變電所的電磁防護論文

變電所的電磁防護論文

　　變電所的電磁防護論文【1】

　　【摘 要】本文介紹了電力變配電所電磁干擾產生的來源及電磁干擾的危害，對電磁干擾進行了建模，分析了通過抑制干擾源、切斷傳播途徑、提高設備本身抗干擾能力、防雷技術等防范措施來消除電磁干擾，保證無人化電力變(配)電所的可靠運行。

　　【關鍵詞】變電所;電磁防護;干擾;措施;安全

　　引言

　　現今電力方面自動化技術水平發張迅速，變電所運行的技術也隨之得到了較大的提升，也為實現變電所無人運行打下了基礎。為了確保變電站能夠安全的運行，這就要求變電所內的微機以及監控系統不能受到任何干擾，且長時間的不出現故障。

　　為了使變電所能夠安全穩妥的運行，必須有效地利用科學手段解決變電所電磁防護的難題。

　　1.電磁干擾的來源

　　雷擊放電時，太陽黑子的爆發，日輝和地磁暴等被稱為自然現象的電磁干擾源。一個連續的干擾源，脈沖干擾源和間接來源的干擾等被稱為人造的電磁干擾源。

　　機車牽引的干擾源以及接觸網等引起的電磁干擾是變電所主要來源，以及在電氣設備的高電壓和低電壓的交流與直流電路的電氣設備的運行，在閃電雷擊過電壓造成的感應過電壓電氣設備周圍的靜電場、電磁輻射和輸電線路或設備故障時產生瞬變都會引起電磁干擾。

　　2.電磁干擾的危害

　　電磁干擾會加大導致數字系統的誤碼率，也會使消息的可靠性能大大較低，從而導致信息的言重缺失記憶錯誤的發生。電磁干擾自動控制系統，會導致出現失控事故、誤控或誤動作，縮減了控制系統的可靠性能及有效性，并危及安全。

　　在控制系統中除了敏感的電子設備、裝置及對電磁干擾敏感的器件和電路之外，機敏的電機及電器都會對電磁產生干擾，從而成為電子干擾接受器。

　　3.電磁干擾的建模

　　創建一個原因(例如干擾源)和影響(例如，作為該裝置的電路響應的一部分)的關系。有很多方法能夠實現電磁兼容性建模的，其中的問題的類型及性質取決于建模的方法，并決定了系統的復雜性、金準度的要求以及有關精準理論的近似程度。

　　4.電磁干擾的防范措施

　　電磁干擾務必應同時擁有三個基本條件：存在的電磁干擾能量;存在某個遭受電磁干擾的設備，當電磁干擾超出容許干擾設備性能的界限，被干擾的設備性能會產生混亂事故;導致電磁能能源傳遞與干擾及被干擾間的耦合通道。

　　因此，務必應同時擁有三個基本的要素才能產生電磁干擾。倘若縮減掉任意一個，都不會產生電磁干擾。

　　4.1、抑制干擾源。抑制干擾源指的就是盡力減少干擾源的du/dt，di/dt。通過感染源兩端并聯電容來實現減少干擾源的du/dt的目的，減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。

　　4.2、切斷傳播途徑。通過傳導干擾和輻射干擾路徑來實現干擾源對變電所自動化系統的干擾。能夠切斷干擾傳播途徑的方法有以下幾種：隔離、屏蔽、濾波、接地。

　　1)隔離，為防止干擾的危害與保護裝置的隔離策略主要包括以下幾點：①交流電壓、電流、功率等交流信號經變送器轉換為直流量送入微機;②交流量均經小型中間電壓互感器和電流互感器隔離，使交流“地”與直流“地”隔離;③所有開關量的輸入和輸出觸點和數字量輸出等，都應采用光電隔離。

　　2)屏蔽，利用金屬板或者金屬網將干擾源、載擾線路及設備線路等容易受到干擾的線路圍攏起來，可以減少輻射干擾的傳遞。機殼以鐵質材料為主，以達到屏蔽電場及磁場的作用，當遇到電場非常強的時候，也可以在鐵殼內壁加裝銅網。銅絲編織的屏蔽網或金屬管較多的用于線路的屏蔽，以及良好的接地。

　　3)濾波，過濾掉電磁波中干擾的部分被稱為濾波。由于開關電源內部元件布局更緊密，電源和輸出線的間距較短，而接地線卻較長，因此對外界干擾的防御能力較差，特別是在高頻率時。

　　電源濾波器必須安裝在電源的入口處，以便有效地預防電源干擾，濾波器的接地點應選在盡量考接地面的位置且與地面距離最短，只有經過濾波器的電源線才能進入設備的內部。

　　4)接地，讓地面與電路設備及系統與低阻抗的導體連接起來，制造一個低阻抗路徑的高頻干擾電壓，從而防止干擾的耦合和傳播。將數字區域和模擬區域用地線進行隔離，與此同時，數字地和模擬地也要進行分離，以避免信號接地回路導致的電磁干擾，必定要選用一種接地的辦法，A/D、D/A芯片布線以此為原則。

　　5.結語

　　電力變電所的無人值守化主要依靠抗干擾性能來保持正常運行，并且在設計施工的過程當中采用一定的抗干擾措施，才能有效地保證變電所在任何環境下都能夠正常的運行，確保電氣設備正常安全的運行。

　　牽引變電所的防雷保護【2】

　　摘 要：隨著現代鐵路的飛速發展，牽引變電所的容量日益增加，功能日益強大，對其防雷技術的要求也日益提高。本文從雷電的形成機理入手，從牽引變電所防雷措施及防雷接地兩大方面論述了牽引變電所的防雷保護技術的應用現狀。

　　關鍵詞：牽引變電所 防雷保護

　　在現代化鐵路運輸中尤其是電氣化鐵路日益普及的今天，牽引變電所的防雷安全直接關系到鐵路的安全運行。牽引變電所是防雷保護的重要環節，對包括二次系統在內的牽引變電所的防雷技術的要求越來越高，

　　1 過電壓的概念

　　1.1 過電壓的類型及產生

　　過電壓按產生的原因，分為內部過電壓和外部過電壓兩大類。

　　內部過電壓是在電網工作電壓的基礎上產生的，它是由于系統內部參數發生變化時電磁能量的振蕩和積累所引起的，它又分為操作過電壓和暫時過電壓兩類。

　　外部過電壓是由系統以外的雷電引起的，故稱之為大氣過電壓或雷電過電壓，通常簡稱為雷電。雷電是帶電荷的雷云引起的放電現象，產生雷電的大氣層是一個以水為溶劑與其它溶于水的微量物質為溶質組成的水溶液與氣溶膠的混合體的水氣云團，以及包圍水氣云團的絕緣空氣組成。

　　1.2 防雷保護的措施

　　大量的研究及運行經驗表明：變電所的雷擊事故主要來自兩個方面：一是雷直擊于變電所;二是雷擊輸電線路后產生的雷電波侵入變電所。

　　根據上述分析，防雷保護可以從外部和內部兩個方面來考慮：一方采用避雷針和避雷線等避雷裝置避免直擊雷和防止雷電入侵變電所;另一方面采用避雷器、分流保護等設備技術消除入侵波和內部過電壓，現場運行中通常采用下面不同的防雷設備，在實踐中證明是安全可靠的。

　　2 防雷保護的主要設備

　　2.1 外部防雷保護設備

　　雷電破壞的主要方式是直接對建筑物或構筑物發生閃擊，巨大能量集中在閃擊點，直接損壞建筑物結構。外部防雷措施是利用金屬接閃體迎擊雷電，利用下線將電流導向大地，從而保護建筑物的安全。因此外部防雷是整體防雷中的第一道防線。

　　2.1.1 避雷針

　　裝設避雷針可以保護整個變電所建筑物免受直接雷擊。避雷針可以裝設在單獨桿塔、戶外配電裝置的構架或投光燈的桿塔，但不能裝設在變壓器的門型構架，否則雷擊過電壓有可能損壞變壓器。

　　獨立安裝的避雷針的安裝距離標準有以下兩方面。

　　第一，地上由獨立避雷針到配電裝置的導電部分之間、變電所電氣設備與構架接地部分之間的空氣隙一般不小于5 m。

　　第二，地下由獨立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網間最近的地中距離一般不小于3 m。

　　2.1.2 避雷線、避雷器

　　防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，從而起到保護主變壓器免受損壞。為此，要求此類避雷裝置的安裝，應盡量靠近主變壓器。

　　對于35 kV電力線路，為保護變電所附近線路上的變電設備免受雷電沿線路入侵波的危害，一般僅在變電所進出線1～2 km段內裝設避雷線，而不采用全線裝設架避雷線的方法來進行直擊雷防護，但是通常在架空避雷線的兩端裝設管型避雷器，限制沿保護段以外的線路進入變電所內的入侵波，其接地電阻不得大于10 Ω。

　　對于電壓35 kV、容量3200 kVA以下的一般負荷變電所，可采用簡化的進出線段保護接線方式。

　　對于10 kV以下的高壓配電線路進出線段，只裝設FZ型或FS型閥型避雷器，以保護其線路斷路器及隔離開關。

　　2.2 內部防雷保護設備

　　變電所的進出線段雖已采取防雷措施，且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減，但沿線路侵入變電所內的部分，其過電壓對內設備仍有一定危害。

　　特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。而外部防雷設備只能防護雷電直擊設備或雷電入侵變電所，針對內部雷電入侵波、雷擊感應過電壓以及系統操作過電壓的防護，則必須采用內部防雷保護設備。

　　2.2.1 閥型避雷器

　　通常在變壓器母線上裝設一組閥型避雷器進行保護。

　　在6～10 kV變電所中，閥型避雷器與被保護的變壓器間的電氣距離，一般不應大于5 m。為使任何運行條件下變電所內的變壓器都能夠得到保護，對于分段母線的每段母線上都應裝設閥型避雷器。

　　在多雷區，當變壓器的低壓側中性點不接地時，其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙，用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。防雷系統的各種鋼材，必須采用鍍鋅防銹鋼材，聯接方法要用焊接。圓鋼搭接長度不小于6倍直徑，扁鋼搭接長度不小于2倍寬度。

　　在裝設避雷針時，應注意以下兩點：第一，照明線或電話線不要架設在獨立的避雷針上，防止雷擊避雷針時雷電波沿導線傳入室內，危及人身安全。第二，獨立避雷針及其接地裝置，不應裝設在行人經常通行的地方，與道路或出入口的距離不應小于3 m，否則應采取均壓措施，或敷設厚度為50～80 mm的瀝青加碎石層。

　　2.2.2 分流保護

　　分流保護是保護各種電子設備或電氣系統的關鍵措施，是現代防雷技術迅猛發展的重點，

　　所謂分流就是在包括電力電源線、數據線、電話線或天饋線等信號線等在內的所有從室外來的導體與防雷接地裝置或接地線之間并聯避雷器SPD，當直擊雷或雷擊效應在線路上產生的過電壓波沿這些導線進入室內或設備時，避雷器的電阻值急劇下降，近于短路狀態，雷電電流由此處分流入地。

　　雷電流在分流之后，仍會有少部份沿導線進入設備，危及不耐高壓的微電子設備的安全，所以對于這類設備在導線進入機殼前，應進行多級分流，要求至少不低于三級防雷保護。

　　3 變電所的防雷接地

　　接地就是讓已經內入防雷系統的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統的某處對被保護物體產生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發生反擊。

　　良好的接地體是可靠防雷的基本條件，否則雷電將通過避雷針、避雷帶等設備引入到接地體，產生二次反擊雷，從而嚴重危害電子設備。所以，變電所接地網在變電所投入運行時，要確保接地電阻滿足規范要求，并且要對電網的接地電阻定期進行檢測，以確保接地電阻滿足安全運行的要求。

　　由于根據變電所防雷的特點、條件和要求，采取相應雷電防護措施，因此對處在不同區域的設備系統，須進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置，使得處在不同層次的設備系統達到統一的防雷效果。

　　變電所防雷保護滿足要求以后，還需要根據安全和工作接地的要求敷設一個統一的接地網，并且在避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求。防雷裝置的接地體通常單獨敷設。

　　4 結論

　　為了滿足現代電氣化鐵路的運營要求，牽引變電所的防雷保護措施必須全面可靠地適應不斷提高的綜合自動化技術的發展，以保證牽引供電系統的萬無一失。

　　參考文獻

　　[1] 林寶權.淺談發電廠、變電所防雷設計圖審的實踐和認識[J].浙江氣象，2006(2).

　　[2] 吳華丹.牽引變電所二次系統設計思路的探討[J].城市建設理論研究，2011(13).

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