上蔡县变电站雷击实例分析

摘要根据2003年6月15日在上蔡县110KV级变电站发生的雷击事故实例分析,就雷电来源及原因进行讨论,并对此进行了系统改进设计,使得系统平安渡过2006年春夏之交罕见的强雷暴袭击。

关键词变电站;雷击;实例分析;改进措施;河南上蔡

中图分类号TU895文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)11-0313-01

近年来,随着科学技术的飞速发展,微机化继电保护和综合自动化技术的日趋成熟,综合自动化的变电站已经逐步成为主要选择,而变电设备遭雷击损坏的概率也越来越高。上蔡县变电站是一个110KV级变电站,2003年6月15日发生雷击,雷电过电压沿调信号电缆袭击上蔡变电站,烧坏远动通道板1块,使设备停运24h。2005年7月16日,上蔡县暴雨、雷电造成变电站信号中断,工作人员赶赴现场,发现RTU主板有明显的黑色痕迹和元件烧毁现象。据统计,上蔡县变电站平均每年因雷击造成的直接经济损失约6万元,变电站防雷系统的改进势在必行。

1雷击来源

1.1电源线引入雷电

雷电引起的瞬时高电压,如果不加遏制,直接由电源线引入RTU,会影响其电源模块正常工作,使各功能模块的工作电压升高而工作不正常;严重时甚至会损坏模块,烧坏元器件。

1.2通信线引入雷电

由雷电引起通信线两端设备之间电位差直接作用于相对脆弱的串行通信口,会损坏RTU及与其通信的设备的串行口,严重时会损坏整个功能板。

2雷击对变电站造成损害的原因

2.1思想上防雷意识差,工作制度执行不够严格

雷电对设备的危害极大,而远动班未进行过防雷知识培训,班组人员对雷电的形成、认识也只是停留在表面,防雷意识差,更没有把防雷工作作为一项系统工程来考虑,也没有对自动化设备进行全面防护。据《驻马店电网调度自动化系统运行管理规程》规定,主站系统应每天巡视,变电站应每月巡视1次远动设备,要求认真检查,发现异常情况及时上报处理,而在实际的日常巡检中并不能及时发现解决问题。而且由于问题突发性的影响,比如外界环境的变化雷击等,使得设备出现障碍不能及时处理,造成一定的经济损失。

2.2忽视了电源与端口防雷问题

自动化系统的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当雷电电涌超出计算机能承受的水平时,计算机将出现数据乱码、芯片被损坏、接收/输送数据失败、丢失文档等原因不明的故障和硬件问题。避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地,避免建筑物的燃烧和爆炸。UPS不间断电源可以处理电压的严重下降或升高。二者非常有用,但都不能保护计算机免受电涌的破坏,而且UPS本身集中很多微处理器,也可被电涌摧毁。另外,还需要考虑端口的防雷,端口防护的目的就是要将各种外部线缆引入设备的过电压/过电流阻挡在端口之外。

2.3未安装避雷器

经过防护电路后电压值被限制到后级电路能够承受的范围之内;外部线缆引入设备的过电流,绝大部分被防护电路短路到大地,仅有极少部分的电流流入后级电路之中,从而起到保护设备的作用。这2个作用都是通过在通信设备的端口安装防雷器实现的,而上蔡县变电站在端口前未安装避雷器。

2.4接地不规范

设备接地的路径为:设备的接地线接地排接地总汇集线接地引入线接地体,就实现了设备与大地的接地连接。自动化设备的工作接地、保护接地、建筑物的防雷接地应采用合用一组接地体的联合接地方式,避免遇到雷击时,不同的接地体之间产生地电位反击,导致设备的一些接口引入过大的雷击过电压和过电流,损坏设备。但是上蔡县自动化设备的出入信号电缆没有按规程要求采取防雷措施,机房内也没有按规程要求敷设环形接地线,远动装置和电源设备只采取浮空接地,并未与大楼地网连接,使雷电泄放无低阻通道。

2.5通信线路安装不规范

部分厂站端RTU信号电缆不能地下走线,又未采取屏蔽措施,容易受外界干扰,雷电易经信号线串入设备,损坏设备。

3防雷系统的改进措施

3.1一级保护主要是泄放电源线路上感应而产生的大部分主能量

二级保护主要降低第一级的残压并泄放剩余能量,同时泄放中间线路上的感应电流至设备能安全承受的水平,从而达到抑制电源线路雷电侵入的目的。

3.2主要改进措施

一是在主站端总配电箱安装ZGB151A-20型电源避雷器;二是在各个分站端总配电箱安装ZGG620-20型电源避雷器;三是在主站和分站UPS前加装ZGB148A-20;四是在主站和分站信号端口处安装SDY-A1型模拟通道防雷器;五是做好设备的屏蔽工作。另外,良好的接地也是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小则过电压值越低。因此,在经济合理的前提下应尽可能降低接地电阻。

3.3为减少雷电电磁干扰,远动机房及电力大楼的建筑钢筋、金属地板均应相互焊接,形成等电位法拉第笼

设备对屏蔽要求较高时,机房六面应敷设金属屏蔽网,将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。

4结语

上蔡县9座变电站防雷系统、变电微机综合自动化系统以上防雷措施改进后运行数年无一次雷击事故发生,特别是系统平安度过2006年春夏之交海阳市罕见的强雷暴袭击。由此证明,改进措施是切实可行的,不仅解决了系统防雷问题,而且提高了系统的可靠性,为电网安全运行提供了保障。 变电站微机综合自动化系统防雷很关键,如果处理不好,将会存在很大的隐患,轻者损坏自动化设备,严重的能引起保护拒动或者误动,威胁着电网安全。因此,要能提高警惕,采取得力措施,切实消除安全隐患。