黄强:应加强对浮石水电厂雷害分析及防雷措施 |
| 2012-09-13 23:27 作者：黄强 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网9月13日讯】据《科技与生活》杂志2012年第13期刊文称，浮石水电厂为九十年代设计的水电站，在雷雨季节里，浮石水电厂遭多次到雷电的侵扰，损坏部分运行设备，影响正常生产。本文首先探讨雷害原因及在浮石水电厂外部防雷装置上采取的措施，然后分析我厂雷害特点和采取完善内部防雷装置的措施。
多年来，在雷雨季节里，浮石水电厂都会遭到雷电的侵扰，损坏部分运行设备，影响正常生产。在严峻的形式下，分析研究电厂雷害的特点，并采取有效的措施完善防雷系统成为我厂亟待解决的问题。
雷电的侵害途径为直击雷、感应雷和雷电波入侵。防雷的目标是：①控制雷击点；②安全引导雷电流入地网；③完善的低阻地网；④消除地面回路；⑤防护电源的浪涌冲击；⑥保护瞬变引起设备的信号及数据线的过压。针对上述目标，通常采取综合防雷的原则：一是通过接闪器、引下线和接地装置等外部防雷装置，将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散；二是通过除外部防雷装置外，所有为了减小雷电流在防雷空间所产生的电磁效应而附加的内部防雷装置及过电压保护装置，阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波，限制被保护设备上浪涌过压幅值。从外部防雷与内部防雷两个方面着手，找出雷害根源，采取综合防雷措施。
1分析在浮石水电厂外部防雷装置上采取的措施
前些年，工程技术人员主要把注意力放在了外部防雷装置上，进行了一些改造，如独立避雷针接地网布局改造、开关站接地网改造等。改造的原因：一是雷害造成的损失严重，如2002年8月6日雷击损坏103微机线路保护面板，造成浮桃线路无保护退出运行，电厂在丰水期近一周无法通过该线路送出主要负荷；二是依据是2002年12月广西电力试验研究院对浮石水电厂开关站接地电阻测量的1.36Ω结果，认为接地电阻不符合规定；三是认为接地电阻高是雷害的一个主要原因，想通过接地网的改造，降低接地电阻以符合规定（依据当时的方案认为改造后接地电阻能达到0.5Ω左右），通过此途径，来减少或避免雷电对运行设备的损坏。进行改造当然有其必要性，因为雷电流最终还是要通过接地装置泄放，接地电阻越小，接地系统对雷电流的泄放能力就越强，产生的雷击电压越，注意降低接地电阻是有效泄放雷电、防止雷电破坏的重要措施。
2分析我厂雷害特点和采取完善内部防雷装置的措施
鉴于以上我厂雷害的特点，在内部防雷措施上可能存在的漏洞和不足。
内部防雷一个重要的概念即是等电位连接，等电位连接是指用连接导线或过压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来导体物、电气和电讯装置等连接起来。由此可见，等电位连接实质上有两个工作。正确的做法首先应该划分防雷保护区LZP。第二步是为了防止直击雷或感应雷电通过电力线路、信号线等侵入保护区，应将进入保护的电力线、通信线等，一是采取屏蔽措施预防感应雷，且屏蔽线接地线都应就近同总接地线连接。二是在电源线相相之间、相地之间以及通讯线、信号线与地之间要分别接相应的过压保护器。这些过压保护器实质上也是等电位连接措施，它不过是雷电波侵入时把大部分电压削去，留下能够难受的一小部分，也称之为准等电位连接。
我们厂的电子设备联络电气线路，在穿越各防雷保护区时，各种电气线路都没有通过过压保护器实现等电位连接的防雷必要措施，且有些也没有采取屏蔽措施。下面具体分析二个经常遭受雷害的设备系统，来说明我们内部防雷装置和等电位连接中存在的主要漏洞。
2.1大坝闸门控制系统
大坝闸门控制系统采用的是现场总线控制方式，现地控制仪表通过RS485通讯接口，利用屏蔽双绞线与计算机联络，实现对这个系统的控制。每次遭受雷击后损坏的大部分是开度仪表（一次损坏通讯板卡），而且都是RS485通讯集成块（严重时，也伴随主板集成电路损坏）。
因此针对闸门控制系统的防雷措施，我建议一是严格检查屏蔽和接地，二是采用RS485专门的过压保护器。
2.2103线路保护
同样装备的103和104线路微机保护装置，为什么每次都是103线路保护面板损坏呢？而且损坏时两条线路1、至少是联络的，也就是母线开关在合，2、肯定有一条遭受雷击或一段有操作（2003年3月1次拉开151TV刀闸时，引起103线路面板损坏，这极有可能时过压引起，断开PT刀闸引起的过压在浮石已发生多次）。若把该装置有联系的区域按防雷保护区划分，开关站至厂房为LZP0区，厂房至中控室为LZP1区，中控室至保护装置屏为LZP2区，保护屏内为LZP3区。假设各区的建筑结构等电位连接是可靠的（我依据的是设计和施工记录），这样穿越两套装置的各防雷保护区的电力线路主要有：1）交直流电流线；2）电压、电流二次线；3）分合闸操作线；4）其他信号线路等。分析这两套装置穿越区域的电力线路，我们可以发现：1）交、直流电源的取向是一致的；2）电压互感器二次线在端子上也是联络的；3）信号线直在中控室与保护屏内穿越；4）从LZP0一直到LZAP3区域穿越的只有引入两条线路的电流互感器二次线和分合闸操作线路，而且这些穿越的电力线路即没有屏蔽也没有装设过压保护器，但为什么103线路屡遭雷电损坏呢？通过分析我认为从电流回路产生过压，然后通过线路保护装置人机面板的逻辑地泄放的可能性大，加之103线路的杆塔比104要高的多，产生感应过电压或雷电波侵入的可能性要比104大的多。因此该装置的防雷保护也可以考虑从穿越保护区的各种电力线路的等电位连接措施着手，包括电源线路。虽然我们的电源都在厂区内（至少是位于LZP2区以内），产生过压的可能性不大，但为了可靠，还是考虑电源线路的三级过压保护措施为好。
总结上述内容，建议当前在我厂防雷工作上，需要采取的积极措施包括：
1）整理和完善厂区防雷及接地系统的资料。因为：①对于向防雷接地这样的隐蔽工程，资料是正确认识电厂的防雷系统的前提，也最能说明存在问题真正出处的一个重要途径；②只有通过整理防雷系统的原始资料，才能为今后完善和设计电厂防雷系统提供必要的支持，完整的技术资料是电厂今后防雷的保证。
2）按照广西电力实验中心的建议：“地网改造完成后，按规程要求测量接地电阻及地网电位分布，校核跨步电位差及接触电位差，确保变电站安全运行”，以考虑是否还需要对扩建地网采取均压措施。
3）在当前雷害形式下，研究和制定以往重复受雷电损坏的设备防雷措施，针对各系统特点，严格采用等电位连接措施，预防雷害。
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