7/8XXXX大學畢業論文探討變電站二次系統的防雷保護入學年級：2013春學生：XXX學號：XXXXXXXXXXXXX所學專業：動物科學XXXX大學中國●XXXX2014年10月目錄摘要21弱電設備雷電危害的主要原因分析21.1直接雷擊21.2感應雷擊21.3電磁脈沖輻射21.4雷電過電壓的侵入21.5反擊22弱電設備防雷措施32.1弱電設備的外部防護32.2弱電設備的部保護32.2.1電源部分防護42.2.2信號部分保護42.2.3接地處理43變電站二次系統進行防雷保護的技術措施分析43.1接地與均壓53.2屏蔽53.3分流與隔離53.4限幅64結束語65參考文獻6摘要雷電一直是影響變電站安全運行的重要危害。隨著變電站數字化改造與建設，做好變電站二次系統的防雷保護顯得更加重要。本文闡述了變電站二次系統的構成特點，進而揭示雷電危害與二次系統之間的關系。在此基礎上對雷電危害的主要形式進行了歸納和總結，最后提出變電站二次系統防雷保護的具體技術措施。1弱電設備雷電危害的主要原因分析雷擊是一種自然現象，它能釋放出巨大的能量、具有極強大的破壞能力。幾個世紀來，人類通過對雷擊破壞性的研究、探索，對雷電的危害采取了一定的預防措施，有效地降低了雷害。雷電會導致多種不同形式的危害，沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害，通過各種有效的辦法可將雷害的程度降到最低，在多年的實際中人們對直擊雷、感應雷、球形雷的認識比較高，防護也相對完善，但對雷電浪涌的防護意識和防護措施相對比較薄弱，以上所列的四次典型的雷擊弱電設備的情況就是對弱電防雷考慮不夠造成的。雷電是自然界中強大的脈沖放電過程，雷電侵入地面建筑物或設備造成災害是多途徑的，一般來說，有直接雷擊、感應雷擊、電磁脈沖輻射、雷電過電壓的侵入、反擊等。1.1直接雷擊主要破壞力在于電流特性而不在于放電所產生的高電位，它所產生強大的雷電流轉變成熱能將物體損壞。1.2感應雷擊從雷云密布到發生閃電放電的整個過程中，雷電活動區幾乎同時出現兩種物理現象—靜電感應和電磁感應，這兩種現象可能造成稱之為感應雷擊的危害形式。1.3電磁脈沖輻射當閃電放電時，其電流是隨時間而非均勻變化，脈沖電流向外輻射電磁波，這種電磁脈沖輻射雖然隨著距離的增大而減小，但卻比較緩慢，閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬間電磁脈沖極其敏感的現代電子設備上，造成設備的損壞。1.4雷電過電壓的侵入直接雷擊或感應雷都可以使導線或金屬管道產生過電壓，這種過電壓沿導線或金屬管道從遠處雷區或防雷區域外傳來，侵入建筑物部或設備部。1.5反擊在雷暴活動區域，當雷電閃擊到建筑物的接閃裝置上時，盡管接閃裝置的接地系統十分良好，其接地電阻也很小，但由于雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時也會使接地引下線和接地裝置的電位驟升到上百千伏。2弱電設備防雷措施弱電設備抗過電壓能力低，在雷雨季節極易受到雷電波的侵害，造成設備的損壞和誤動作。弱電設備的電源系統可能受到侵入過電壓和感應過電壓的危害，在實際運用中應加裝電源防雷保護器SPD進行多級保護，將過電壓降低到無危害的水平，對于引入控制室的信號線，網絡線和微波饋線，均應加裝信號防雷保護器，保證自動化系統、遠動設備與通信的正常工作。對于弱電設備的防雷保護，總體來說是一個綜合性的問題，長期的防雷實踐告訴我們，在防雷中從直擊雷防護到接地、均壓、屏蔽、限幅、分流、隔離等多個環節都要認真對待，才能確保設備的安全。2.1弱電設備的外部防護弱電設備的外部防護首先是使用熱電廠的接閃器、引下線將主要的雷電流引人；其次是在將雷電流引人的時候盡量將雷電流分流，避免造成過電壓危害設備；第三是利用熱電廠中的金屬部件以與鋼筋可以作為不規則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用；第四是熱電廠各點的電位均衡，避免由于電位差危害設備；第五是保障熱電廠有良好的接地，降低雷擊高端設備時接點電位損壞設備。2.2弱電設備的部保護從EMC(電磁兼容)的觀點來看，防雷保護由外到應劃分為多級保護區。最外層為0級，是直接雷擊區域，危險性最高，主要是由外部防雷系統保護，越往里則危險程度越低。保護區的界面劃分主要通過防雷系統、鋼筋混凝土與金屬管道等構成的屏蔽層而形成，從0級保護區到最層保護區，必須實行分層多級保護，從而將過電壓降到設備能承受的水平。一般而言，雷電流經傳統避雷裝置后約有50％是直接泄入，還有50％將平均流入各電氣通道(如電源線，信號線和金屬管道等)。隨著電腦通信設備的大規模使用，雷電以與操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴重。以往的防護體系己不能滿足電腦通信網絡安全的要求。應從單純一維防護轉為三維防護，包括：防直擊雷，防感應雷電波侵入，防雷電電磁感應，防地電位反擊以與操作瞬間過電壓影響等多方面作系統綜合考慮。多級分級(類)保護原則：即根據電氣、微電子設備的不同功能與不同受保護程序和所屬保護層確定保護要點作分類保護；根據雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到數據通信線路都應做多層保護。2.2.1電源部分防護弱電設備的電源雷電侵害主要是通過線路侵入。高壓部分有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對地的電壓限制到小于6000V(1EEEEC62.41)，而線對線則無法控制。所以，對380V低壓線路應進行過電壓保護，按國家規應有三部分：建議在高壓變壓器后端到二次低壓設備的總配電盤問的電纜芯線兩端應對地加避雷器或保護器，作一級保護；在二次低壓設備的總配電盤至二次低壓設備的配電箱間電纜芯線兩端應對地加裝避雷器保護器，作二級保護：在所有重要的、精密的設備以與UPS的前端應對地加裝避雷器或保護器，作為三級保護。目的是用分流(限幅)技術即采用高吸收能量的分流設備(避雷器)將雷電過電壓(脈沖)能量分流泄入，達到保護目的，所以，分流(限幅)技術中采用防護器的品質、性能的好壞是直接關系網絡保護的關鍵，因此，選擇合格優良的避雷器或保護器至關重要。2.2.2信號部分保護對于信息系統，應分為粗保護和精細保護。粗保護量級根據所屬保護區的級別確定，精細保護要根據電子設備的敏感度來進行確定。2.2.3接地處理一定要求有一個良好的接地系統，因所有防雷系統都需要通過接地系統把雷電流泄入，從而保護設備和人身安全。如果接地系統做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統來解決。如果在建設過程中，注重弱電設備的防雷接地工作，比如室外攝像槍添加避雷針，防雷接地網覆蓋完善，通信線路全部通過地下室走線，不得不在路上走線的通信線路必須穿套金屬管，金屬管每隔一定距離就接地，保安崗亭使用鋼筋混凝土結構等，將大大減少弱電設備在防雷設備上的投入，更能高效，穩定。3變電站二次系統進行防雷保護的技術措施分析弱電設備抗過電壓能力低，在雷雨季節極易受到雷電波的侵害，造成設備的損壞和誤動作。弱電設備的電源系統可能受到侵入過電壓和感應過電壓的危害，在實際運用中應加裝電源防雷保護器SPD進行多級保護，將過電壓降低到無危害的水平，對于引入控制室的信號線，網絡線和微波饋線，均應加裝信號防雷保護器，保證自動化系統、遠動設備與通信的正常工作。對于弱電設備的防雷保護，總體來說是一個綜合性的問題，長期的防雷實踐告訴我們，在防雷中從直擊雷防護到接地、均壓、屏蔽、限幅、分流、隔離等多個環節都要認真對待，才能確保設備的安全。

3.1接地與均壓接地是提高二次設備防雷水平最直接、最有效的一個措施，所有雷擊電流均可以通過接地網引入，可靠的接地可以有效的避免電涌電壓對二次設備造成危害。防雷規對不同接地網規定有不同的電阻值，在經濟合理的前提下，應盡可能降低接地電阻，能夠有效限制地電位的升高。接地與均壓是相輔相成的，所謂均壓就是要在同一層面、同一房間的四周設置一閉環的接地母線帶，在同一房間里的所有儀器、設備的殼體、電力電纜、信號電纜的外皮和金屬管道等應分別直接就近連接到接地母線上，并連接牢固，以保證各個接地點的等電位。雷電流的幅值非常大，陡度很高，其流過之處相對零電位的立即升至高電位，周圍尚處于零電位的物體會產生旁側閃絡放電。這種旁側閃絡不僅會導致裝有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放電過程所伴隨的脈沖電磁場會對室電子設備造成感應電位，使其受到損害。完善的等電位可有效防止非等電位體間電位差造成事故。3.2屏蔽屏蔽指的是采用屏蔽電纜、各種人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽籠和各種可利用的自然屏蔽體來阻擋、衰減施加在電子設備上的電磁脈沖干擾，需強調的是屏蔽體外殼必須有效接地，進入屏蔽室的各種電源線、信號線都必須采取有效的電磁脈沖隔離和高頻電磁波濾波裝置過濾，否則一根來自干擾源環境中未經過濾波器或隔離的導線，都將使屏蔽籠失去屏蔽作用。

一般來說，為減少外界雷電電磁干擾，通信機房與通信調度綜合樓的建筑鋼筋、金屬地板構架等均應相互焊接，形成等電位法拉第籠。設備對屏蔽有較高要求時，機房六面應敷設金屬屏蔽網，將屏蔽網與機房環行接地母線均勻多點相連。3.3分流與隔離分流的主要作用是把可能的直擊雷用接閃器經多根分散的接地引下線直接連到接地裝置，將雷電流分流散入地下，以免在每根接地引下線上流過過大的雷電流以與周圍產生的強大電磁場造成大的干擾。由接地引下線將直擊雷的雷電流有效引入地下，而非竄入弱電設備工作區域。需要強調的是，建筑物頂部各種裝置（如微波接收器等）的外殼都應與主接地引下線或接地帶呈放射性連接，且設備的外殼不應有串接之處，前者是避免雷電流在非接地引下線上產生強感應電位，而后者是避免雷電流串入設備后造成設備損壞，為保證散流效果，接地引下線要有足夠的面積，特別要防止接地引下線中途腐蝕斷裂或中途串有設備。要經常性對接地引下線與地網進行測量和檢查。對于不同接地網之間的通信線宜采取防止高、低電位反擊的隔離措施，如光電隔離、變壓器隔離等。在電力調度通信綜合樓，需另設接地網的特殊設備，其接地網與大樓主接地網之間可通過擊穿保險器或放電器連接，可用地電位均衡器或220V低壓氧化鋅避雷器（箱），通流容量應大于10kA，殘壓不超過1.5kV。以保證正常時隔離，雷擊時均衡電位。

3.4限幅在過電壓可能侵入的所有端口，設置必要的保護裝置。在弱電系統的信號出入線上裝設多級防雷保護裝置，將侵入弱電系統的沖擊過電壓抑制在系統允許的程度。并且，各種低壓防雷器但應遵循接線盡量短的原則，直接裝于被保護的電路點上。電源線路侵入波過電壓可能是電源配電線路遭直擊雷，也可能是空間雷電電磁脈沖在電源配電線路上感應的過電壓。對于變電站站用低壓電源線路或220V直流電源線路侵入波過電壓應按照電源分級保護、逐級泄流原則，進行四級防雷保護設置，采用三相電源防雷箱、單相交直流防雷器、防雷插排等防護措施，在電源進入弱電設備前，全面限制電源線路侵入波過