

一、雷电的基本知识

1.雷电的特点

雷电主要是尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂过程使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，场面的物体形成向上闪流，二者相遇即形成对地放电。雷电的主要特点是冲击电流大、时间短、雷电流变化梯度大、冲击电压高，其破坏性主要是由于层间或云与大地之间以及云与空气间的电位差达到一定程度（25kV/cm~30kV/cm）时所发生的猛烈放电现象所引起的。

2.雷电侵入发电厂通信机房的主要途径

2.1雷电直击微波塔上的避雷针（或消雷器等其他受雷击装置），雷电流经铁塔、地网进入大地，地电位升高，对设备反击致使设备损坏；

2.2雷电经大馈线引入机房，经机房入地，同轴电缆线上主生感应电压而侵入微波机；

2.3通信机房外接的音频电缆遭雷击，通过音频电缆过电压侵入机房PCM等设备；

2.4室外交流电源线遭雷击，过电压侵入电源室，通过电源室进一步侵入通信设备；

2.5避雷针、音频电缆、交流电源线遭雷击后，要经过防雷装置向大地泄放雷电流，从而会在周围形成强大磁场，这一磁场会感应过电压而侵入通信设备。

雷电活动是随机的，它因地理、气象、土质、地面环境的不同而造成的危害程度有所不同。所以，要根据不同场合、设备，认真分析雷击途径的多种可能，采用综合防雷手段。

二、解决方案

电源部分：在每一个自动化控制机房的电源配电线路均按有关标准安装相应级别电源浪涌保护器，并保证各级间连接线的长度满足能量配合的要求及电涌保护器接地的可靠。同时直流电源的正负极间也应接直流浪涌保护器进行保护。我公司在技改时选择如下产品型号：根据电源制式不同在金力JLSP系列电源浪涌保护器中选取。

通信接口部分：通信楼内网络接口设备、计算机控制终端、交换机的CPU控制模块、交换机及移动通信的控制终端。微机接口电路、设备测试盒、交换机计费系统微机、测量室自动测量系统以及监控系统等被雷击损坏的事故时有发生；另外，移动通信基站、微波站内的网管监控、遥信接口、数据采集板等设备也时有雷击损坏的事故发生。数字通信集成化技术的发展，使得通信系统对浪涌较为敏感电路的雷电承受能力进一步下降。在综合通信大楼内，集中了交换机、传输设备、监控及网络设备、控制终端、电源、无线等系统，各系统之间的内部连接线路受雷电电磁场的感应，将雷电浪涌传到系统之间的接口电路中去，对浪涌较为敏感的接口电路产生影响和冲击。在这些通信系统的接口上安装信号浪涌保护器，可提高通信系统安全可靠性又具有更好的防雷性能，既经济又方便。

机电控制部分：控制机房内测控单元及智能设备控制主机与电厂内各发电机组、升降压部分、励磁控制单元等机电控制部分连接的RS232、RS422、RS485 等工业控制信号传输线的两端应安装相应网络协议及接口的信号浪涌保护器。根据线路的不同可直接安装于线路上或设备接口上，并尽可能地靠近被保护的设备。

PLC部分：PLC系统宜采用两道瞬态过电压保护；第一道为电源线进线外装设备常用的电源浪涌保护器，主要用于泄放沿线进入的大幅值电流，为减少残压，保护器的接线应力求短接，接在进线箱相线和PE母线之间；第二道过电压保护是在PLC设备的电源回路末端配电箱及通信接口外装设浪涌保护器，将雷电的残压和由通信网络可能感应出的雷电流消除。系统设备还必须可靠地接地，一般建筑物要做到保护性接地，信号也要功能性接地，而现在国际上提出等电位连接和共用接地系统只用一个接地，即建筑物接地。它将分开的导电装置各部分用电位连接导体或浪涌保护器做等电位连接，以减少建筑物的金属构件与设备之间由雷电流产生的电位差，从而达到避雷的目的。

避雷针部分：在厂内保护厂区设备的避雷塔上安装限流型避雷针，以衰减雷击泄放电流时产生的电磁场强度，达到减小设备及线路感应过电压的目的。

接地部分：发电厂对接地的要求十分严格，为达到阻值符合要求并长期保持稳定、避免频繁地进行维护影响正常的发、供电工作的目的，同时由于发电厂的接地装置的等效面积都较大，可有选择地使用一定数量的铜包钢接地极或离子接地单元替代垂直接地体，与传统接地装置结合，经济合理地解决发电厂的接地问题。

参照标准

IEC 60364-4-43 1977 过电流保护

IEC 60364-4-473 1977 过电流保护措施

IEC 60364-5-534 1997 过电压保护器件

IEC 60536 1976 按照电压保护划分电气和电子设备等级

IEC 60536-1992 防止电击保护导则（已等效为国标：GB/T12501.2-1997）

IEC 1000-4-4 电气瞬态过程的防护试验方法

IEC 1000-4-5 浪涌防护试验方法

IEC 61312-3 1996.10 第3 部分电涌保护器（SPD）的要求（草案）

K 11 1990 过电压和过电流防护的原则

K15 1995 远供系统和线路中继电器对雷电和邻近电力线路引起的干扰的防护

DL/T 547-94 电力系统光纤通信运行管理规程

DL/T 544-94 电力系统通信管理规程

作者简介：樊亚玲，女，汉（1977-10）陕西凤翔，2001年7月毕业于陕西工学院工业电气自动化专业。学历：大学本科，学位：工学硕士，职称：工程师，主要研究方向：电力系统的过电压保护。