电力系统整体防雷设计方案.doc

电力系统整体防雷方案 随着电力系统自动化的发展，发电厂中微电子设备的应用越来越多，如MIS系统、通信系统、监控系统、监测系统、继电保护等；这些微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性，这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，如果防护措施不力，轻则引起系统失灵，重则导致系统永久性损坏，将导致严重的损失。从整体雷电防护角度考虑，水电厂、火力发电厂、燃油发电厂等各类型发电厂差别不大，都可分为发电系统雷电防护、变电系统雷电防护以及后勤系统雷电防护，而每个部分又分别从直击雷防护和感应雷防护来考虑。下面方案就以典型的火力发电厂为例来设计整体的雷电防护。1、发电系统整体雷电防护对发电系统整体雷电防护分为直击雷防护和感应雷防护，同时包括屏蔽、等电位和地网系统。火力发电系统一般由主发电机组、汽轮机组、低压配电系统、锅炉系统、热处理系统、水处理系统和燃料处理系统等部分组成，每个部分都有监控设备、测量设备、保护设备和自动化控制设备，由于这些设备包括室外的在线仪器仪表、与外界有数据通讯的室内设备等，这都很容易受过电压的侵害造成损坏，对发电系统各部分安全可靠运行带来严重威胁。1.1 发电系统直击雷防护和地网系统直击雷防护按照国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》设计和施工，主要使用避雷针、网、带及良好的接地系统，其目的是保护建筑物不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证，也是防雷系统的重要基础。特别是在强雷区，一个合理的接地系统能更快地泄放雷电流，降低残压，防止地电位反击事故，有效地降低雷害威胁。具体到发电厂发电系统，其直击雷的防护主要措施是在发电系统区域各主要建筑物顶部采用φ10的圆钢（刷银粉漆）构筑避雷带，并在适当需要的位置安装避雷针，并用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接，引下线的间距应不大于25米，其保护范围按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中的滚球计算法应能可靠的保护对象。避雷针接闪原理图：接闪器滚球法保护范围：地网工程设计：1、接地体材料的选择：接地体的材料一般采用钢材（角钢、扁钢、圆钢或钢管等），本方法推荐的材料及规格如下：垂直接地体采用50×50×5（mm）等边角钢；水平连接导体采用40×4（mm）扁钢。要求角钢和扁钢进行热镀锌处理。2、敷设方法（见下图所示）通常选取d=0.05m；b=0.04m；t=0.2m；a=5m图中：L1—垂直接地体的长度（m）；L2—水平连接导体周长，L2=8a（m）；d—垂直接地体为等边角钢时，角钢的边长（m）；b—水平连接导体为扁钢时，扁钢的宽度（m）；t—垂直接地体的埋深（m）；a—垂直接地体的埋设间距（m）1.2 发电系统感应雷防护火力发电系统的感应雷防护主要就是对其主发电机组、汽轮机组、低压配电系统、锅炉系统、热处理系统、水处理系统和燃料处理系统等部分的监控设备、测量设备、保护设备和自动化控制设备进行防护，包括电源和信号线路的过电压防护以及线路屏蔽和控制室等电位连接等。电源系统防护：统计数据资料表明，微电子设备系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此，依据IEC61312和GB50057相关要求，对其电源系统部分进行多级保护。厂用电母线总配电柜设为第一级，各控制机房、控制室的分配电柜设为第二级、各控制室重要微电子设备以及室外在线仪器仪表设为第三级。在第一级处安装PX100-A/4三相防雷箱；第二级处安装PX80-A/4三相防雷箱；第三级处安装PA20-B/4三相电源防雷器、PA20-B/2单相电源防雷器、PD20-48V直流电源防雷器。所有防雷器均应可靠接地。多级保护示意如（图二）信号系统防护：各部分控制室设备和室外在线仪器仪表的数据、信号传输的线路应做好屏蔽措施，并在设备信号输入输出口处安装相匹配的信号防雷器。信号防雷器的选型要考虑设备工作电压等级、传输速率、插入损耗以及接口类型等。信号防类器安装型号可选用S12YFF2、S05JFF4H、S10BMF等，各防雷器详细参数见《产品手册》发电系统信号防护示意图：2、变电系统整体雷电防护变电系统的整体雷电防护主要分为直击雷防护和感应雷防护，同时包括屏蔽、等电位和地网系统。其中感应雷防护主要对象为变电系统的二次设备，其主要包括站用变屏、直流操作电源（直流屏）、UPS、微机保护屏、中央控制屏、远动设备（RTU）、后台机（当地监控）、通信设备以及摄像机（遥视）等。其中，通信设备根据变电站通信方式的不同，又可以分为载波机、微波机、光端机、扩频电台等。这些设备大都是由电子元器件、集成