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變電所的電磁防護(hù)論文
變電所的電磁防護(hù)論文【1】
【摘 要】本文介紹了電力變配電所電磁干擾產(chǎn)生的來源及電磁干擾的危害，對電磁干擾進(jìn)行了建模，分析了通過抑制干擾源、切斷傳播途徑、提高設(shè)備本身抗干擾能力、防雷技術(shù)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(guān)鍵詞】變電所;電磁防護(hù);干擾;措施;安全
引言
現(xiàn)今電力方面自動化技術(shù)水平發(fā)張迅速，變電所運行的技術(shù)也隨之得到了較大的提升，也為實現(xiàn)變電所無人運行打下了基礎(chǔ)。為了確保變電站能夠安全的運行，這就要求變電所內(nèi)的微機(jī)以及監(jiān)控系統(tǒng)不能受到任何干擾，且長時間的不出現(xiàn)故障。
為了使變電所能夠安全穩(wěn)妥的運行，必須有效地利用科學(xué)手段解決變電所電磁防護(hù)的難題。
1.電磁干擾的來源
雷擊放電時，太陽黑子的爆發(fā)，日輝和地磁暴等被稱為自然現(xiàn)象的電磁干擾源。一個連續(xù)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(jī)車牽引的干擾源以及接觸網(wǎng)等引起的電磁干擾是變電所主要來源，以及在電氣設(shè)備的高電壓和低電壓的交流與直流電路的電氣設(shè)備的運行，在閃電雷擊過電壓造成的感應(yīng)過電壓電氣設(shè)備周圍的靜電場、電磁輻射和輸電線路或設(shè)備故障時產(chǎn)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(dǎo)致數(shù)字系統(tǒng)的誤碼率，也會使消息的可靠性能大大較低，從而導(dǎo)致信息的言重缺失記憶錯誤的發(fā)生。電磁干擾自動控制系統(tǒng)，會導(dǎo)致出現(xiàn)失控事故、誤控或誤動作，縮減了控制系統(tǒng)的可靠性能及有效性，并危及安全。
在控制系統(tǒng)中除了敏感的電子設(shè)備、裝置及對電磁干擾敏感的器件和電路之外，機(jī)敏的電機(jī)及電器都會對電磁產(chǎn)生干擾，從而成為電子干擾接受器。
3.電磁干擾的建模
創(chuàng)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(yīng)的一部分)的關(guān)系。有很多方法能夠?qū)崿F(xiàn)電磁兼容性建模的，其中的問題的類型及性質(zhì)取決于建模的方法，并決定了系統(tǒng)的復(fù)雜性、金準(zhǔn)度的要求以及有關(guān)精準(zhǔn)理論的近似程度。
4.電磁干擾的防范措施
電磁干擾務(wù)必應(yīng)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(shè)備，當(dāng)電磁干擾超出容許干擾設(shè)備性能的界限，被干擾的設(shè)備性能會產(chǎn)生混亂事故;導(dǎo)致電磁能能源傳遞與干擾及被干擾間的耦合通道。
因此，務(wù)必應(yīng)同時擁有三個基本的要素才能產(chǎn)生電磁干擾。倘若縮減掉任意一個，都不會產(chǎn)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(lián)電容來實現(xiàn)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(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。
4.2、切斷傳播途徑。通過傳導(dǎo)干擾和輻射干擾路徑來實現(xiàn)干擾源對變電所自動化系統(tǒng)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(hù)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(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為直流量送入微機(jī);②交流量均經(jīng)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(guān)量的輸入和輸出觸點和數(shù)字量輸出等，都應(yīng)采用光電隔離。
2)屏蔽，利用金屬板或者金屬網(wǎng)將干擾源、載擾線路及設(shè)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(jī)殼以鐵質(zhì)材料為主，以達(dá)到屏蔽電場及磁場的作用，當(dāng)遇到電場非常強的時候，也可以在鐵殼內(nèi)壁加裝銅網(wǎng)。銅絲編織的屏蔽網(wǎng)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(guān)電源內(nèi)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(yù)防電源干擾，濾波器的接地點應(yīng)選在盡量考接地面的位置且與地面距離最短，只有經(jīng)過濾波器的電源線才能進(jìn)入設(shè)備的內(nèi)部。
4)接地，讓地面與電路設(shè)備及系統(tǒng)與低阻抗的導(dǎo)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(shù)字區(qū)域和模擬區(qū)域用地線進(jìn)行隔離，與此同時，數(shù)字地和模擬地也要進(jìn)行分離，以避免信號接地回路導(dǎo)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(jié)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(shè)計施工的過程當(dāng)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(huán)境下都能夠正常的運行，確保電氣設(shè)備正常安全的運行。
牽引變電所的防雷保護(hù)【2】
摘 要：隨著現(xiàn)代鐵路的飛速發(fā)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(shù)的要求也日益提高。本文從雷電的形成機(jī)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(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。
關(guān)鍵詞：牽引變電所 防雷保護(hù)
在現(xiàn)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(guān)系到鐵路的安全運行。牽引變電所是防雷保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，對包括二次系統(tǒng)在內(nèi)的牽引變電所的防雷技術(shù)的要求越來越高，
1 過電壓的概念
1.1 過電壓的類型及產(chǎn)生
過電壓按產(chǎn)生的原因，分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓兩大類。
內(nèi)部過電壓是在電網(wǎng)工作電壓的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它是由于系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)發(fā)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(tǒng)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(xiàn)象，產(chǎn)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(zhì)為溶質(zhì)組成的水溶液與氣溶膠的混合體的水氣云團(tuán)，以及包圍水氣云團(tuán)的絕緣空氣組成。
1.2 防雷保護(hù)的措施
大量的研究及運行經(jīng)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(chǎn)生的雷電波侵入變電所。
根據(jù)上述分析，防雷保護(hù)可以從外部和內(nèi)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(hù)等設(shè)備技術(shù)消除入侵波和內(nèi)部過電壓，現(xiàn)場運行中通常采用下面不同的防雷設(shè)備，在實踐中證明是安全可靠的。
2 防雷保護(hù)的主要設(shè)備
2.1 外部防雷保護(hù)設(shè)備
雷電破壞的主要方式是直接對建筑物或構(gòu)筑物發(fā)生閃擊，巨大能量集中在閃擊點，直接損壞建筑物結(jié)構(gòu)。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(dǎo)向大地，從而保護(hù)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(shè)避雷針可以保護(hù)整個變電所建筑物免受直接雷擊。避雷針可以裝設(shè)在單獨桿塔、戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的桿塔，但不能裝設(shè)在變壓器的門型構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)有以下兩方面。
第一，地上由獨立避雷針到配電裝置的導(dǎo)電部分之間、變電所電氣設(shè)備與構(gòu)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(wǎng)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(hù)主變壓器免受損壞。為此，要求此類避雷裝置的安裝，應(yīng)盡量靠近主變壓器。
對于35 kV電力線路，為保護(hù)變電所附近線路上的變電設(shè)備免受雷電沿線路入侵波的危害，一般僅在變電所進(jìn)出線1～2 km段內(nèi)裝設(shè)避雷線，而不采用全線裝設(shè)架避雷線的方法來進(jìn)行直擊雷防護(hù)，但是通常在架空避雷線的兩端裝設(shè)管型避雷器，限制沿保護(hù)段以外的線路進(jìn)入變電所內(nèi)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(fù)荷變電所，可采用簡化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。
對于10 kV以下的高壓配電線路進(jìn)出線段，只裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器，以保護(hù)其線路斷路器及隔離開關(guān)。
2.2 內(nèi)部防雷保護(hù)設(shè)備
變電所的進(jìn)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(nèi)的部分，其過電壓對內(nèi)設(shè)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(shè)備只能防護(hù)雷電直擊設(shè)備或雷電入侵變電所，針對內(nèi)部雷電入侵波、雷擊感應(yīng)過電壓以及系統(tǒng)操作過電壓的防護(hù)，則必須采用內(nèi)部防雷保護(hù)設(shè)備。
2.2.1 閥型避雷器
通常在變壓器母線上裝設(shè)一組閥型避雷器進(jìn)行保護(hù)。
在6～10 kV變電所中，閥型避雷器與被保護(hù)的變壓器間的電氣距離，一般不應(yīng)大于5 m。為使任何運行條件下變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護(hù)，對于分段母線的每段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。
在多雷區(qū)，當(dāng)變壓器的低壓側(cè)中性點不接地時，其中性點可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)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(tǒng)的各種鋼材，必須采用鍍鋅防銹鋼材，聯(lián)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(shè)避雷針時，應(yīng)注意以下兩點：第一，照明線或電話線不要架設(shè)在獨立的避雷針上，防止雷擊避雷針時雷電波沿導(dǎo)線傳入室內(nèi)，危及人身安全。第二，獨立避雷針及其接地裝置，不應(yīng)裝設(shè)在行人經(jīng)常通行的地方，與道路或出入口的距離不應(yīng)小于3 m，否則應(yīng)采取均壓措施，或敷設(shè)厚度為50～80 mm的瀝青加碎石層。
2.2.2 分流保護(hù)
分流保護(hù)是保護(hù)各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵措施，是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點，
所謂分流就是在包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號線等在內(nèi)的所有從室外來的導(dǎo)體與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)避雷器SPD，當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時，避雷器的電阻值急劇下降，近于短路狀態(tài)，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(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，危及不耐高壓的微電子設(shè)備的安全，所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前，應(yīng)進(jìn)行多級分流，要求至少不低于三級防雷保護(hù)。
3 變電所的防雷接地
接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)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(tǒng)的某處對被保護(hù)物體產(chǎn)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(fā)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(shè)備引入到接地體，產(chǎn)生二次反擊雷，從而嚴(yán)重危害電子設(shè)備。所以，變電所接地網(wǎng)在變電所投入運行時，要確保接地電阻滿足規(guī)范要求，并且要對電網(wǎng)的接地電阻定期進(jìn)行檢測，以確保接地電阻滿足安全運行的要求。
由于根據(jù)變電所防雷的特點、條件和要求，采取相應(yīng)雷電防護(hù)措施，因此對處在不同區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)，須進(jìn)行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護(hù)裝置，使得處在不同層次的設(shè)備系統(tǒng)達(dá)到統(tǒng)一的防雷效果。
變電所防雷保護(hù)滿足要求以后，還需要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，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(shè)。
4 結(jié)論
為了滿足現(xiàn)代電氣化鐵路的運營要求，牽引變電所的防雷保護(hù)措施必須全面可靠地適應(yīng)不斷提高的綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，以保證牽引供電系統(tǒng)的萬無一失。
參考文獻(xiàn)
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