關(guān)于水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷措施的淺析

1、關(guān)于水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷措施的淺析 【摘要】水利水電工程電氣系統(tǒng)建設(shè)過程中，防雷工程是其中的一個重要部分，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，尤其要找到防雷弱點(diǎn)，采取針對性措施，將防雷接地規(guī)范落實(shí)到實(shí)處。本文將對水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷措施進(jìn)行分析。 【關(guān)鍵詞】水利水電工程；電氣系統(tǒng)；防雷措施；分析 對于水利水電工程電氣系統(tǒng)建設(shè)而言，比如水電站出線回路特別多，尤其是室內(nèi)進(jìn)出電纜因在遠(yuǎn)處而可能會遭遇直擊雷侵害，強(qiáng)大的雷電流就會以光速傳回電源，造成嚴(yán)重的后果。因此，在當(dāng)前的形勢下，加強(qiáng)對水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷問題研究，意義重大。在水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷過程中，可從以下措施。 1、電氣系統(tǒng)接

2、地與屏蔽電磁干擾 水利水電工程電氣系統(tǒng)接地電阻值越小，則過電壓就會越低。實(shí)踐中為有效確保水利水電工程電氣系統(tǒng)的防雷穩(wěn)定性、高效性，應(yīng)當(dāng)最大限度地將接地電阻降到最小值。在目前國內(nèi)水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷建設(shè)過程中，需加強(qiáng)通信電氣設(shè)備防雷保護(hù)，即將其與其它動力設(shè)備采取共用接地網(wǎng)方式進(jìn)行連接，以直線連接防雷為宜。其中，接地網(wǎng)應(yīng)在中控室布設(shè)均壓帶，并將其與接地母線相連接，并在調(diào)度室另設(shè)接地網(wǎng)設(shè)備，從而使其能夠與電氣系統(tǒng)之間利用放電器進(jìn)行有效連接，確保其能夠在沒有雷擊時，有效的隔離；遇到雷擊危害，能夠均衡電位，從而起到保護(hù)作用。 電氣系統(tǒng)屏蔽，即為了能夠有效減少因雷電造成的電磁干擾，將水利水電工程電氣系

3、統(tǒng)中控室中的相關(guān)金屬地板焊接在室內(nèi)鋼筋材料上，從而使室內(nèi)形成一個等電位法拉第籠。在水利水電工程電氣系統(tǒng)建設(shè)時，如果系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備對電磁屏蔽要求非常的高，則建議在中控室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏笤O(shè)屏蔽網(wǎng)，并且與機(jī)房中的環(huán)形接地母線實(shí)行多點(diǎn)連接。對于室外通信電纜而言，建議采用屏蔽電纜，將屏蔽層兩端接地。實(shí)踐中，為了能夠有效減少因雷電造成的電磁干擾破壞，在中控室的建筑鋼筋或者金屬材質(zhì)的地板，均應(yīng)當(dāng)焊接起來；電氣設(shè)備對屏蔽要求比較高時，在中控室中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)胤笤O(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，并且將屏蔽網(wǎng)、環(huán)行接地母線采取多點(diǎn)相連的方式焊接連通；在電力線架空施工過程中，從站內(nèi)終端桿引下，更換成屏蔽電纜形式，而且室外通信電纜也建議換

4、成屏蔽電纜，并確保屏蔽層兩端接地；如果在室外入口端，在鐵管、電力線之間間加接適當(dāng)?shù)膲好綦娮?，則其防雷效果會非常的好。 2、基于ups技術(shù)的過電壓保護(hù)措施 對于ups而言，即供電系統(tǒng)，其中有來自多方面的線路相互連接在一起，比如市電交流輸入、通信接口以及ups交流輸出等。在線ups電源有相對比較獨(dú)立的旁路開關(guān)、充電器以及整流器和逆變器，其基本工作原理為：正常通電狀態(tài)下，整流器把交流電變成直流電，并且開始對蓄電池充電，經(jīng)過逆變器再將直流電逆變成正弦波交流電；在通電異常狀態(tài)下，電池會對逆變器進(jìn)行供電，當(dāng)ups出現(xiàn)故障問題時，輸出就會轉(zhuǎn)為旁路供電。一般情況下，采用在線ups方式輸出的電壓、頻率等都有非常

5、的穩(wěn)定，而且可以為用戶提供高質(zhì)量正弦波電源。對于ups而言，其有三種基本結(jié)構(gòu)，即后備式、在線式以及在線互動式。其中，在線ups 可靠性非常的高，而且輸出的電壓也非常的穩(wěn)定，一般不會出現(xiàn)中斷時間問題。從某種意義上來講，上述三個端口均應(yīng)布設(shè)過電壓防護(hù)。本文所討論的交流端口操作過電壓防護(hù)問題，ups過電壓防護(hù)有兩重含義。第一種是來自外部的浪涌等，需采取有效的防護(hù)措施；第二種是電壓尖峰或者浪涌透過ups對負(fù)載產(chǎn)生不利影響。一般而言，沿電源線入室雷電侵入波，會導(dǎo)致短時間內(nèi)室內(nèi)電壓急劇上升，以致于ups、后接裝置遭到嚴(yán)重?fù)p壞。在水利水電工程電氣系統(tǒng)中，部分ups中雖然已經(jīng)裝設(shè)了壓敏電阻，但是依然無法對后接

6、微電子設(shè)備運(yùn)行的安全性保障。針對這一問題，筆者建議采用四級防雷保護(hù)措施，在此過程中每級都應(yīng)當(dāng)采用三級氣體放電管。 3、基于tvs管技術(shù)應(yīng)用的防雷措施 對于tvs管（transient voltage suppressor）而言，即瞬態(tài)電壓抑制器，與二極管的功能非常相近，是一種應(yīng)用效果非常好的高效能保護(hù)器件。tvs管應(yīng)用過程中，二極管兩極受反向瞬態(tài)高能量沖擊時，可根據(jù)沖擊大小，以應(yīng)為以10的負(fù)12次方秒量級的速度，即10-12，的速度將高阻抗變成低阻抗；在此過程中，可對浪涌功率有效吸收，并且可有效吸收近千瓦的浪涌功率，使電壓箝位于預(yù)定數(shù)值，這樣可以有效保護(hù)電氣系統(tǒng)中的精密元器件免受涌沖擊。 從t

7、vs管應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)來看，其可以將tvs二極管與信號、電源線連接在一起，這樣可以有效防止微處理器、單片機(jī)因瞬間脈沖，比如靜電放電效應(yīng)、開關(guān)電源噪聲以及交流電源浪涌等原因所致的功能失靈等問題。tvs管技術(shù)的應(yīng)用，可以使靜電放電效應(yīng)釋放出超10000v、60a脈沖，持續(xù)時間可達(dá)10ms；而普通的器件在超過30ms 的10v脈沖時，就會瞬間損壞；tvs管技術(shù)的應(yīng)用，可有效吸收可能造成電氣系統(tǒng)器件損壞的脈沖，并將由總線之間開關(guān)引起的干擾消除掉。將tvs 二極管放置在信號線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。它對保護(hù)裝置免遭靜電、雷電、操作過電壓、斷路器電弧重燃等各種電磁波干擾十分有效，可

8、有效地抑制共模、差模干擾，是微電子設(shè)備過電壓保護(hù)的首選器件。對于瞬態(tài)電壓抑制器而言，其具有瞬態(tài)功率大、漏電流低以及響應(yīng)時間快等特點(diǎn)，已被應(yīng)用在家用電器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及通信設(shè)備等領(lǐng)域。對于tvs管而言，其反向特性為pn結(jié)雪崩器件，其正向特性與普通二極管非常相近。在tvs管技術(shù)應(yīng)用過程中，電流經(jīng)tvs管后，在脈沖電流影響下，反向漏電流會從原來的電流id逐漸上升為現(xiàn)在的ir，以此來實(shí)現(xiàn)兩極電壓改變，從而使原來的反向關(guān)斷電壓上升為現(xiàn)在的擊穿電壓。經(jīng)過以上各步驟的反復(fù)循環(huán)，tvs管可能會被擊穿，產(chǎn)生脈沖電流。當(dāng)該脈沖電流達(dá)到峰值以后，tvs管兩極電壓被箝位至額定電壓以下，在以后的不斷轉(zhuǎn)變過程中，脈沖電流

9、將隨指數(shù)衰減而使得兩極電壓回到初始值，從而對電氣系統(tǒng)中的相關(guān)電子元件起到保護(hù)作用。tvs管技術(shù)的應(yīng)用，可有效保護(hù)水利水電工程電氣系統(tǒng)免受靜電、雷電以及過電壓等電磁波的干擾或者影響，同時也是微電子裝置過電壓保護(hù)的第一選擇?；趯vs管技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果來看，該種防雷技術(shù)手段和措施作用非常的顯著，因此在現(xiàn)代水利水電工程電氣系統(tǒng)防雷過程中，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化應(yīng)用。 結(jié)語：總而言之，實(shí)踐中雖然我們無法準(zhǔn)確斷定雷電災(zāi)害發(fā)生的具體時間、具體場所，但是在水電水電工程電氣系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)注意管線能地埋決不架空，低位能滿足應(yīng)用要求的決不將電氣設(shè)備抬高，可將電氣設(shè)備裝在室內(nèi)的決不裝在室外；電氣設(shè)備要盡可能遠(yuǎn)離易發(fā)生雷電的位置，而且還要遠(yuǎn)離引雷物體。通常以上技術(shù)手段，在注意上述幾點(diǎn)原則，相信能夠有效提高水利水電工程電氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性，從而使水利水電工程電氣系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮其作用。 【參考文獻(xiàn)】 1郭強(qiáng)，周大鵬，郭家勝，趙曉東.水庫自動化系統(tǒng)防雷技術(shù)j.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2011（01）：96-98. 2盧宜.水廠自動化系統(tǒng)的防雷措施分析j.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，20