变电站二次设备防雷设计

变电站二次设备防雷设计

随着自动脉象设备的广泛应用，整个自动脉象设备的功率不断增加，高度集成的电子设备无法在瞬间产生闪慢感，电动汽车对二次能源装置的破坏也越来越严重。二、二级能源装置的继电保护误动误差容易发生，严重危及了电网的安全运行。因此对变电站二次设备必须采取严格有效的保护措施,保证变电站自动化设备免受雷电、操作过电压和电磁干扰的损坏。针对南湖变电站的二次设备的实际情况,通过分析雷电波入侵途径,提出弱电系统SPD配置方案,进行变电站二次系统的防雷设计。1电磁干扰可能引起破坏二次系统的安全和效率变电站设备处在一个强电和弱电系统形成的错综复杂的电磁环境中,高压开关设备的操作切换,雷电闪击,一次设备短路接地,二次回路切换,人员及邻近物体的静电放电和无线电辐射等产生的电磁干扰可能通过各种耦合进入二次系统形成浪涌和过电压。其中雷击在线路上引起的过电压、过电流及极强的交变电磁场是损坏建筑物内设备的主要原因,雷电入侵建筑物内设备的途径有配电线路、通信线路、雷击电磁场、地反击等种途径具体分析如下1.1交流回路的低压出路雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线,再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合,进入低压出线,经线路避雷器、母线避雷器等多级削峰及变压器低压出线的平波作用,电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大,虽然雷电波在经过上述避雷器后,大部分能量得以消除,但仍有部分雷电波以幅值相对很高、且短时间的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线,加到变电站内所有的380V交流回路中。220V等直流线路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路。1.2进线及进线系统由于变电站的通信线路(一般包括载波线、电话线、控制线等)电缆出线较长,感应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入,以很高的电压直接加在二次设备上,过电压使设备加速老化,甚至直接将设备损坏。RS485、RJ45网线、GPS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压感应。1.3雷达网对土壤中电磁电场的影响雷电电磁场是指雷击引起的室内电磁场,使室内的线路感应到过电压,设备内的器件感应到过电压造成设备损坏电力建筑物内的钢筋(当作引下线用)、变电站布线层内进出高压场地的各种线路都是雷电电磁场的产生源。1.4接地网发生用地电位当变电站或线路遭受雷击后,雷电流会经避雷装置流入接地网,如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好,在强大的雷电流作用下,会使接地网的局部电位显著抬高,并由此导致地电位对设备反击而损坏设备。如果雷击时设备的接地线路为高电位,而设备的某处因某种原因为低电位,则地线对设备上该点的电位差全部由设备承受,这实际上是地线对设备某点的过电压,将严重影响电气设备的安全。地反击实际上是地线与电源等线路之间产生了过电压。电力系统一般采用共用接地方式,不存在地与地之间反击,但地线对电源线、通信线之间是存在反击的,这也相当于电源与通信线引入雷电。2南湖林场的防雨措施2.1等电位设计浪涌保护器的作用,就是在最短时间(纳秒级)内将被保护电路连入等电位系统中,使设备各端口等电位,同时将电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地,降低设备各接口端的电位差,从而保护电路上的用户设备。浪涌保护器是由压敏电阻(可变电阻,限压二极管)和火花间隙(放电路径)组成,用于保护其它电子设备和装置免受浪涌的危害,以及电子传输系统提供等电位连接。2.2罗马防护分类2.2.1信号系统防雷器性能测试(1)电源系统防雷器。依据测试标准DINVDE0675-6:1998-11(Draft)和应用场合可分为A、B(避雷器)、C(固定地方安装的过压保护器)、D(浪涌吸收保护器)4类。(2)信号系统防雷器。依据测试标准DINVDE0845/Part1/4.2.2节和EDINVDE0845Part2:1993-10,此类保护器也被称为浪涌抑制器,主要是过压限制器。(3)绝缘火花间隙。应用在地线系统或等电位连接中。2.2.2根据装置的电源流量分类(1)避雷器。防止直接雷击或由邻近雷击引起的过电压。(2)过压保护器。由非直接雷击,开关动作或静电放电引起的过电压。2.2.3干扰特性和工作特性技术参数规定了器件使用的依据:应用场合(安装、温度等);干扰特性(额定放电电流,击穿电压,保护电平,击穿时间);工作特性(衰减,绝缘电阻,额定电流);故障处理(后备保险丝,脱扣装置,失效保护功能)。2.3电弧保护分区110kV南湖变电站的二次设备采用微机保护、测控装置及整套综合自动化系统。为了变电站在直击雷的情况下,也能保证电气及信息系统的安全运行,必须在建筑物防雷电保护系统基础上对电气系统进行电涌保护。基于这个目的,可把建筑物划分为不同的危险区,建立一个完整雷电保护系统。雷电保护分区包含以下几个部分:室外防雷(包括接闪器、引下线和接地装置)、等电位连接、空间屏蔽、供电系统与信息系统的电涌保护。为彻底消除雷电引起的毁坏性电位差,特别需要实行等电位连接,电源线、信号线、金属管道等都要通过电涌保护器进行等电位连接,各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接,各个局部等电位连接棒互相连接,并最后与主等电位连接棒相连。对于弱电系统,必须在各进出线缆上安装相应的电涌保护器,一旦线缆上感应过电压(或遭直接雷击),由于电涌保护器的作用,弱电系统的各端口能大致达到等电位,从而保护设备免遭损坏。2.4监控系统电路(1)配电系统:在绍兴南湖变电站站内所用电屏、直流屏、站内后台机的UPS配电安装电源电涌保护器。(2)通信系统:在绍兴南湖变电站主控室的通信系统主要有:光纤通讯,GPS天馈线、RS485信号控制线、RS232信号控制线、CAN网电缆连接到10kV馈线测控、RS422连接到后台监控主机电缆、电话拨号音频与MODEM连接线,以上的连接电缆安装信息系统电涌保护器。(3)交流采样、开关量回路:TV和TA二次线,配电装置的开关量经直流220V或48V引入到保护装置和监控后台机,提供开关、刀闸等开关量给保护装置和监控及五