溪口抽水蓄能电站雷电危害及防御

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1、溪口抽水蓄能电站雷电危害及防御于昭建（宁波溪口抽水蓄能电站有限公司）【摘要】结合溪口抽水蓄能电站弱电设备防雷改造工程，介绍了雷电的危害、入侵途径和防御机理，以及抽水蓄能电站在计算机监控、通信、工业电视、OA办公自动化、供电等弱电系统上防雷方案的选择、配置和连接方法。雷电危害一直是困扰一些抽水蓄能电站的难题，溪口抽水蓄能电站较好地解决了这个问题。【关键词】溪口抽水蓄能电站雷电危害防御配置1概述随着电子技术的快速发展，大量新型的微电子设备得到广泛地应用，水电厂自动化系统不断向高集成、高速度、高精度方向发展。由于集成电子

2、元器件对电压和电流脉冲的感应非常灵敏，所以对外界的电磁干扰就极其敏感，抗雷电等电磁脉冲和过电压的能力就很薄弱，一旦遭受雷电过电压的冲击，轻者引起系统失灵，重者导致系统损坏。抽水蓄能电站属于技术性密集、运行方式特殊的水力循环发电站，具有自动化设备齐全、自动化水平高、以及上、下水库联合运行的特点。通常上水库普遍建在较高的山顶或山腰之中，遭遇雷击的机会较多。水库水位、闸门监控、视频监视和电话通讯等信息是抽水蓄能电站安全和经济运行的重要数据，是易遭雷击的对象。抽水蓄能电站的雷电危害相对较重。溪口抽水蓄能电站坐落在浙江省奉化

3、市溪口镇西北侧的茗山岭下，安装有两台40MW单级可逆式水泵水轮机-发电电动机组，单条110kv输电线路，半地下式厂房结构，露天式变电开关站，上水库海拔330m，下水库海拔75m，上、下库直线距离2～3km，整个厂区属雷暴活动频繁区域。每到雷雨季节，电站的电子设备都会遭受雷击而不同程度地损坏。从1998年6月投产发电以来，电站计算机监控系统、上库水位测量系统、闸门控制系统、通信系统、视频监控系统等弱电系统多次遭受雷击，造成生产数据丢失、控制失常、通讯中断、死机掉电和设备故障等等。尤为严重的一次，是发生在2005年2月

4、15日的清晨，当时黑云密布，不时有电闪雷鸣，约在7点12分左右，一道强烈的闪光伴随着刺耳的雷声在开关站附近出现，顿时中央控制室漆黑一团，监控屏幕上立刻显示出多条设备故障和开机条件不具备等报警信息。运行人员随即查看，发现#2主变低压侧C相避雷器动作、主变在线滤油装置电源开关跳闸、DC48V系统绝缘故障、消防系统故障、水轮机及球阀PLC控制故障、视频系统图像消失、生活供水中断等事故。后经检修人员仔细检查，确定PLC控制系统有13块I/O卡损坏、水泵房变频器损坏、消防系统插件板损坏、DC48V直流接地、视频系统掉电等。机

5、组退役抢修达数十小时，幸好当时两台机组处于备用状态，否则后果不堪设想。为了减少雷电危害，2007年初电站进行了全面的防雷保护改造工作，主要针对防雷能力薄弱的供电系统、监控系统、通信系统、视频系统和水位测量系统等，以便尽可能的保证电站在雷雨季节的正常运行。2雷电的危害及入侵途径雷电是一种自然现象，雷击造成的危害分为直击雷、感应雷和雷电浪涌。在雷暴活动区内，当地面上建筑物、输电线和通信线等物体处于雷云对大地的电场之中时，若雷电直接击中人体、建筑物或线路，雷电流就通过它入地，这称为直击雷。雷云直接通过人体、建筑物、线路放

6、电，因电效应、热效应和机械效应等造成人员的伤亡以及建筑物和电力设施的损坏。建筑物或电力设施等对地放电所产生的电击现象，称之为直接雷击。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。若雷电击中附近大地上其他目标或建筑物、线路上空的云层放电，线路因电磁感应，产生瞬时雷电过电压，称为感应雷。感应雷电过电压或称雷电冲击波会沿着电力线、信号线、埋地电缆、设备间连接线产生电磁感应并侵入电子设备，其强烈的雷电电磁脉冲，使串联在207线路中间或终端的电子设备遭受损害。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

7、多。感应雷的破坏也称为二次破坏。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。当雷电击中建筑物的避雷针或在该建筑物附近落雷时，会引起该处地电位升高，建筑物内电子设备的地电位也会跟着升高到相当的高电位，而相邻的建筑物地电位却较低，如果两个建筑物之间有电源或数据线相连，就会使两个建筑物内的电子设备之间产生很高的电位差。这样对电子设备会形成一个危险的瞬时过电压，若没有相应的防雷措施就会损坏电子设备。一个落地雷，会对周围2～3km范围内一些建筑物中的电子设备造成危害。雷电浪涌是近年来因微电子设备的不断应用而引起人们极大重视的一种雷电危

8、害形式，同时其防护方式也在不断完善当中。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。根据浪涌入侵途径可分为：电源系统浪涌和信号系统浪涌。电源浪涌不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击