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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,變電站二次設(shè)備,雷擊過電壓防護技術(shù)交流,2 電力二次設(shè)備雷擊防護必要性,4 變電站二次設(shè)備防雷方案,1 雷電基礎(chǔ),3 目前國內(nèi)電力防雷動態(tài),5 電力系統(tǒng)防雷產(chǎn)品性能要求,6 公司及產(chǎn)品介紹,1.2 雷擊分類,1 雷電基礎(chǔ),1.1 雷云,1.1 雷云,+ + + + + + + +,- - - - - -,帶電的云稱為雷云,1.2 雷擊分類,雷電是一種自然現(xiàn)象，歸為大氣物理學(xué)，雷擊的分類方法比較多，按雷擊形式分三類：直接雷擊、感應(yīng)雷擊、球形雷。,直接雷擊：雷云對地面某一點或雷云之間的迅猛放電。主要破壞對象是野

2、外的建筑物、人、畜等。,+ + + + + + + +,- - - - - -,I KA,t us,10,350,10/350US模擬直接雷電流波,0.1,0.5,0.9,1,直接雷擊雷電波,感應(yīng)雷擊：直接雷擊發(fā)生時，由于靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)引起的過電壓。其主要破壞對象是電子設(shè)備。電力二次設(shè)備防護是感應(yīng)雷擊防護。,+ + + + + + + +,- - - - - -,I KA,t us,8,20,8/20US模擬感應(yīng)雷電流波,0.1,0.5,0.9,1,雷擊過電壓是高達幾千甚至上萬伏，微秒級的電脈沖。,感應(yīng)雷擊雷電波,球形雷：飄浮的帶電高能量的球體，發(fā)生幾率很小，目前還沒科學(xué)的認識，有科學(xué)家認

3、為是一個發(fā)生“核聚變”的氣體球。其危害也是隨機的。,？,2 電力二次設(shè)備雷電防護必要性,2.4 雷電防護基本原則,2.2 電力二次設(shè)備雷電防護必要性分析,2.1 雷電危害的幾種形式,2.3 雷電入侵樓內(nèi)設(shè)備途徑分析,雷電是人類社會,八大災(zāi)害,之一，據(jù)初步統(tǒng)計全球每年雷擊造成直接經(jīng)濟損失超過140億美元。在中國一個大中型以上城市每年雷擊造成直接經(jīng)濟損失超過6000萬。,重大的雷擊案例,1987年美國弗吉尼亞州的一火箭發(fā)射場，五枚即將發(fā)射的火箭，其中三枚因雷擊自燃點火升空。,我國山東黃島油庫雷擊起火100多人傷亡，數(shù)萬立方被毀，周圍生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞。,2.1 雷電危害的幾種形式,雷擊危害的幾種形式

4、：,（1）熱效應(yīng)的破壞作用，雷擊中心通道的溫度可達3000度以上。,3000度以上高溫，可熔化鋼鐵等金屬。,（2）沖擊波的破壞作用，雷擊通道因溫度高使氣體快速膨脹，產(chǎn)生沖擊波，該沖擊波對人、畜有很大的傷害，對建筑物等有破壞作用。,氣體快速膨脹,類似炸彈,產(chǎn)生強大的沖擊波,可以使附近的人畜受傷,震碎門窗玻璃等.,（3）動力效應(yīng)的破壞作用，雷擊時強大的雷電流流過導(dǎo)體時，導(dǎo)體之間有強大的電磁力作用。,雷電流I,雷電流I,由于雷電電磁場作用,兩導(dǎo)體間有強大的作用力.,（4）感應(yīng)雷電的破壞作用，雷擊時，周圍產(chǎn)生強大的電磁場，該電磁場損壞附近的設(shè)備，處在該電磁場內(nèi)的導(dǎo)體會感應(yīng)到感應(yīng)電動勢，即過電壓。,雷擊

5、時強大的電磁場可能直接破壞設(shè)備，可能使處在其內(nèi)的導(dǎo)體感應(yīng)到很高的過電壓,（5）雷擊引起的高電壓反擊，雷擊時附近某處產(chǎn)生高電壓，該高電壓對其附近的人、畜、設(shè)備等都有危害。,- - - - - -,雷擊時樹為高電位，在其下的人可能被該高電位放電產(chǎn)生危險。,2003年開始與清華教授等對國內(nèi)200多個35KV以上的變電站的二次設(shè)備雷害情況進行了調(diào)查，并編寫了變電站二次設(shè)備雷擊過電壓防護的必要性與可行性研究，調(diào)查結(jié)果具體如下。,2.2 電力二次設(shè)備雷電防護必要性分析,2年只有一次雷擊的站所占比例,2年只有二次雷擊的站所占比例,2年只有三次雷擊的站所占比例,2年只有四次雷擊的站所占比例,2年有五次以上雷擊

6、的站所占比例,39.2%,32.8%,12%,8.8%,6.4%,2年沒有一次雷擊的站所占比例,0.8%,變電站二次設(shè)備2年內(nèi)遭雷擊損壞幾率,保護、錄波等設(shè)備的站所占比例,后臺機的站所占比例,測控（遠動）設(shè)備所占比例,通信設(shè)備所占比例,其他設(shè)備所占比例,11.9%,50.5%,6.3%,28.8%,9.4%,交流配電設(shè)備所占比例,11.4%,二年內(nèi)雷擊損壞變電站二次設(shè)備統(tǒng)計,直流電源設(shè)備所占比例,32.8%,載波饋線所占比例,以太網(wǎng)線、RS232線、RS485線等（站內(nèi)被感應(yīng)）所占比例,PT線占比例,微波饋線所占比例,普通電話線、語音線占比例,25.9%,46.3%,21.3%,23.8%,1

7、9.7%,交流電源線所占比例,27.6%,變電站二次設(shè)備2年內(nèi)遭雷擊損壞原因(雷電入侵途徑)統(tǒng)計,直流電源線路所占比例,7.8%,雷擊但具體原因不明占比例,6.3%,2.3 雷電入侵樓內(nèi)設(shè)備途徑分析,雷電入侵樓內(nèi)設(shè)備簡單地說有,路,與,場,兩條途徑，其中路是指設(shè)備的配電線路、通信線路、接地線路等，場是指雷擊電磁場。,引下線、附近雷擊等引起的樓內(nèi)電磁場,地線,通信線,配電線,地網(wǎng),電源線路：電源線架空（還可能遭直接雷擊）或走電纜溝，當(dāng)其穿過雷電電磁場時都會感應(yīng)到雷擊過電壓，據(jù)IEEE等標(biāo)準(zhǔn)電源線路上的雷擊過電壓可達20KV，雷電流可達20KA。該過電壓沿配電線路直接傳到設(shè)備，并可能將設(shè)備損壞。,

8、通信線路：通信線架空（還可能遭直接雷擊）或走電纜溝，當(dāng)其穿過雷電電磁場時都會感應(yīng)到雷擊過電壓，據(jù)IEEE等標(biāo)準(zhǔn)電源線路上的雷擊過電壓可達10KV，雷電流可達3KA。該過電壓沿通信線路直接傳到設(shè)備，并可能將設(shè)備損壞。,接地線路：主要是當(dāng)設(shè)備同時接有幾個地時存在地反擊，或設(shè)備接地不規(guī)范造成的危害等。,雷電電磁場：雷擊時，附近有很強的電磁場，該電磁場可能直接損壞設(shè)備，也可能通過線路感應(yīng)出過電壓損壞設(shè)備。,2.4 雷電防護基本原則,雷電防護基本原則是采取綜合防護措施使得,線路與空間都“干凈”,。主要的措施有,安裝SPD、等電位、屏蔽,等。,安裝SPD：,SPD能泄放線路上的雷擊過電流，并將雷電壓鉗位在

9、設(shè)備能承受的范圍內(nèi)。目前比較先進的SPD是并聯(lián)型短路工作原理。SPD相當(dāng)于一快速的電子開關(guān)，雷電過來時，開關(guān)閉合，雷電入地，保護了后續(xù)設(shè)備。,被保護設(shè)備,并聯(lián)型SPD,等電位：,正常不帶電的大件金屬體（機柜外殼等）連接起來，并與地（采用共用接地方式）做良好連接，以消除金屬件之間的電位差，防止地反擊等現(xiàn)象發(fā)生。,機柜,接地母排（柜下的槽鋼）,地網(wǎng),屏蔽：,采用屏蔽電纜，金屬機柜屏蔽等措施，一般的屏蔽措施雖不能完全將雷電屏蔽，但屏蔽能有效地防止高頻干擾。,一端接地效果差,兩端接地效果良好,套金屬管雙層屏蔽能屏蔽90%的雷電。,電力系統(tǒng)高壓防雷很早就開始，并取得了良好的效果,但二次設(shè)備防雷工作近幾年

10、才開始，還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前還在試點推廣應(yīng)用中。,3 目前國內(nèi)電力防雷動態(tài),電力系統(tǒng)還沒二次設(shè)備防雷的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。,隨著電力自動化的快速發(fā)展，才出了弱電設(shè)備防雷的需求。,電力系統(tǒng)研究雷電防護最早，早期研究高壓線路防雷。,各省電力已經(jīng)開始了二次設(shè)備防雷的試點，部分省電力起草了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。,近幾年的變電站二次設(shè)備防雷取得了良好的防護效果。,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在籌備中，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推出前，變電站二次設(shè)備防雷還存在局限性。,4 變電站二次設(shè)備防雷,4.5 主通道信號線防雷方案,4.4 交直流配電線防雷方案,4.6 接地與屏蔽,4.1 變電站雷擊特點,4.2 雷電入侵站內(nèi)二次設(shè)備途徑分析,4.3 變電站

11、二次設(shè)備雷擊過電壓防護原理及原則,4.7 實際案例,4.1 變電站雷擊特點,變電站是個包括高壓場地（部分新建站是室內(nèi)高壓）與一棟以中控室為主的小樓，設(shè)備主要集中在中控室，部分站還有通信樓。,變電站雖然樓層不高，但有自帶高壓、外露金屬線很多特點，因此，,雷擊幾率及強度都很大、應(yīng)該按強雷區(qū)來設(shè)計防護措施,。,4.2 雷電入侵站內(nèi)二次設(shè)備途徑分析,變電站的防直接雷擊系統(tǒng)完善，地網(wǎng)接地電阻小，雷電泄放快。雷電入侵中控室內(nèi)的自動化、繼保、通信等二次設(shè)備主要途徑如下：,低壓交流配電線路,：站用變前端的高壓交流線路雖然有避雷線、高壓避雷器等，但到站用變還有1萬多2萬伏以上的過電壓脈沖，變壓器不能完全抑制這過

12、電壓，因此，過電壓會傳到低壓線路，并傳到站內(nèi)二次設(shè)備。,220V直流配電線路,：變電站的自動化等很多二次設(shè)備是直流220V配電，該直流的還送到了高壓場地，因此，220V直流線路會感應(yīng)到雷電，并傳到站內(nèi)二次設(shè)備。,站內(nèi)布線層內(nèi)線路相互感應(yīng),：變電站的特點就是進出站的線多，站內(nèi)各屏（柜）之間的連接線多，而且這些都經(jīng)過布線層進出，因此，這些信號線相互感應(yīng)的幾率很大，室內(nèi)線路之間感應(yīng)的過電壓不會太高，但就足可損壞一些敏感的通信接口（如RJ45口，232口、485口等）。,進出站的信號線路,：高壓場地有很多各種通信控制線路經(jīng)布線層到中控室，這些線路雖然大多數(shù)有屏蔽層，但因雷電能量集中在中低頻，一般的屏蔽

13、措施效果不顯著，因此，這些信號線路會感應(yīng)到雷電，并傳到站內(nèi)二次設(shè)備。,測控,交流,直流,高壓場地,主控,通信,后臺,保護,GPS,到局調(diào)度等,PTCTYXYC等線,變電站主通道示意圖,4.3 變電站二次設(shè)備雷擊過電壓防護原理及原則,原則,：目前沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有的其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及框架式的國標(biāo)在變電站內(nèi)沒有可操作性。,在標(biāo)準(zhǔn)頒布前，變電站二次設(shè)備的防雷還是必須的措施，并非完善的措施。,原理,：可能引入雷電過電壓的各種主要線路安裝相應(yīng)的SPD，做好等電位連接。,4.4 交直流配電線防雷方案,站用變,備份,交流屏,直流屏,通信,保護,測控,主控,后臺監(jiān)控,UPS,48V整流,直流母線,（1）交流屏：

14、作為變電站主要設(shè)備的交流總配電，應(yīng)在交流屏輸入端安裝SPD，將雷電在入口處盡量地泄放入地。其作用是作為設(shè)備總保護，同時減少室內(nèi)雷電電磁場。,（2）直流屏、通信電源屏、UPS、主控屏等：其交流配電輸入端應(yīng)安裝SPD，其作用有二，一是抑制室內(nèi)電源線路上感應(yīng)的過電壓，二是作為重要設(shè)備的雙重保護。,（3）保護屏、測控屏等：其交流配電輸入端為建議安裝SPD。這些屏的主要裝置主要為直流配電，但也有交流，應(yīng)按 根據(jù)實際情況來區(qū)別對待。,（4）直流屏：因直流電源送到了高壓場地，應(yīng)當(dāng)外線看待，直流屏的控母和合母都應(yīng)安裝SPD，做為直流的總保護。,（5）保護屏、測控屏、主控屏等：其直流配電輸入端應(yīng)安裝SPD。這些

15、屏的主要裝置主要為直流配電，應(yīng)安裝SPD。其作用有二，一是抑制室內(nèi)直流電源線路上感應(yīng)的過電壓，二是作為重要設(shè)備的雙重保護。,（6）通信屏：通信屏的直流配電輸入端為建議安裝SPD。這些屏的主要裝置主要為直流配電，但有時線路非常短，應(yīng)按 根據(jù)實際情況來區(qū)別對待。,4.5 中控室主要通道信號線防雷方案,交流屏,直流屏,通信,保護,測控,主控,后臺監(jiān)控,PT、CT,M,光纖,載波等,GPS,RJ45網(wǎng)線,485,CAN,485,語音線,CT,PT,去調(diào)度,變電站的通信線路非常多，在沒有標(biāo)準(zhǔn)情況下，我們根據(jù)實際經(jīng)驗，以主控屏為核心按照如下設(shè)計：,（1）PT、CT：根據(jù)實際情況來設(shè)計。,（2）主控屏到后臺

16、的網(wǎng)線：在主控屏側(cè)安裝SPD。,（3）主控屏到保護、測控的485線（或網(wǎng)線）：在主控屏側(cè)安裝SPD。,（4）主控屏到交流屏、直流屏的485線（或網(wǎng)線）：在主控屏側(cè)安裝SPD。,（5）主控屏GPS線：在主控屏側(cè)安裝SPD。,（8）主控屏到后臺屏的數(shù)據(jù)線（或網(wǎng)線）：在后臺機側(cè)安裝SPD。,（7）主控屏到通信屏的語音線（或網(wǎng)線）：在通信屏側(cè)安裝SPD。,（6）主控屏到通信屏的語音線（或網(wǎng)線）：在主控屏側(cè)安裝SPD。,（9）通信屏的微波線、載波線：在通信屏側(cè)安裝SPD。,4.6 接地與屏蔽,變電站地網(wǎng),A、共用接地方式,B、主地線4*40以上銅或鋼(2條以上),C、設(shè)備及需接地的點就近接地排(槽鋼)。

17、,屏蔽措施:機柜接地有良好的屏蔽作用,采用屏蔽電纜.,目前，變電站的接地與屏蔽已經(jīng)比較規(guī)范，比較規(guī)范的措施如下：,（1）共用接地方式，所有需要接地的設(shè)備都接到同一個地網(wǎng)。,（2）中控室到主地網(wǎng),對稱,布設(shè)兩條以上主地線，地線橫截面積不小于100mm,2,。,（3）中控室內(nèi)沿各屏柜布設(shè)接地母排，或直接用槽鋼做為接地母排，各屏柜就近接到接地母排。,（4）各通信線采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地。,（5）進出高壓場地的通信線路宜采用光纖改造。,4.7 實際案例,我們在廣東、廣西、云南、四川、江西、福建等承擔(dān)了大量的電力二次設(shè)備防雷項目，取得了良好防護效果。,5 電力系統(tǒng)SPD技術(shù)性能要求,SPD,是電力

18、二次設(shè)備雷擊過電壓防護中須采用的,主要防護設(shè)備,，其性能的好壞直接影響防雷系統(tǒng)的效果。,電力的二次設(shè)備,比任何一個系統(tǒng)的設(shè)備都復(fù)雜，它是一個包含了自動化、通信、計算機等多種弱電設(shè)備在內(nèi)的,復(fù)雜的系統(tǒng),。SPD不但要求能保護這些二次設(shè)備的安全，同時不能影響這些設(shè)備的正常運行。因此，電力系統(tǒng)的SPD比一般系統(tǒng)要求高。,電源SPD除常規(guī)電氣性能必須滿足我國電網(wǎng)要求，通信SPD必須滿足頻率等通信質(zhì)量要求外，SPD在,安全方面,必須充分考慮如下性能要求：,5.1 放電電流,5.2 殘壓,5.3 保護模式,5.4 過流等脫扣,5.5 特殊要求,5.1 放電電流,交流電源SPD根據(jù)實際情況選擇放電電流：雷環(huán)

19、境較好地方選用20KA（8/20US），惡劣地方選用40KA（8/20US）。,48V、220V直流電源SPD一般選擇放電電流：15KA （8/20US） 。,通信及網(wǎng)絡(luò)SPD一般選擇放電電流：10KA （8/20US） 。,目前有些標(biāo)準(zhǔn)提出100KA（8/20）或25KA（10/350）的SPD，我們尊重這些標(biāo)準(zhǔn)，但實際上電力系統(tǒng)從來就不提10/350，電力一次設(shè)備防雷都只是提50KA（8/20），這是對架空高壓線路的，難道對其后的二次線路還要安裝100KA的SPD嗎？,5.2 殘壓,殘壓可簡單地理解為雷電被SPD瀉放后的剩余電壓。是表征防雷產(chǎn)品安全性能中,最根本的參數(shù)，,IEEE 1100

20、-1992 The Emerald Book 建議殘壓應(yīng)不高于設(shè)備本身工作電壓峰值的2倍,.(few solid state devices can tolerate much more than twice their normal rating),U,P,設(shè)備,SPD,殘壓是SPD最根本的安全性能參數(shù)，交流電源SPD殘壓應(yīng)低于700V，48V直流電源SDP殘壓應(yīng)低于180V，220V直流電源SPD殘壓應(yīng)低于600V，通信SPD根據(jù)設(shè)備端口耐過壓能力來定。,5.3 保護模式,性能優(yōu)良的SPD應(yīng)具備,縱向保護和橫向保護,即具備,全保護,.,L,N,E,V+,V-,整流,濾波,開關(guān)穩(wěn)壓,電力系統(tǒng)

21、應(yīng)用的SPD應(yīng)具體全保護模式。有人說SPD1與SPD2的殘壓都是1000V，那L、N之間的殘壓就是0V，這是不對的，雷電是交流，是矢量，L與N之間的雷電壓存在相位差，就如，A、B、C三相電存在相位差一樣，A、B對N都是220V，但A與B之間是380V而不是0V。,SPD1,SPD2,SPD3,SPD的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:電源SPD必須有脫扣裝置.當(dāng)SPD損壞短路時必須脫扣以免出現(xiàn),電氣短路故障,.,設(shè)備,SPD,脫扣,目前實現(xiàn)脫扣的一般有:快速熔斷器空氣開關(guān)機械等方式，性能優(yōu)良的SPD具備了多路脫扣裝置并聯(lián)的熱備份式脫扣系統(tǒng)。,5.4 過流等脫扣,電力系統(tǒng)應(yīng)用的SPD應(yīng)具熱備份式脫扣系統(tǒng)。,5.5 特殊要求,PT線路SPD應(yīng)確保不短路，CT線路SPD應(yīng)確保不開路。,謝謝！,祝：身體健康,工作順利,