电气二次设备的防雷与抗干扰措施研究

电气二次设备的防雷与抗干扰措施研究

郝洁

（大唐河北发电有限公司马头热电分公司河北省邯郸市056044）

摘要：随着社会的不断发展，人们越来越迫切的需要更加安全稳定的电力资源来满足日常的生活以及生产。自动化变电站在运行的过程中会受到许多外部因素的干扰，国家电网应该重视对变电站的防雷与抗干扰措施的探究，提高在变电站运行的过程中电气二次设备的抗干扰能力，减少电气二次设备由于外部的因素而出现问题，为电气二次设备的安全运行提供保障。

关键词：电气二次设备；防雷；抗干扰措施

1电气设备防雷接地的设计要求及步骤

在电气设备防雷接地设计过程中需要考虑到以下几点设计要求:一是防雷接地必须符合国家最新电气设备防雷接地设计规范要求;二是防雷接地综合能力;三是保护接地规范及标准需求;四是电力系统及现场实际地网接地需求。只有考虑到以上几方面要求，电气设备防雷接地设计才能够更好的满足设备保护功能，使电气设备拥有更强的防雷能力，最终达到平稳运行。使用防雷接地技术保护电气设备时，需要按照以下步骤和施工原则进行:一是设计原则。保证电气设备接地网络安全，施工技术人员必须将自然金属接地物与地基钢筋等统一连接起来;同时需要将自然接地物作为防雷接地技术施工基础，在外部形态上，尽可能选择闭合环形状态，保证接地水平和后期电气设备抵抗雷电的能力。二是电气设备防雷接地设计及施工步骤。首先，技术人员必须按国标规范要求选择接地极、接地线以及相关的接地网、引下线、避雷针等。在选择接地线时重点考虑其横截面积以及阻抗，同时还需要考虑接地线成本以及电气设备周围土壤腐蚀性能，保证所选择的接地材料可以抵抗土壤腐蚀，确保接地材料使用寿命及所发挥的功能。三是合理布置接地线。通过相关实践证实，放置接地线的土壤电阻率会随着土壤含水率的增加而降低，当放置接地线的土壤含水率在20%～25%时，该土壤电阻率处于相对稳定的状态下。同时放置接地线的土壤电阻率会随着土壤温度的变化而变化，当温度为0度时会出现一个跳跃点。因此在布置接地线时，技术人员需要全面考虑到土壤因素。保证所选择的接地线位置温度适宜、湿度适宜，使接地线使用年限得到最优化。

2雷电对变电站的影响

直击雷是直接命中建筑设施与建筑物，低于100KA的电流值与5000KV的峰值能在瞬间带来很大的破坏，同时对电磁波与电位飙升带来脉冲电压，并且损坏线路与通讯，甚至带来激烈爆炸与火灾。传导雷是在远离被雷击中的线路的同时，受电磁波感应影响形成的脉冲电压，然后再利用通信、电源传播，最后出现二次设施损坏。感应雷是电磁波带来的感应，在电极性质与云层的反复作用下相互碰撞，在反复放电的同时不断进行电磁波反应。在和反应源相近的通讯线路和电源中，受电磁波感应的脉冲电压影响，其最高峰值可以达到50KV。这种过电压，可以直接击穿半导体，在过电压反复作用下产生热能，这样不仅加剧了元器件老化，在温度到一定程度后，很可能烧毁触点、元器件和电路，甚至带来火灾。在智能设施比较精密的状态下，很可能出现数据丢失，通讯质量降低，在信号被干扰的情况下，出现死机、系统卡等问题，甚至造成通讯和计算机系统瘫痪。

3电气二次设备防雷保护

3.1系统电源的防雷保护

由于变电站都是建设在一些郊区比较空旷的区域，在这些空旷的区域中，变电站的存在会导致空气中电磁强度相对较强，很容易遭受到感应雷电的电击，当雷电击中电力线路会沿着通信线路进入到变电站的电气二次设备中，较高的电压会直接损坏电气二次设备。因此，对于电气二次设备的保护首要是在系统电源的地方进行防雷处理，交流母线处应该加装第一级电源防护，它能够将雷电中超过80%的电压传到大地当中，从而保证整个控制室的安全。剩下的20%仍然有可能导致设备出现故障，在这种情况下应该在重要的交流馈线处进行第二级的电源防护，通过进一步的将电压降低直到传入到电气二次设备当中，这些设备能够接受的电压水平。

3.2系统通信接口的防雷保护

通信接口的回路对过电压的敏感程度相比电网的供电系统更加敏感，而且对雷电这种高压电的情况下非常脆弱，整个设备的绝缘设备耐受的程度也很低。同时，一些处在LPZOB区域的与设备相连的线路，例如信号线、数据线以及控制线路等，也有一些是穿过LPZOA区域的，当线路上感应的过电压超过一定限度的时候，微型计算机设备处产生误动的情况，导致数据的丢失。而且这些系统通信接口的回路在实际运行中的安全会直接关系到电气一次系统中设备的运行情况，需要对电气二次系统中一些特别重要的回路运行安全性进行控制，做好这些电气二次设备的高电压防护工作。现阶段，我国的变电站都是采取全自动化信息管理，没有专门的值班人员对一次回路的状态进行控制。一次回路的各种测量、调节信号通过光纤、数据通信网络或载波向远方传送数据。但是如果在变电站的附近遭受雷击的时候，处在LPZOB区域的数据通信线路很容易因为过强的电压导致一次回路的信号传输出现问题，因此必须在系统通信接口处加装避雷装置，防止雷击的干扰而影响通信的传送，从而导致出现用电的安全问题。

4电气二次设备抗干扰措施

4.1电气二次设备的硬件抗干扰措施

电气二次设备的抗干扰主要是从硬件和软件两个方面来进行。其中，电气二次设备从硬件上抗干扰的措施主要有接地、装置电源抗干扰以及二次回路抗干扰等三种方法。接地是将电气二次设备的外壳屏蔽接地，安全的接地能够保护设备使用者的人身安全。例如柜门、机箱盖板都应该选择准确的接地点与大地进行可靠导通，用专用的接地线将电气二次设备与大地连接起来，通过这样的方式能够保障电气二次设备的使用安全。电气二次设备的内部都有电位存在，大部分的电气二次设备地电位有一个专门的接地连接位置，在使用设备之前必须将这个接地连接位置与屏内接地排相连，因此必须将电气二次设备的外壳与屏内接地排相连接。对于装置电源的抗干扰措施主要是采用UPS来控制工作电源的稳定，在使用的过程中尽量采取直流电源来保证供电电压的波形稳定。另外，应该利用隔离变压器来防止共模干扰，在设计输出回路的时候尽可能使输出回路短，使用较大的电缆芯能够减小压降。对于电缆的屏蔽层的安装应该使用具备屏蔽层的控制电缆，同时将屏蔽层的开关和控制室两端接地。

4.2电气二次设备的软件抗干扰措施

目前，在自动化的变电站中，电气二次设备的软件抗干扰措施主要是通过数字滤波将干扰信号进行消除的一种过程，数字滤波是通过程序实现的，在对软件进行设计的时候增添一些对输入信号进行处理的小程序即可。目前在实际的操作中有算术平均值滤波、加权平均值滤波算法、符合滤波算法、中值滤波算法以及程序判断滤波算法。不同的数字滤波方法能够对涉笔的判断以及处理的速度产生不同的结果。

结束语

在电力系统中，二次设备和电缆共同组成二次系统中的硬件层部分，通常这些电缆都处在一次设备的高压磁场当中，对于外部因素的干扰变得非常敏感。随着近几年我国的电力系统信息化的建设，我国在变电站中应用了各种先进的电子设备产品，越来越多的微电子设备也广泛应用到变电站工作当中。因此对于这些敏感的电子设备，需要对其采取有效的防雷与抗干扰措施，防止出现雷击事故导致电气二次设备出现问题，影响整个变电站的工作。

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