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水力发电厂弱电设备防雷技术初探讨论与建议

水力发电厂弱电设备防雷技术初探讨论与建议 2011年12月09日 来源： 0概述 紧水滩水力发电厂位于浙江省云和瓯江上游龙泉溪上，下辖紧水滩电站和石塘电站，总装机容量378 MW，承担系统调峰及事故备用任务。两站相继于1987年4月和1989年7月投产发电。“九五”期间，相继建设完成了水情自动测报系统、数字微波通信系统、计算机实时监控系统、工业电视图像监控系统、计算机管理信息系统等，实现了全厂设备的“遥测、遥信、遥调、遥控和遥视”等功能，为实现我厂“无人值班，少人值守”运行管理模式奠定了基础。　　众所周知，水力发电厂皆建于依山傍水，处于雷击频繁的环境，几乎每年均要遭受雷电的危害。2000年7月的雷击就造成紧水滩水力发电厂弱电设备（系统）的严重损坏，直接、间接经济损失巨大。　　雷击严重威胁着发电厂弱电设备的安全运行。为了达到“整体防护、综合治理、层层设防”的防范原则，我厂于2000～2001年对全厂的水情自动测报系统、通信系统、计算机实时监控系统、工业电视图像系统、MIS（管理信息）系统、继电保护装置等进行防雷及过电压保护技术改造，达到了预期的效果。下面结合这次改造就弱电设备的雷击损坏机理、防雷技术谈谈本人的看法。1水力发电厂弱电设备雷击损坏机理分析 危害水力发电厂弱电设备安全运行的冲击电磁干扰和过电压，可能因雷电冲击过电压、感应雷过电压、电力系统操作过电压等引起。从这次雷击事故和相关统计资料表明：雷电，特别是感应雷过电压是造成弱电设备（系统）受损的主要原因。一般而论，感应雷电侵入损坏弱电设备的主要途径有以下两点：　　（1）感应雷过电压通过弱电设备的电源线路侵入弱电设备。　　（2）感应雷过电压通过弱电设备的信号传输线路侵入弱电设备。　　由于计算机遥控系统等设备属弱电设备，其耐过压、耐过流的能力相对较低，容易造成雷电侵害事故。2水力发电厂弱电设备防雷技术初探　　如图1所示，我国防雷国标应用IEC国际标准，引入了建筑物内、外环境分成和个雷击环境区域的概念［1］。现代防雷技术体系基于雷击环境区域特征分外部防护技术与内部防护技术。本文主要涉及室内防护技术。　　室内防护采用屏蔽、均压、过压分流箝位等手段。屏蔽就是把雷击电磁脉冲从空间感应入侵的通道加以阻断，但弱电设备往往无法实行全屏蔽。均压的原理是将建筑物外部、内部防护装置连接成等电位体以避免设备间可能出现的高、低电位差损坏设备。过压分流箝位的原理是在可能传导感应雷击电磁脉冲电涌的信号传输线端口和电源线端口并联或串联现代高科技的过电压防护装置。一旦由于雷电感应使电涌达到危及设备的阀值时，防护装置瞬间（ns级）响应，将电涌电流泄流入地，从而可将被保护端口的雷击电涌残压箝制在端口所承受的数量级上，起到保护设备，减免雷害的作用。　　对应室内感应雷击的途径，防雷应着重于以下两个方面。2．1弱电设备供电电源线路的雷击电涌过电压防护　　室内供电线路防护要求采用多级设置，逐级泄流的方法。欲确定电源线路的雷击电涌过电压防护等级，必须先估算电源线路可能遭受的最大雷击电流，国际标准IEC61024－1根据建筑物的防雷类别，经测试、统计规定了最大雷击电流的估算量值： 第一类：200 kA（10／350）μs 第二类：150 kA（10／350）μs 第三类：100 kA（10／350）μs　　尽管200 kA幅值的雷电流统计说明只有2％左右，但我厂地处浙江丽水山区，海拨高，厂区范围较大，是容易吸收空间雷电的雷击频繁地域。因此应考虑处于防雷第一类环境。　　根据IEC61312与GB50057－94（2000版）的防护原则，在供电线路上设置多级电涌防护器（SurgeProtective Devices－SPD）措施，才能将过电压降到设备能承受的水平。为此，我厂低压供电线路的雷击电涌过电压防护采用三级防护措施。　　当时通过对市场上国内外各种品牌的低压电源线路雷击电涌防护装置的性能、价格进行深入调研，最终选用了德国DEHN产品，实施了如图2所示的电源线路雷击电涌B、C、D三级防护装置。 　　　第一级为开关型雷击电流放电器（泄放高能量电流B类），其主要参数为： 额定电压UC：255 V／50 Hz 测试波形：10／35μs雷电波形 闪电脉冲电流Iimp：50 kA／100 kA Isn时残压：UP≤4 kV  

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