动物科学毕业论文14988.pdf

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1、 XXXX 大学毕业论文 探讨变电站二次系统的防雷保护 入学年级：2013 春 学生：XXX 学号：XXXXXXXXXXXXX 所学专业：动物科学 XXXX 大学 中国XXXX 2014 年 10 月 目 录 摘要.2 1 弱电设备雷电危害的主要原因分析.2 1.1 直接雷击.2 1.2 感应雷击.2 1.3 电磁脉冲辐射.2 1.4 雷电过电压的侵入.2 1.5 反击.2 2 弱电设备防雷措施.3 2.1 弱电设备的外部防护.3 2.2 弱电设备的部保护.3 2.2.1 电源部分防护.4 2.2.2 信号部分保护.4 2.2.3 接地处理.4 3 变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析.4

2、 3.1 接地与均压.5 3.2 屏蔽.5 3.3 分流与隔离.5 3.4 限幅.6 4 结束语.6 5 参考文献.6 摘要 雷电一直是影响变电站安全运行的重要危害。随着变电站数字化改造与建设，做好变电站二次系统的防雷保护显得更加重要。本文阐述了变电站二次系统的构成特点，进而揭示雷电危害与二次系统之间的关系。在此基础上对雷电危害的主要形式进行了归纳和总结，最后提出变电站二次系统防雷保护的具体技术措施。1 弱电设备雷电危害的主要原因分析 雷击是一种自然现象，它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。几个世纪来，人类通过对雷击破坏性的研究、探索，对雷电的危害采取了一定的预防措施，有效地降低了雷害

3、。雷电会导致多种不同形式的危害，没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害，通过各种有效的办法可将雷害的程度降到最低，在多年的实际中人们对直击雷、感应雷、球形雷的认识比较高，防护也相对完善，但对雷电浪涌的防护意识和防护措施相对比较薄弱，以上所列的四次典型的雷击弱电设备的情况就是对弱电防雷考虑不够造成的。雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害是多途径的，一般来说，有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。1.1 直接雷击 主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。1.2 感应雷击 从雷云密布到发生闪电放

4、电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。1.3 电磁脉冲辐射 当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。1.4 雷电过电压的侵入 直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物部或设备部。1.5 反击 在雷暴活动区域，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十

5、分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。2 弱电设备防雷措施 弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器 SPD 进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离

6、等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。2.1 弱电设备的外部防护 弱电设备的外部防护首先是使用热电厂的接闪器、引下线将主要的雷电流引人；其次是在将雷电流引人的时候尽量将雷电流分流，避免造成过电压危害设备；第三是利用热电厂中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼，起到一定的屏蔽作用；第四是热电厂各点的电位均衡，避免由于电位差危害设备；第五是保障热电厂有良好的接地，降低雷击高端设备时接点电位损坏设备。2.2 弱电设备的部保护 从 EMC(电磁兼容)的观点来看，防雷保护由外到应划分为多级保护区。最外层为 0 级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部防雷系统保护，越往里则危险程度越低。保

7、护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从 0 级保护区到最层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有 50是直接泄入，还有 50将平均流入各电气通道(如电源线，信号线和金属管道等)。随着电脑通信设备的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系己不能满足电脑通信网络安全的要求。应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。多级分级(类)保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同

8、受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多层保护。2.2.1 电源部分防护 弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电压限制到小于 6000V(1EEEEC62.41)，而线对线则无法控制。所以，对380V 低压线路应进行过电压保护，按国家规应有三部分：建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘问的电缆芯线两端应对地加避雷器或保护器，作一级保护；在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆芯线两端应对地加装避雷器保护器，作二级保护：在所有重要的、精密的设备以及 UP

9、S 的前端应对地加装避雷器或保护器，作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄入，达到保护目的，所以，分流(限幅)技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键，因此，选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。2.2.2 信号部分保护 对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。2.2.3 接地处理 一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入，从而保护设备和人身安全。如果接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严

10、重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。如果在建设过程中，注重弱电设备的防雷接地工作，比如室外摄像枪添加避雷针，防雷接地网覆盖完善，通信线路全部通过地下室走线，不得不在路上走线的通信线路必须穿套金属管，金属管每隔一定距离就接地，保安岗亭使用钢筋混凝土结构等，将大大减少弱电设备在防雷设备上的投入，更能高效，稳定。3 变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析 弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器 SPD

11、 进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。3.1 接地与均压 接地是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的一个措施，所有雷击电流均可以通过接地网引入，可靠的接地可以有效的避免电涌电压对二次设备造成危害。防雷规对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。接地与均

12、压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的立即升至高电位，周围尚处于零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脉冲电磁场会对室电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。3.2 屏蔽 屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自

13、然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。一般来说，为减少外界雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房环行接地母线均匀多点相连。3.3 分流与隔离 分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过

14、过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。要经常性对接地引下线及地网进行测量和检查。对于不同接地网之间的通信线宜采取防止高、低电位反击的隔离措施，如光电隔离、变压器隔离等。在电力调度通信综合楼，需另设接地网的特殊设备，其

15、接地网与大楼主接地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，可用地电位均衡器或 220V 低压氧化锌避雷器（箱），通流容量应大于 10kA，残压不超过 1.5kV。以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。3.4 限幅 在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度。并且，各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。对于变电站站用低压电源线路或 220V 直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级

16、保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。对于装置之间到通信管理机 485 通信控制线、到调度及后台通信控制线、载波高频通信电缆、线等信号线路防雷采用全面拦截原则，分别采用控制信号防雷器、过电压保护器等相应的防雷设备。当信号线路感应到过电压产生过电流时通过信号浪涌保护器将电流泄放到，从而达到保护后端设备的目的。4 结束语 由于变电站微机保护设备种类繁多，它们的耐过压能力也各有差别，系统遭受雷击危害几率大大增加。通过采取以上措施，变电站二次控制系统遭雷击现象明显减少，但不能安全根除，只能不断采取防，将雷害事故和干扰减少到最低程度。5 参考文献 1莫梅梅，变电站二次防雷保护措施分析J，中国高新技术企业，2010 成 绩 论文评阅组签字