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弱电设备防雷技术措施

编辑:制度大全2019-04-29

随着现代科技的高速发展,电子信息设备的应用已深入至各个领域,各种电子、微电子装备已在各行业大量使用。由于这些系统和设备耐过电压能力低,雷电高电压以及雷电电磁涌流侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰或永久性损坏,造成较大的经济损失。因此解决电子信息系统对雷电灾害的防护问题,十分重要。电子信息系统设备的多样化、复杂化,其微电子元器件的工作电压较低,通信信号幅度相对较小等特点,如在回路中设置防雷设施势必会影响通信、网络等设备的可靠、安全和畅通。这给弱电设备的过电压防范带来一定的难度。为了减少雷电感应致使自动化控制系统等弱电设备损坏,造成直接和间接的重大经济损失,有必要对弱电设备的防雷与接地技术进行研究,采取有效的防雷措施。

1造成弱电设备损坏的主要原因

1.1直击雷所谓直击雷是指雷击点直接作用在设备上或作用在传输线路上,由传输线路引人造成设备的损坏。直击雷造成设备损坏的程度一般都较为严重,一般采取安装避雷针和布设避雷带进行防雷保护。

1.2感应雷所谓感应雷是指雷击点发生在距离设备几百米或几公里以外,雷击点周围的磁场发生强烈变化,其附近的设备或金属导体上将感应出一定的雷电压幅值,使弱电设备过电压造成损坏。实际上雷击造成弱电设备损坏的大都(占99%)是由感应雷引起的。因此,必须重视感应雷的防范。

1.3感应雷电压的特点①雷电波是冲击电压披,作用时间短,一般只有几微秒至几十微秒的非周期变化电压,可认为是瞬态的变化电压:②雷击点周围的磁场发生强烈变化时。在附近的设备、金属导体上将感应出一定的雷电压幅值;③在设备、器件或导体上所产生的雷电感应电压强度与其导体的长度、截面、安装高度和磁场强度(雷击强度)成正比,与至雷电发生地点之间的距离成反比。弱电设备主要由电子元件、晶体管、集成电路等组成,其工作电压都较低(一般为5V一12V),抗雷电干扰能力较差,即使很小的雷电感应电压就有可能导致弱电设备损坏。

2弱电设备的防雷措施

根据IEC61312标准,弱电设备应设置多级防雷保护措施。对380V低压线路进行过电压保护。按国家规范应有三部分:在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘问的电缆内芯线两端对地加避雷器或保护器,作一级保护。在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器或保护器,作二级保护。在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器或保护器,作为三级保护。由于雷电流主要是由首次雷击电流和后续雷击电流所组成,因此雷电过电压的保护必须同时考虑到如何抑制(或分流)首次雷击电流和后续雷击电流。在采取多级保护措施的同时,还必须考虑各级之间的能量配合和解耦措施。弱电系统的防雷可采用两种措施:外部防雷和内部防雷。外部防雷可将绝大部分雷电流直接引入地下泄散;内部防雷可阻塞沿电源或信号线所引入的雷电波。这两道防线互相配合,各尽其职,缺一不可。

2.1外部防护措施外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护,可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施。这种防护措施人们比较重视,相对来说比较完善。目前弱电设备的外部防护措施主要有:①使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引入大地。②在将雷电流引入大地的时候俊量将雷电流分流,避免造成过电压危害设备。③利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼,起到一定的屏蔽作用,如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控等小功率信号电路的电器,则需要加装专门的屏蔽网。④建筑物各点的电位均衡,避免由于电位差危害设备。⑤保证建筑物有良好的接地-2,避免雷击建筑物时地电位抬高而损坏设备。

2.2内部防护措施内部防雷是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护,在设备受到过电压侵袭时,保护装置能快速动作泄放能量,从而保护设备免受损坏,可采用等电位联接、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施。内部防雷分为电源防雷和信号防雷。

2.2.1电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源线路对计算机及相关设备造成危害。为避免高电压经过防雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁防雷器后继续毁坏后续设备,以及防止线缆遭受二次感应,依照有关防雷工程试行草案,应采取分级保护、逐级泄流的原则。一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的一级电源防雷器;一是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装二级或三级电源防雷器。为了确保遭受雷击时,高电压首先经过一级电源防雷器,然后再经过二级电源防雷器,一级电源防雷器和二级电源防雷器之间的距离要大于l0—15m。如果两者间距不够,可采用带线圈的防雷箱,这样可以避免二级电源防雷器首先遭受雷击而损坏。

2.2.2信号防雷系统由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量,因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击,而目前大部分设备由于电子元器件的高度集成化而使耐过电压、耐过电流水平下降,必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。对通信系统进行防雷保护,选取适当保护装置非常重要,应充分考虑防雷产品与通信系统匹配。对于信息系统,应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。因对弱电设备的雷电浪涌防护重视不够,故而发生雷电浪涌损坏设备的故障。所以在完善弱电设备外部防护的同时,要加强弱电设备的内部防护。①完善弱电外部雷电防护,将绝大部分雷电流直接引入地下泄散。②阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。③限制钳位被保护设备上浪涌过电压过电流幅值在设备上可承受的范围。④采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄人大地.分流(限幅)技术中采用的防护器品质、性能的好坏是网络防护的关键,因此,选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。⑤采用短线技术。设备间的连接线尽可能短,以减少导线上的雷电感应电压幅值。⑥采用屏蔽方式。选用有屏蔽层的电缆,将减小雷电感应电压强度,但屏蔽层应可靠接地。⑦采用隔离、绝缘来削弱雷电感应电压。天线的固定支架采用绝缘棒与避雷针支体隔离,电池极支架与避雷针体地板用绝缘子隔离。⑧人工隔离。如需弱电设备工作时,由人工合上电源开关,插接网络线路,否则,断开以上线路。⑨电压抑制技术。对于无人职守设备和需不间断与外界联络的设备,必须把雷电感应电压限制在设备承受的电压以下,防止设备损坏。要使设备达到理想的防雷效果,必须根据设备的工作原理、工作条件、功率大小及阻抗高低来装设相应的防雷保护装置。要求有一个良好的接地系统,因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄人大地,从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,甚至还将危害工作人员的生命安全。另外防干扰的屏蔽问题、防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。

3结束语

弱电设备防雷的误区目前弱电设备的防雷国家还没有出相关的技术标准,很多设计还是套用强电的防雷接地规范,实际上弱电设备防的一般是感应雷,接地电流相对较小,认识到这一点对于弱电产品的防雷方案的选择、工程造价的限制有重要的意义。

篇2:电气设备保护接零安全技术

1.正常情况时,下列电气设备不带电的外露导电部分,应做保护接零:

1)电机、变压器、电器、照明器具、手持电动工具的金属外壳;

2)电气设备传动装置的金属部件;

3)配电屏与控制屏的金属框架;

4)室内、外配电装置的金属框架及靠近带电部分的金属围栏和金属门;

5)电力线路的金属保护管、敷线的钢索、起重机轨道、滑升模板金属操作平台等;

6)安装在电力线路杆(塔)上的开关、电容器等电气装置的金属外壳及支架。

2.正常情况时,下列电气设备不带电的外露导电部分,可不作保护接零;

1)在木质、沥青等不良导电地坪的干燥房间内,交流电压380V及其以下的电气设备金属外壳(当维修人可能同时触及电气设备金属外壳和接地金属物件时除外);

2)安装在配电屏、控制屏金属框架上的电气测量仪表、电流互感器、继电器和其他电器外壳。

篇3:弱电设备雷电危害分析及保护措施

1概况

雷击是一种自然现象,它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。几个世纪来,人类通过对雷击破坏性的研究、探索,对雷电的危害采取了一定的预防措施,有效地降低了雷害。

近年来,随着微电子技术的不断发展,自动控制系统在生产生活各个方面的使用越来越广,人们在受益于微电子的极大方便的同时,也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。实际中,在增加自动控制系统的时候,往往对自动控制系统的防雷未加考虑或考虑不够的情况较多,一旦有雷电波侵入,设备损坏一般是巨大的,有的甚至使整个系统瘫痪,造成无可挽回的损失。仅1999年6月到20**年8月一年多的时间里,可查的由于雷击发生的弱电损坏就有四次之多。樊庄变电站线路落雷,造成主控地与设备之间的电位差而损坏大量的保护设备;南郊变电站的微波塔落雷,由于感应过电压而损坏大量的通讯、远动设备损坏;西万庄变电站的微波塔落雷,由于地电位差造成大量的通讯远动设备损坏;北郊变电站微波塔落雷,造成大量的保护、运动、通讯设备损坏。

分析这几次故障的主要原因是由于一次设备发生雷击后在弱电设备造成的浪涌超过了设备承受的能力而损坏设备的,浪涌的主要形式是电源浪涌、信号浪涌。而这种浪涌在新建或扩建设备时又往往不被重视,所以本文在介绍常用的弱电防雷的同时,重点探讨了浪涌对弱电设备的危害及预防措施。

2弱电设备雷电危害的主要原因分析

雷电会导致多种不同形式的危害,没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害,通过各种有效的办法可将雷害的程度降到最低,在多年的实际中人们对直击雷、感应雷、球形雷的认识比较高,防护也相对完善,但对雷电浪涌的防护意识和防护措施相对比较薄弱,以上所列的四次典型的雷击弱电设备的情况就是对弱电防雷考虑不够造成的。其主要的雷电形式及雷害情况有以下几种情况:

(1)直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上,因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。

(2)感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时,在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多。

(3)雷电浪涌是近年来由于微电子的不断使用引起人们极大重视的一种雷电危害形式,同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片),从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜人电脑设备。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000h(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次,其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。

3弱电设备防雷措施

按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类,外部防护和内部防护。外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护,可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施,这种防护措施人们比较重视、比较常见,相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护,其措施有:等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施,这种措施相对来说是比较新的办法,也不够完善,下边对弱电设备防雷进行探讨,主要对雷电浪涌及地电位差的防护提出一些自己的看法。

3.1弱电设备的外部防护

弱电设备的外部防护首先是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引人大地;其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流,避免造成过电压危害设备;第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼,起到一定的屏蔽作用,如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器,则需要加装专门的屏蔽网,在整个屋面组成不大于5m-5m,6m-4m的网格,所有均压环采用避雷带等电位连接;第四是建筑物各点的电位均衡,避免由于电位差危害设备;第五是保障建筑物有良好的接地,降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。

3.2弱电设备的内部保护

从EMC(电磁兼容)的观点来看,防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级,是直接雷击区域,危险性最高,主要是由外部(建筑)防雷系统保护,越往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成,从0级保护区到最内层保护区,必须实行分层多级保护,从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言,雷电流经传统避雷装置后约有50%是直接泄人大地,还有50%将平均流人各电气通道(如电源线,信号线和金属管道等)。

随着电脑通信设备的大规模使用,雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求。应从单纯一维防护转为三维防护,包括:防直击雷,防感应雷电波侵入,防雷电电磁感应,防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。

多级分级(类)保护原则:即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。

3.2.1电源部分防护

弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分有专用高压避雷装置,电力传输线把对地的电压限制到小于6000V(1EEEEC62.41),而线对线则无法控制。所以,对380V低压线路应进行过电压保护,按国家规范应有三部分:建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器或保护器,作一级保护;在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器保护器,作二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器,作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄人大地,达到保护目的,所以,分流(限幅)技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键,因此,选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。

3.2.2信号部分保护

对于信息系统,应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。

3.2.3接地处理

一定要求有一个良好的接地系统,因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄人大地,从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题,防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。

4结论

弱电设备的防雷问题是一个综合性的工作,尤其是弱电设备的雷电浪涌防护还重视不够,也常常由其而引起设备的损坏,所以在完善弱电设备外部防护的同时,要加强弱电设备的内部防护,建议加强以下几方面的工作;

(1)首先要完善弱电外部雷电防护,将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散。

(2)其次要阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。

(3)第三限制钳位被保护设备上浪涌过压过流幅值在设备可承受的范围。

这三道防线,相互配合,各行其责,缺一不可。

篇4:发电厂氢冷发电机制氢设备防火措施

1.氢冷发电机及其氢冷系统和制氢设备中的氢气纯度和含氧量,必须在运行中按专用规程的要求进行分析化验,氢纯度和含氧量必须符合规定的标准。氢冷系统中氢气纯度须不低于96%,含氧量不应大于2%;制氢设备中,气体含氢量不应低于99.5%,含氧量不应超过0.5%。如不能达到标准,应立即进行处理,直到合格为止。

2氢冷发电机的轴封必须严密,当机组开始起动时,无论有无充氢气,轴封油都不准中断,油压应大于氢压,以防空气进入发电机外壳或氢气充入汽轮机的油系统中而引起爆炸起火。

3氢冷发电机运行时,排烟机应保持经常运行,并定期(每周一次)从排烟机出口

和主油箱顶取样(漏氢增大时应随时取样检查),监视含氢量是否超过制造厂规定(无制造厂规定的按2%)。如超过则应查明原因并予消除。

4密封油系统应运行可靠,并设自动投入双电源或交直流密封油泵联动装置,备用泵(直流泵)必须经常处于良好备用状态,并应定期校验。两泵电源线应用埋线管或外露部分用耐燃材料外包。

5氢冷发电机密封油箱应设置火灾检测和水喷雾灭火设施。

6在氢冷发电机及其氢冷系统上不论进行动火作业还是进行检修、试验工作,都必须断开氢气系统,并与运行系统有明确的断开点。充氢侧加装法兰短管,并加装金属盲(堵)板。

7动火前或检修试验前,应对检修设备和管道用氮气或其他隋性气体吹洗置换。

在置换过程中应有专职人员定期取样,分析混合气体的成分。取样点应选在排出母管和气体不易流动的死区。取样前先放气1~2MIN,以排出管内余气。

氮气置换时,氮气中含氧量不得超过3%。置换结束后,系统内混合气体的含量必须连续三次分析合格,并应有二台以上测爆仪进行现场监测。

8气体介质的置换避免在起动、并列过程中进行。氢气置换过程中不得进行预防性试验和拆卸螺丝等检修工作。

9机组漏氢量实测计算每月进行一次,用以考核漏氢水平。

10设备和阀门等连接点泄漏检查,可采用肥皂水或合格的携带式可燃气体防爆检测仪,禁止使用明火。

11管道阀门和水封装置冻结时,只能用热水或蒸汽加热解冻,严禁用明火烤烘。

12不得在室内排放氢气。

13放空管。

(1)放空管出口应在远离明火作业的安全地区。若室内放空管出口近屋顶,应高出屋顶2M以上;在墙外的放空管应超出地面4M以上,周围并设置遮栏及标示牌;室外设备的放空管应高于附近有人操作的最高设备2M以上。排放时周围应禁止一切明火作业。

(2)应有防止雨雪侵入和外来异物堵塞放空管和排污管的措施。

(3)放空阀应能在控制室远方操作或放在发生火灾时仍有可能接近的地方。放空阀能力应与汽轮机破坏真空停机的惰走时间相配合。

14氢气管道。

(1)氢气管道宜架空敷设,其支架应为非燃烧体,架空管道不应与电缆、电线敷设在同一支架上。

(2)氢气管道与燃气管道、氧气管道平行敷设时,中间宜有非燃物体将管道隔开,或净距不少于250MM。分层敷设时,氢气管道应位于上方。

(3)氢气管道与建筑物、构筑物或基他管线的最小净距应符合现行的GB4962《氢气使用安全技术规程》的规定。

(4)室外地沟敷设的管道,应有防止氢气泄漏、积聚或窜入其他沟道的措施,埋地敷设的管道埋深不宜小于0.7M,含氢气的管道应敷设在冰冻层以下。室内管道不应敷设在地沟中或直接埋地。

(5)管道穿过墙壁或楼板时应设套管,套管内的管段不应有焊缝,管道和套管之间应用非燃材料填塞。

(6)管道应避免穿过地沟、下水道、铁路及汽车道路等,必须穿过时应设套管。

(7)管道不得穿过生活间、办公室、配电室、控制室、仪表室、楼梯间和其他不使用氢气的房间,不宜穿过吊顶、技术(夹)层。当必须穿过吊顶或技术(夹)层时,应采取安全措施。

篇5:送电线路防雷技术措施

一、概述

随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲,雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性,目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。架空输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题,雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。因此,寻求更有效的线路防雷保护措施,一直是电力工作者关注的课题。

河池电网处于桂西北山区地形剧变、峰高谷深,山峦起伏,线路雷击跳闸是整个电网跳闸的重要原因,经常占到跳闸总数的80%~90%。且由于线路大多处于高山大岭,降低雷击跳部率对于日常线路设备的运行维护人员来说将大大降低劳动强度,且效益是不仅仅是金钱可以衡量的。

目前输电线路本身的防雷措施主要依靠架设在杆塔顶端的架空地线,其运行维护工作中主要是对杆塔接地电阻的检测及改造。由于其防雷措施的单一性,无法达到防雷要求。而推行的安装耦合地线、增强线路绝缘水平的防雷措施,受到一定的条件限制而无法得到有效实施,如通常采用增加绝缘子片数或更换为大爬距的合成绝缘子的方法来提高线路绝缘,对防止雷击塔顶反击过电压效果较好,但对于防止绕击则效果较差,且增加绝缘子片数受杆塔头部绝缘间隙及导线对地安全距离的限制,因此线路绝缘的增强也是有限的。而安装耦合地线则一般适用于丘陵或山区跨越档,可以对导线起到有效的屏蔽保护作用,用等击距原理也就是降低了导线的暴露弧段。但其受杆塔强度、对地安全距离、交叉跨越及线路下方的交通运输等因素的影响,因此架设耦合地线对于旧线路不易实施。因此研究不受条件限制的线路防雷措施就显得十分重要,将安装线路避雷器、降低杆塔接地电阻、进行综合分析运用,从它们对防止雷击形式的针对性出发,真正做到切实可行而又能收到实际效果。

二、雷击线路跳闸原因

高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关:线路绝缘子的50%放电电压;有无架空地线;雷电流强度;杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性,因此,在进行高压送电线路设计时,我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。

1.高压送电线路绕击成因分析。根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明,雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔,计算公式是:山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距,这是线路耐雷水平的薄弱环节;一些地区雷电活动相对强烈,使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。

2.高压送电线路反击成因分析。雷击杆、塔顶部或避雷线时,雷电电流流过塔体和接地体,使杆塔电位升高,同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值,即Uj>U50%时,导线与杆塔之间就会发生闪络,这种闪络就是反击闪络。

由以上公式可以看出,降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际实施中,我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

三、高压送电线路防雷措施

清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因,我们就可以有针对性的对送电线路所经过的不同地段,不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。目前线路防雷主要有以下几种措施:

1.加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比,加强零值绝缘子的检测,保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。

2.降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压送电线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。

3.根据规程规定:在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段,可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大,并使流经杆塔的雷电流向两侧分流,从而提高高压送电线路的耐雷水平。

4.适当运用高压送电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验,在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器,运行反映较好,但由于装设避雷器投资较大,设计中我们只能根据特殊情况少量使用。

本文主要对安装线路避雷器、降低杆塔的接地电阻两方面进行分析:

1.安装线路避雷器。运用高压送电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。我们在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器。线路避雷器一般有两种:一种是无间隙型;避雷器与导线直接连接,它是电站型避雷器的延续,具有吸收冲击能量可靠,无放电时延、串联间隙在正常运行电压和操作电压下不动作,避雷器本体完全处于不带电状态,排除电气老化问题;串联间隙的下电极与上电极(线路导线)呈垂直布置,放电特性稳定且分散性小等优点;另一种是带串联间隙型,避雷器与导线通过空气间隙来连接,只有在雷电流作用时才承受工频电压的作用,具有可靠性高、运行寿命长等优点。一般常用的是带串联间隙型,由于其间隙的隔离作用,避雷器本体部分(装有电阻片的部分)基本上不承担系统运行电压,不必考虑长期运行电压下的老化问题,且本体部分的故障不会对线路的正常运行造成隐患。

线路避雷器防雷的基本原理:雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。

雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为Ut=iRd+L.di/dt(1)

式中,i——雷电流;

Rd——冲击接地电阻;

L.di/dt——暂态分量。

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50,如果考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut-U1+Um>U50。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50%放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

加装线路避雷器以后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的分流将发生变化,一部分部分经塔体入地,当雷电流超过一定值后,避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相临杆塔。

雷电流在流经避雷线和导线时,由于导线间的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这种分流的耦合作用将使导线电位提高,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会发生闪络,因此,线路避雷器具有很好的钳电位作用,这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。但由于其费用较高,故综合考虑后未进行行推广运用。

2.降低杆塔的接地电阻。杆塔接地电阻增加主要有以下原因:

(1)接地体的腐蚀,特别是在山区酸性土壤中,或风化后土壤中,最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀,最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处,由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使杆塔“失地”的现象。还有就是接地体的埋深不够,或用碎石、砂子回填,土壤中含氧量高,使接地体容易发生吸氧腐蚀,由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大,甚至使接地体在焊接头处断裂,导致杆塔接地电阻变大,或失去接地。

(2)在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。

(3)在施工时使用化学降阻剂,或性能不稳定的降阻剂,随着时间的推移降阻剂的降阻成分流失或失效后使接地电阻增大。

(4)外力破坏,杆塔接地引下线或接地体被盗或外力破坏。

高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压送电线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。针对河池供电局部分线路接地电阻值长期以来偏大,降低了线路的耐雷水平。为确保线路安全运行,对不同的杆塔型式我们采用φ8的园钢进行了接地网统一设计、统一加工,避免了高山大岭上进行施工焊接造成工艺质量不合格等的可能,同时也减少了野外工作量,大大降低劳动强度,加快改造速度。通地改造使杆塔地网的接地电阻值大幅度降低,从而使线路的耐雷水平从理论上得到大大提高。

1.设计接地网改造型式。方案:利用绝缘摇表采用四极法进行土壤电阻率的测试,以及采用智能接地电阻测试仪,直测土壤电阻率。根据测试的土壤电阻率的结果进行比较再根据设计时所给予的接地装置的型式,确定最终的接地体的敷设方案。

有架空地线路的线路杆塔的接地电阻接地放射线

(1)土壤电阻率在10000欧?米及以上的杆塔:采用八根放射线不小于518米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(2)土壤电阻率在2300~3200欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于518米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(3)土壤电阻率在1500~2300欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于358米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(4)土壤电阻率在1200~1500欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于238米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(5)土壤电阻率在750~1200欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于198米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(6)土壤电阻率在500~750欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于138米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(7)土壤电阻率在250~500欧?米的杆塔:采用八根放射线不小于118米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

(8)土壤电阻率在250欧?米及以下的杆塔采用八根放射线不小于388米的φ8圆钢进行敷设并焊接。

2.杆塔接地装置埋深:在耕地,一般采用水平敷设的接地装置,接地体埋深不得小于0.8米;在非耕地,接地体埋深不得小于0.6米。在石山地区,接地体埋深不得小于0.3米。

3.接地电阻值不能满足要求时,可适当延伸接地体射线,直至电阻值满足要求为止,个别山区,如岩石地区,当射线已达8根80米以上者,可不再延长。

4.接地体的连接:采用搭接方式,两接地体搭接长度不得小于圆钢直径的6倍。

5.防腐:焊接部位必须处理干净再做防腐处理。

6.为了减少相邻接地体的屏蔽作用,水平接地体之间的接近距离不得小于5米。

三、采取的措施

1.对线路中测出的接地电阻不合格的杆塔的接地电阻进行重新测试;并测试土壤电阻率。

2.对查出的接地电阻不合格的杆塔接地放射线进行开挖检查,重新对本杆塔的敷设接地线,并进行焊接。

3.对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接,并对接地电阻重新测试,不符合规定的重新进行敷设。

4.对被浇灌在保护帽内的接地引下线,采取的方式可为将引下线从保护帽内敲出,再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。

5.对重新敷设的接地电阻不合格的杆塔,再次使用降阻剂进行改造。

四、结语

在总结了送电线路防雷工作存在的问题和如何运用好常规防雷技术措施的基础上,我们认为雷电活动是小概率事件,随机性强,要做好送电线路的防雷工作,就必须抓住其关键点。综上所述,为防止和减少雷害故障,设计中我们要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况,还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等,通过比较选取合理的防雷设计,提高高压送电线路的耐雷水平。雷电活动是一个复杂的自然现象,需要电力系统内各个部门的通力合作,才能尽量减少雷害的发生,将雷害带来的损失降低到最低限度。

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