摘 要：隨著農(nóng)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和自動化水平的不斷提高，農(nóng)電系統(tǒng)的眾多縣級電力局的調(diào)度自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)已初步形成了規(guī)模。RTU和變電站綜合自動化系統(tǒng)的干擾的處理、局端機房的防雷處理日益成為調(diào)度自動化系統(tǒng)運行的核心安全。文本結合本單位的實際情況，簡單介紹和分析了一個相對實用的縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)防雷和防干擾的方案。
引言：
雷電對于電力調(diào)度自動化設備的危害分成兩種，一種是直擊雷造成的設備損害，一種是感應雷造成的設備損壞。
(1)直擊雷
我們一般將雷電直接擊中線路設備或終端設備并經(jīng)設備入地的雷擊過電壓、過電流稱為直擊雷。直擊雷具有電壓高、電流大的特點，其破壞性極大。在實際當中直擊雷直接擊中計算機設備的頻度并不高。而真正對計算機系統(tǒng)造成危害的絕大多數(shù)是感應雷。
(2)感應雷
所謂感應雷也就是在雷云形成過程中，雷云與大地之間的感應電場和雷擊大地和地面突出物時，雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場作用于各種傳輸線路上，感應產(chǎn)生出過電壓、過電流，經(jīng)傳輸線路進入設備系統(tǒng)而形成的雷擊稱之為感應雷。
我局變電站及供電所通訊及自動化室是由電源設備、計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等構成的一個綜合系統(tǒng)。我局變電站及供電所通訊自動化系統(tǒng)的特點是點多、面廣、線長，既有強電設備，又有大量的通信弱電設備。電力線路、傳輸和控制線路是易遭雷擊或雷電感應的薄弱點。由于上述原因，我局變電站及供電所通訊調(diào)度自動化系統(tǒng)的防雷薄弱環(huán)節(jié)相對來說較多，因此易遭雷害，特別是感應雷害和反擊雷害。
肅寧電力局變電站及各供電所雷害分析表
那么如何防止這些雷害和干擾對我局調(diào)度自動化系統(tǒng)造成的危害呢？
一、建設可靠的接地系統(tǒng)。
我局的接地系統(tǒng)采用聯(lián)合接地方式。為了保證雷電流快速泄放，保障網(wǎng)絡、計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作，防止寄生電容耦合干擾，保護設備及人身的安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，各機房內(nèi)都必須有良好的接地系統(tǒng)，接地電阻要不大于1Ω。考慮到具體現(xiàn)場情況，對于地網(wǎng)的要求，不僅要將地阻值降低，還要根據(jù)地理環(huán)境和土壤電阻率的不同而優(yōu)化設計地網(wǎng)的結構，以保證大電流下地時均勻快速地向大地擴散。接地體的鋪設以放射線形接地體
另外，在機房接地系統(tǒng)中構建一個整體等電位系統(tǒng)式非常關鍵的，這當中還要包括進屋交流電源的電纜外皮接地、暖氣管道接地、自來水管等的接地，這些都是在機房等電位接地中容易疏漏的地方。如下圖
如果機房或者主控室內(nèi)部存在有疏漏的從外部延伸進來的被疏漏掉的設備，不能形成一個體系完整的等電位接地體，那么對于感應雷或者雷電反擊造成的強大電壓，對設備造成的損害是致命的。因此我們強調(diào)不僅僅要對被保護設備進行良好接地，對室內(nèi)的其他非保護設備也要良好接地，這樣才會在機房內(nèi)部形成一個良好的等電位環(huán)境，才會最大程度的避免雷擊危害的發(fā)生。
二、防雷設施的布局
1、電源部分：
我局變電站及供電所通訊及調(diào)度自動化系統(tǒng)是單相供電方式。在這種供電方式的整個系統(tǒng)中，中線N與保護接地線PE二線分開。根據(jù)供配電線路導體長距離傳輸?shù)奶攸c、防雷器件的特性、來自線路雷電流的強度，以及配電系統(tǒng)中各部分的耐電水平，必須采用多級、分級防雷保護。
對機房供電系統(tǒng)預防LEMP，一般采用用戶總電源、用戶分電源、設備工作機房電源等多級保護方法治理，分級配置“進戶”、“進室”、“單機”及“直流”電源過電壓保護器予以保護。進入機房主電源配電柜前端應安裝三相過電壓保護器SPD1(防雷箱)，其雷電通流容量不應低于60kA作為第一級保護；配電柜線路輸出端配置一臺過電壓保護器SPD2，其雷電通流容量應不小于40kA，作為第二級保護；在UPS電源前端加裝一臺過電壓保護器SPD3,其額定雷電通流容量不小于20KA,作為第三級防雷保護.
供電設備的正常不帶電金屬部分應作保護接地，嚴禁作接零保護，其接地線截面積不應小于16mm2，材料為多股銅線；供電系統(tǒng)各個SPD的接地端，應分別連接到強電地的接地匯集線上，從匯集線單獨用導線接至室外地網(wǎng)上，接地電阻應不大于1歐姆。
我局防護重點應放在感應雷防護上.其變電站通訊及調(diào)度自動化系統(tǒng)電源部分由為三相供電方式。根據(jù)其供電方式,本著經(jīng)濟、實用原則對其機房供電部分采用以下方式進行過電壓防護。為其機房配用具有防雷功能的防雷器，集防雷、美觀、實用為一體，其配線柜內(nèi)具體防雷布線為：在配線柜的電源入口端并聯(lián)采用通流通容量80-100KA設備作為其電源部分的第一級過電壓防護(雙路供電)；在其電源出口端即UPS電源的前端并聯(lián)加通流容量為40KA防雷設備作為其電源部分的第二級過電壓防護；在其UPS的后端即光端機前端并聯(lián)加裝防雷器，其通流容量為20KA，作為其電源部分的第三級過電壓防護.設備終端分別保護。（防雷設備分布情況有示意圖）
在這其中需要特殊說明的一點就是關于UPS的問題。有一部分人錯誤的認為UPS是具有防雷和隔離干擾的作用的。其實這是錯誤的。UPS的功能就是在突然停電的情況下，在很短的時間內(nèi)及時將備用電源投入，保證用電設備供電的連續(xù)性，使用電設備在突然停電的情況下仍能繼續(xù)工作一段時間或長期運行。但UPS不能消除暫態(tài)過電壓，在電網(wǎng)停電UPS動作的情況下，反而會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓。在暫態(tài)過電壓的作用下，UPS自身有可能被損壞。另外，感應雷或沿電源線進入室內(nèi)的雷電侵入波會使電源電壓急驟升高，從而導致UPS及后接設備損壞。有些UPS中盡管裝有壓敏電阻，但還是很難保護自己及后接微電子設備。對電源，可靠有效的防雷方法是在UPS的前后方都加裝防雷保護模塊。盡量將大的雷電限制到后續(xù)保護系統(tǒng)可允許的范圍，使輸出的箝位電壓達到規(guī)定的要求。采用上述保護后，UPS或被保護電源一般不會因雷擊而損壞。
2、信號部分：
根據(jù)變電站實際情況232線路為9針口，在其線路上加裝數(shù)字防雷器做為數(shù)據(jù)線路的保護。
在網(wǎng)絡傳輸線路首末兩端上加裝網(wǎng)絡信號防雷器做為網(wǎng)絡線路的保護
在電話機前端加裝壓敏式電話防雷器做為電話的保護。
在電話配線架上加裝防雷器做為電話線路的保護。
在視頻線路上加裝BNC接口防雷器做為監(jiān)控線路的保護。
3、局中心機房的防雷簡述
我局通信調(diào)度綜合機房的電源是單獨從配電變壓器引接的帶屏蔽電纜，但是與樓內(nèi)的動力裝置共用接地網(wǎng)。通信機房內(nèi)敷設防靜電地板并且通過均壓帶環(huán)繞機房敷設環(huán)行接地母線后與地網(wǎng)相連。
為減少雷電電磁干擾，通信機房及通信調(diào)度綜合樓的建筑鋼筋、金屬地板均應相互焊接，形成等電位法拉第籠，將屏蔽網(wǎng)與機房內(nèi)環(huán)行接地母線均勻多點相連。
架空線纜由外部終端桿引下后如無屏蔽層則更換為帶有屏蔽層的電纜，并且屏蔽層兩端接地（非金屬光纜除外）。
為避免雷害，我局對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，采取了“整體防御、綜合治理、多重保護”的方針。除采用上述保護與接地措施外，配電變壓器高低壓側均應裝接金屬氧化物避雷器，并三點聯(lián)合接地。程控交換機室外進出線、Modem等應裝過電壓保護器；當RTU等裝置離顯示屏較遠時應裝信號線過電壓保護器。
結論
嚴格按防雷接地規(guī)程辦事，應用新技術新裝置，采取綜合性的防雷措施是確保我局電力調(diào)度自動化系統(tǒng)極大減少雷害的重要手段，同時也極大的避免了雷擊災害對我局調(diào)度自動化系統(tǒng)造成的不必要的危害。
參考文獻：
國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》GB 50057-94
國家標準《電子設備雷擊保護導則》GB7450-87
國家標準 《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》
中國電力出版社《電力工程師手冊》
作者簡介：
趙江濤（1975年）男，河北肅寧縣人，從事調(diào)度自動化工作，聯(lián)系電話13303071178 固定電話：0317-5021092
電子郵箱：[email protected]
返回頂部