浅谈变电所微机装置防雷保护.doc

浅谈变电所微机装置防雷保护 吴张平 重庆建峰化工股份公司三聚氰胺分公司 重庆 408601【摘要】雷害是现代化变电所微机系统的一个极大威胁。本文就变电所微机保护装置损坏的现象和原因，以及保护措施进行阐述，希望能为以后的防雷保护提供帮助。【关键词】变电所、微机、装置、防雷保护 一、微机保护装置微机保护装置具有一般微机系统的基本结构，其本质上就是一个具有继电保护功能的微机系统。其微机保护装置一般由以下几个基本部分组成:(1)模拟信号输入系统,一般称为数据采集单元,主要由模拟低通滤波器、电压形成回路、模数转换器、采样保持器等组成。其主要作用是将被保护元件的电流互感器和电压互感器二次测的模拟量电、流模拟量电压变换为微机系统可以识别的数字量。(2)微机主系统,一般称为数据处理单元,包括存储器、CPU、控制电路、时钟及计数器/定时器等。系统工作时, CPU对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，且执行存放在EPROM中的功能程序,从而实现各种继电保护功能。(3)人机对话系统主要由显示器、键盘、指示灯与按键、调试通信接口和打印机组成,同一般的微机系统中的人机对话系统类似,实现人对微机保护装置的控制与检测。(4) I/O端口,主要由输出接口、外部通信接口和开关量输入。它主要作用是输入开关量和输出信号、控制继电器以及输出,提供远程通信网络接口和计算机通信网络,可与变电站综合自动化系统进行通信。微机保护装置在电力系统中得到了广泛的应用是因为它的速动性、运行维护的方便性以及高灵敏性。但微机保护装置对运行环境的要求很高,因为它采用的是集成化、模块化设计,所以其耐冲击和抗干扰始终是微机保护装置在电力工业恶劣电磁环境下应用的两大薄弱环节,其中雷电经由低压电源系统对微机保护装置产生的危害较大，且产生的干扰也是最为常见。二、变电所微机装置雷电损坏的现象和原因 雷电波的侵入过程:雷电波通常是通过变电所临近的35kV线路侵入35kV母线,再经过6kV所用变压器高、电磁耦合和低压绕组间的静电,闯入低压出线。途中经过了母线避雷器、6kV线路阀式避雷器和所用变避雷器3级削峰,最后经过所用变低压出线的平波作用,电压幅值大为下降。但由于雷电波的电压、能量极高,且避雷器等设备技术上的局限性,虽然绝大部分的雷电能量都能在到达设备之前得以消除,但雷电波仍可能以幅值相对很高,但作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式,通过所用变压器的低压出线,加到变电所内所有的220V交流回路中。还有一种情况,就是感应雷电波通过监控后台远动系统的RTU(远程终端控制系统)设备和信号采集的二次电缆入侵,以很高的电压直接加到远动系统的信号和传送端上,造成接收和发送端模块烧坏。 微机设备屡遭雷害的原因：变电所的保护和合闸电源直流系统的整流充电系统设计容量都比较大,电压耐受能力也比较好。而且由于大容量电池组吸收尖峰脉冲的作用,和整流回路的平波作用,加到保护装置上的脉冲电压大大降低。再加上常规的电磁式保护装置的元器件多为单元件的电阻、电容和电感线圈等,耐热容量大,对尖锋脉冲的耐受能力也比较强,所以在高电压、低能量的冲击暂态过程也能安全的通过。但对于使用超大规模集成电路,运行电压只有数伏,信号电流仅为A级的微机装置来说,就不一定能经受得住。这就是造成微机装置损坏而常规保护装置却能安全运行的关键原因。 远动载波系统受雷害特别严重的原因:首先是电源方面:监控后台的远动载波系统由独立的小容量UPS供电,而这些UPS最多的是使用压敏电阻保护。在防雷和限幅能力都比较有限,保护UPS本身尚且不够,更不用说保护后接的电子设备了。实际运用中也屡屡发生UPS雷击损坏现象,所以单从提高UPS质量方面入手难以从根本上解决问题。监控后台的远动载波系统多是由低压电源供电,这样就更加容易受到雷电波的侵害。 三、变电所微机装置的保护措施 要用科学发展的眼光，从标准的微机化角度出发来看待防雷设计,要通盘考虑，特别应该重视近设备端的保护,其次还要遵循“整体防御、综合治理、多重保护”的方针。防雷设施是属预防性的投资,在事故发生之前人们往往觉得可少则少,可有可无。等到事故发生后才发现后悔莫及、得不偿失。根据国内外几十年的防雷实践经验,变电站一般采用防护有接地、拦截闪电、分流、屏蔽、均压等。 (1)接地,就是把雷电流通过接地体向大地泄放,从而使人员、设备和建筑物的安全得到保护。它是排泄直接雷电电磁和雷击干扰能量的最有效手段之一，是防雷中最重要、最基础的一个环节。(2)拦截闪电。防雷的第1道防线是拦截闪电,而后把闪电传导人地。拦截闪电的主要方式主要由笼式避雷网、避雷针、避雷线以及避雷带。 (3)屏蔽,就是把需要保护的对象用管子或金属网等导体包围起来,减少雷击和感应雷的引起高电位反击。 (4)分流,就是在接地线和一切从室外来的导线(包括电话线、网络信号线、电力线等)之间用一种避雷器并联起来,这是是防御各种电子设备、电器的关键措施。(5)均压,亦称“等电位连接”或“均衡连接”。为了减少可能出现的感应过电压，即用导体把闪电可能流通的部分与周围的有关部分连接起来,使电流均匀、快速的扩散。 微机装置的电源雷侵害主要是通过线路侵入。据统计,80%的电子设备所受雷害的主要是由雷电侵入电源部分引起的。由于雷电产生的强大过电流和过电压无法一次性在瞬间完成泄流和限压,因此对于电源线，应该采用以下的多级防雷保护: (1)系统电源的第1级保护。从雷电波的侵入途径入手,在低压线路上安装低压氧化物避雷器,即在变压器低压侧安装1组低压氧化锌避雷器。 (2)系统电源的第2级保护。低、高压避雷器接地与变压器工作接地相连,接入系统主接地网,低压出线电缆两端金属屏蔽层可靠接地,在控制室交流柜开关出线侧安装适当容量的避雷器。(3)第3级保护应该安装在终端电器箱中，防止电压保护器构成对负载设备的电压，可防止雷电从负载一侧的电路反击。通过以上使用多级电源防雷设施,彻底限制过电压,泄放雷电过电流,从而有效地防止雷电通过电力线路击穿二次系统,损坏设备。四、结束语随着雷电敏感的微电子设备不断增加，变电所微保的护机装置的保护措施越来越重要，为了满足防雷系统的要求,保证变电站微机保护装置的安全运行，变电所微机装置需要多方面、多层次的保护以及定期的检查。 参考文献： 1王丽君