發(fā)電廠、變電站電涌保護器配置探討

陳政　陳亮

摘要：電涌保護器是近年來新型的防雷裝置之一，是保護電子信息系統(tǒng)安全、完善綜合防雷體系的重要手段。本文介紹了發(fā)電廠、變電站電涌保護器的選擇、配置原則，具備工程實用意義。

關鍵詞:電涌保護器防雷發(fā)電廠變電站

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)06(c)-0048-02

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,各類信息設備、電子計算機、精密儀器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備的應用越來越廣泛,此類設備一般工作電壓低、耐壓水平弱、敏感性高、抗干擾能力差,因而極易受到雷電電流脈沖的危害。國內(nèi)相關領域越來越重視對此類系統(tǒng)的保護,多個有關電涌保護器的標準已經(jīng)頒布。

電涌保護器是一種新型的防雷裝置,是保護電子信息系統(tǒng)安全、完善綜合防雷體系的重要手段。在國內(nèi)一些行業(yè),如金融、電信、機場等行業(yè)已經(jīng)得到了較廣泛的使用,電涌保護器在信息系統(tǒng)電源防雷保護上發(fā)揮了明顯的作用。在電力行業(yè),在一些經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)較早使用了電涌保護器,如廣東電網(wǎng)在2007年初就發(fā)布了其企業(yè)標準:《廣東電網(wǎng)變電站二次系統(tǒng)防雷接地規(guī)范》。該企標對電涌保護器的設置做了較詳細的論述。為了適用形勢的發(fā)展,國家能源局頒布了電力行業(yè)的相關規(guī)程——DL/T5408-2009《發(fā)電廠、變電站電子信息系統(tǒng)220/380V電源電涌保護配置、安裝及驗收規(guī)程》。近年來,為了提高發(fā)電廠、變電站運行的可靠性,電力行業(yè)使用電涌保護器的情況日益增多。

1 電涌保護器原理簡介

電涌保護器(SPD):英文全稱是surge protective device,其譯意為電涌保護器,是限制雷電反擊、侵入波、雷電感應和操作過電壓而產(chǎn)生的瞬時過電壓和泄放電涌電流的器件。

供電系統(tǒng)電涌的來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設備啟停和故障等)兩種。

雷擊對地閃電可能以兩種途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上。直接雷擊:雷電放電直接擊中電力系統(tǒng)的部件,注入很大的脈沖電流。發(fā)生的概率相對較低。間接雷擊:雷電放電擊中設備附近的大地,在電力線上感應中等程度的電流和電壓。

內(nèi)部電涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設備啟停和供電網(wǎng)絡運行的故障有關:供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設備的啟停、線路故障、投切動作等,都會帶來內(nèi)部電涌,給用電設備帶來不利影響。

間接雷擊和內(nèi)部電涌發(fā)生的概率較高,絕大部分的用電設備損壞與其有關。所以電源防浪涌的重點是對這部分電涌能量的吸收和抑制。對于低壓供電系統(tǒng),電涌引起的瞬態(tài)過電壓保護,采用分級保護的方式來完成。從供電系統(tǒng)的入口開始逐步進行電涌能量的吸收,對瞬態(tài)過電壓進行分階段抑制。SPD正常發(fā)揮效用的前提是將電涌電壓引起的電涌電流以最短的途徑通過等電位系統(tǒng)接地。電源線、信號線、金屬管道等都要通過等電位連接導體或電涌保護器進行等電位連接,各個局部等電位連接排互相連接,并最后與主等電位連接排相連。

2 發(fā)電廠、變電站電涌保護器配置原則

電涌保護器的配置應符合綜合防雷的原則,并與其他各種防雷措施緊密配合,力求做到安全可靠、經(jīng)濟合理。電涌保護器的選擇應與電源系統(tǒng)的接地方式相配合。電涌保護器的配置不是一個孤立的系統(tǒng),是綜合防雷里的一個子系統(tǒng)。

考慮到安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的原則,在進行電涌保護器的選擇、配置前,應該進行雷擊風險評估,當無法計算得到所需數(shù)據(jù)時,可按照如下原則配置。

2.1 大(中)型發(fā)電廠宜裝設電涌保護器的位置

1.220/380V側動力中心(PC)母線進線段、保安母線段;

2.安裝有電子信息設備的電源入口處;

3.交流不間斷電源(UPS)220/380V側的電源入口處。

沖擊電流及標稱放電電流參數(shù)宜按A級選擇。

2.2 小型發(fā)電廠應裝設電涌保護器的位置

1.220/380V側動力中心(PC)母線進線段;

2.安裝有電子信息設備的電源入口處;

3.交流不間斷電源(UPS)220/380V側的電源入口處。

沖擊電流及標稱放電電流參數(shù)宜按B級選擇。

2.3 35kV以上變電站宜裝設電涌保護器的位置

1.所用變壓器220/380V側母線進線段;

2.監(jiān)控用計算機交流不間斷電源(UPS)220/380V的電源側。

沖擊電流及標稱放電電流參數(shù)宜按B級選擇。

2.4 35kV及以下變電站應裝設電涌保護器的位置

1.220/380V所用電母線進線段;

2.220/380V饋線母線段。

沖擊電流及標稱放電電流參數(shù)宜按C級選擇。

電涌保護器的種類很多,性能也存在差異。主要分為三種類型:電壓開關型、電壓限制型、復合型。其中復合型電涌保護器由開關型元件和電壓限制型元件串聯(lián)或并聯(lián)組成。其特性隨所加電壓的特性可以表現(xiàn)為電壓開關型、電壓限制型或二者皆有。

考慮到發(fā)電廠及變電站的重要性,一般選擇泄漏電流小、無續(xù)流的串聯(lián)型復合式電涌保護器。在選擇配電線路電涌保護器沖擊電流及標稱放電電流時可以經(jīng)過評估計算后確定或按照表1選用。電壓保護水平Up與受保護設備耐壓水平對應。

標稱放電電流In:流過SPD具有8/20波形的電流峰值。用于Ⅱ級試驗的SPD分級以及I級、Ⅱ級試驗的SPD的預處理試驗。

沖擊電流Iimp:由電流峰值Ipeak和電荷量Q確定,其試驗應根據(jù)動作負載試驗的程序進行,是用于I級試驗的SPD分類試驗。

電涌保護器在電力行業(yè)使用時間不長,目前運行中的狀態(tài)有待進一步總結。大(中)型發(fā)電廠、變電站的屏蔽接地等防雷措施比較完善,故電涌保護器的配置應按照實際情況分級選擇。

電涌保護器的安裝要求:電涌保護器應安裝在被保護設備電源線路的前端。帶有接線端子的電涌保護器與導線連接時應采用壓接,帶接線柱的電源保護器宜采用線鼻子與接線柱連接。為了保證工程質(zhì)量,采用壓接方式較好。從電涌保護器保護側接至需要保護的電子設備(ITE),其線路應短且加屏蔽。電涌保護器的連接導線最小截面宜符合表2的規(guī)定。

3 結語

發(fā)電廠、變電站的防雷是一個復雜的綜合性工程。我國雖然已經(jīng)引入了IEC有關標準作為建筑物雷擊防護水平和風險評估的標準,但其評估方法復雜,工程上難以應用。交流低壓電源系統(tǒng)電涌保護使用電涌保護器時只有正確地選擇、配置、安裝才能使其達到預期的效果,使保護方案成功地付諸實施。發(fā)電廠、變電站的電涌保護器配置應對照DL/T5408-2009:《發(fā)電廠、變電站電子信息系統(tǒng)220/380V電源電涌保護配置、安裝及驗收規(guī)程》來執(zhí)行,該方法簡明扼要,是符合工程實際應用的。實際應用時也可參照GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》、CECS174:2004《建筑物低壓電源系統(tǒng)電涌保護器選用、安裝、驗收和維護規(guī)程》相關規(guī)定。