发电厂、变电所弱电系统防雷保护研究

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1、第十七章发电厂、变电所弱电系统防雷保护研究近年来随着电力系统的发展,微机保护和综合自动化系统在电力系统中得到大量的应用,这对提高电力系统的自动化水平,提高电力系统的运行灵活性起了很大的作用。这与过去传统的保护和控制装置相比，是一次技术上的革命。但是计算机综合自动化系统现在面临的一个问题，就是各种干扰的问题。因为微机保护、综合自动化系统运行在高电压、强电场的电磁环境中，既有大电流造成的磁场干扰;又有高电压造成的电场干扰;有大电流流经接地装置时由地电位差引起的地电位干扰，还有在雷击时由雷电过电压产生的雷电过电压干扰，雷电过电流干扰、静电干扰。而计算机等电子器件又是对干扰非常敏感

2、的元件,特别是雷电干扰对其危害最为严重,近年来在电力系统中多次发生因雷电造成微机保护和综合自动化系统模块损坏,使微机保护误动、拒动或因微机保护“死机”使事故扩大,主设备烧坏,或者发生“火烧连营”事故。因而有必要对发电厂、变电所雷电对微机保护和综合自动化系统的干扰进行研究,对雷害事故进行分析。找出干扰的途径和方式。通过研究找出切实可行的防止雷电干扰的措施。一、雷电对发电、变电所弱电系统干扰的方式及危害1、雷电通过低压电源系统产生的干扰雷电经由低压电源系统对微机保护和综合自动化系统产生干扰,是最为常见的干扰形式,产生的危害也较大,往往造成微机保护和综合自动化系统的电源模块的损

3、坏,如江某110kV变电站在一次雷电活动中,雷电打坏综合自动化系统的电源模块;福建某35kV变电所在雷电活动中打坏微机保护电源模块;广东某500kV变电站在雷电活动中打坏综合自动化插件,并使500kV开关误动,还有河南某110kV变电所在雷击时造成微机保护拒动,河南某电业局调度所在雷电活动时打坏远动和程控电话电源模块,最后经分析都是在雷电活动时,雷电通过低压电源系统造成的。从雷电干扰的途径分析大都是雷电活动时,雷电波沿线路侵入变电所,有时,由于雷电幅值较低不足以使线路或母线避雷器动作，或避雷器动作时避雷器动作后的残压通过变压器的电磁感应耦合到低压侧,使低压电源系统产生雷电过

4、电压,或强电源浪涌,传输到微机系统的过电压有时甚至达上千伏,由于大多数变电站在低压电源系统没有过电压保护措施,雷电过电压得不到有效限制，就会在低压电源系统中的绝缘薄弱处造成击穿。而微机系统的电子元件则正是绝缘的薄弱环节,而微机系统的电源模块又首当其冲,所以往往造成电源模块的击穿、损坏。另外,雷电过电压还会造成计算机“死机”保护拒动,或造成微机保护程序错误使保护误功,影响供电可靠性,使事故扩大。福建某35kV变电所和江西某110kV变电所正是由于在雷电活动时,雷电波沿线路传到变电所通过变压器的电磁感应耦合到低压电源系统,而低压系统缺少过电压保护装置,过电压得不到限制而打坏微机

5、系统的电源模块的。2、雷电流入地时造成的地电位干扰在接地体附近冲击电位的梯度比工频电位的梯度大，这是因为冲击电流通过接地体时，接地体附近的阻抗区除有工频电流相似的电阻分量外，由于磁场和集肤效应的作用，还包括了较为显著的与频率有关的电阻和电感分量，故电位梯度较大；离开接地体愈远，由于电流通过的地层截面增大，后一分量所占的比例显著减小，因而地面冲击电位分布和工频电位分布相似。当雷电流经构架避雷针、避雷线或避雷器的接地引下线进入发电厂、变电所的接地网，再经接地网流入大地时，会造成接地网的局部电位升高，地网附近的电缆沟内往往有二次保护、计量、通信、控制等低压电缆，如因接地的局部电位

6、升高超过一定数值，严重者会向二次电缆反击形成灾难性的事故。如河南某电厂1987年7月11日因雷电造成地网局部电位升高，并向电缆沟内的电缆反击，引起电缆着火，使继电保护失灵，造成灾难性的事故。又如商城七星岗变电所在1992年接地网改造以前，多次发生雷击时，地网因局部电位升高向电缆沟内的电缆反击，打坏控制和计量表计的事故。接地网的冲击电压干扰通道主要有:（1）互感耦合,即当二次线附近的接地体流过雷电流时，会通过互感耦合在二次线上产生干扰电压,干扰电压的大小与雷电流的大小及雷电流的流通通道和二次线的距离有关。当雷电流通过接地引下线流入大地肘，并在周转的空间产生很强的电磁场，这时会

7、在二次线上产生感应电压u。图17-1雷电流的电感效应U—引下线的电压；P—对地电容为Ce对引下线电容为Cg的孤立金属部件；L—与引下线之间的互感为M的金属环路；DC—引下线（17-1）N点和t点之间的电位差UNt将为（17-2）其中，从而式（17-1）—式（17-3）中M——防雷地接地引下线与设备的接地引下线之间的互感；iL——雷电流；RG——接地电阻；R1——防雷接地引下线的电阻；L1——防雷接地引下线的自感；（17-3）互感M愈大，ut就愈大，当防雷接地引下线与设备的接地引下线互感M近似于L1。此时，感应电压u