上蔡縣變電站雷擊實(shí)例分析

李建勇 溫淑敏

摘要根據(jù)2003年6月15日在上蔡縣110KV級(jí)變電站發(fā)生的雷擊事故實(shí)例分析,就雷電來源及原因進(jìn)行討論,并對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì),使得系統(tǒng)平安渡過2006年春夏之交罕見的強(qiáng)雷暴襲擊。

關(guān)鍵詞變電站;雷擊;實(shí)例分析;改進(jìn)措施;河南上蔡

中圖分類號(hào)TU895文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)11-0313-01

近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,微機(jī)化繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)的日趨成熟,綜合自動(dòng)化的變電站已經(jīng)逐步成為主要選擇,而變電設(shè)備遭雷擊損壞的概率也越來越高。上蔡縣變電站是一個(gè)110KV級(jí)變電站,2003年6月15日發(fā)生雷擊,雷電過電壓沿調(diào)信號(hào)電纜襲擊上蔡變電站,燒壞遠(yuǎn)動(dòng)通道板1塊,使設(shè)備停運(yùn)24h。2005年7月16日,上蔡縣暴雨、雷電造成變電站信號(hào)中斷,工作人員趕赴現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)RTU主板有明顯的黑色痕跡和元件燒毀現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì),上蔡縣變電站平均每年因雷擊造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約6萬元,變電站防雷系統(tǒng)的改進(jìn)勢(shì)在必行。

1雷擊來源

1.1電源線引入雷電

雷電引起的瞬時(shí)高電壓,如果不加遏制,直接由電源線引入RTU,會(huì)影響其電源模塊正常工作,使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常;嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞模塊,燒壞元器件。

1.2通信線引入雷電

由雷電引起通信線兩端設(shè)備之間電位差直接作用于相對(duì)脆弱的串行通信口,會(huì)損壞RTU及與其通信的設(shè)備的串行口,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)功能板。

2雷擊對(duì)變電站造成損害的原因

2.1思想上防雷意識(shí)差,工作制度執(zhí)行不夠嚴(yán)格

雷電對(duì)設(shè)備的危害極大,而遠(yuǎn)動(dòng)班未進(jìn)行過防雷知識(shí)培訓(xùn),班組人員對(duì)雷電的形成、認(rèn)識(shí)也只是停留在表面,防雷意識(shí)差,更沒有把防雷工作作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程來考慮,也沒有對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行全面防護(hù)。據(jù)《駐馬店電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)程》規(guī)定,主站系統(tǒng)應(yīng)每天巡視,變電站應(yīng)每月巡視1次遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備,要求認(rèn)真檢查,發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)處理,而在實(shí)際的日常巡檢中并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決問題。而且由于問題突發(fā)性的影響,比如外界環(huán)境的變化雷擊等,使得設(shè)備出現(xiàn)障礙不能及時(shí)處理,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2忽視了電源與端口防雷問題

自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)雷電電涌超出計(jì)算機(jī)能承受的水平時(shí),計(jì)算機(jī)將出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼、芯片被損壞、接收/輸送數(shù)據(jù)失敗、丟失文檔等原因不明的故障和硬件問題。避雷針在直擊雷時(shí)可將大部分的放電分流入地,避免建筑物的燃燒和爆炸。UPS不間斷電源可以處理電壓的嚴(yán)重下降或升高。二者非常有用,但都不能保護(hù)計(jì)算機(jī)免受電涌的破壞,而且UPS本身集中很多微處理器,也可被電涌摧毀。另外,還需要考慮端口的防雷,端口防護(hù)的目的就是要將各種外部線纜引入設(shè)備的過電壓/過電流阻擋在端口之外。

2.3未安裝避雷器

經(jīng)過防護(hù)電路后電壓值被限制到后級(jí)電路能夠承受的范圍之內(nèi);外部線纜引入設(shè)備的過電流,絕大部分被防護(hù)電路短路到大地,僅有極少部分的電流流入后級(jí)電路之中,從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。這2個(gè)作用都是通過在通信設(shè)備的端口安裝防雷器實(shí)現(xiàn)的,而上蔡縣變電站在端口前未安裝避雷器。

2.4接地不規(guī)范

設(shè)備接地的路徑為:設(shè)備的接地線→接地排→接地總匯集線→接地引入線→接地體,就實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與大地的接地連接。自動(dòng)化設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、建筑物的防雷接地應(yīng)采用合用一組接地體的聯(lián)合接地方式,避免遇到雷擊時(shí),不同的接地體之間產(chǎn)生地電位反擊,導(dǎo)致設(shè)備的一些接口引入過大的雷擊過電壓和過電流,損壞設(shè)備。但是上蔡縣自動(dòng)化設(shè)備的出入信號(hào)電纜沒有按規(guī)程要求采取防雷措施,機(jī)房內(nèi)也沒有按規(guī)程要求敷設(shè)環(huán)形接地線,遠(yuǎn)動(dòng)裝置和電源設(shè)備只采取浮空接地,并未與大樓地網(wǎng)連接,使雷電泄放無低阻通道。

2.5通信線路安裝不規(guī)范

部分廠站端RTU信號(hào)電纜不能地下走線,又未采取屏蔽措施,容易受外界干擾,雷電易經(jīng)信號(hào)線串入設(shè)備,損壞設(shè)備。

3防雷系統(tǒng)的改進(jìn)措施

3.1一級(jí)保護(hù)主要是泄放電源線路上感應(yīng)而產(chǎn)生的大部分主能量

二級(jí)保護(hù)主要降低第一級(jí)的殘壓并泄放剩余能量,同時(shí)泄放中間線路上的感應(yīng)電流至設(shè)備能安全承受的水平,從而達(dá)到抑制電源線路雷電侵入的目的。

3.2主要改進(jìn)措施

一是在主站端總配電箱安裝ZGB151A-20型電源避雷器;二是在各個(gè)分站端總配電箱安裝ZGG620-20型電源避雷器;三是在主站和分站UPS前加裝ZGB148A-20;四是在主站和分站信號(hào)端口處安裝SDY-A1型模擬通道防雷器;五是做好設(shè)備的屏蔽工作。另外,良好的接地也是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小則過電壓值越低。因此,在經(jīng)濟(jì)合理的前提下應(yīng)盡可能降低接地電阻。

3.3為減少雷電電磁干擾,遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)房及電力大樓的建筑鋼筋、金屬地板均應(yīng)相互焊接,形成等電位法拉第籠

設(shè)備對(duì)屏蔽要求較高時(shí),機(jī)房六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng),將屏蔽網(wǎng)與機(jī)房內(nèi)環(huán)行接地母線均勻多點(diǎn)相連。

4結(jié)語

上蔡縣9座變電站防雷系統(tǒng)、變電微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以上防雷措施改進(jìn)后運(yùn)行數(shù)年無一次雷擊事故發(fā)生,特別是系統(tǒng)平安度過2006年春夏之交海陽市罕見的強(qiáng)雷暴襲擊。由此證明,改進(jìn)措施是切實(shí)可行的,不僅解決了系統(tǒng)防雷問題,而且提高了系統(tǒng)的可靠性,為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供了保障。 變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)防雷很關(guān)鍵,如果處理不好,將會(huì)存在很大的隱患,輕者損壞自動(dòng)化設(shè)備,嚴(yán)重的能引起保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng),威脅著電網(wǎng)安全。因此,要能提高警惕,采取得力措施,切實(shí)消除安全隱患。