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技術(shù)文章

變電站增加氧化鋅避雷器測(cè)試儀微波塔后的防雷措施

引言

　　進(jìn)入90年代，變電站無(wú)人值班改造相繼進(jìn)行，大量控制和保護(hù)設(shè)備改為微機(jī)型。為加強(qiáng)通信的可靠性，一點(diǎn)多址小微波進(jìn)入主控室，大大小小的微波塔與主控室或并行而立，或干脆設(shè)在主控室屋頂。這些改造往往由不同專業(yè)部門分別完成，缺乏統(tǒng)籌考慮，這就給防雷工作帶來(lái)了一系列問(wèn)題。

老式變電站改造后帶來(lái)的防雷問(wèn)題

　　80年代前的110kV及以下變電站的主控室多數(shù)為單層平房、磚混結(jié)構(gòu)，屋頂沒(méi)有做均壓帶，鋼筋也沒(méi)與接地網(wǎng)焊接。由于高度較低，其防雷一般由站區(qū)避雷針兼顧，也有的未予考慮。少數(shù)主控室屬于樓房結(jié)構(gòu)，由于當(dāng)時(shí)控制和保護(hù)設(shè)備多為電磁型，也僅按一般建筑防雷要求進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。
　　無(wú)人值班改造后，因小微波設(shè)備小巧簡(jiǎn)單，一般放在主控室側(cè)壁上，同時(shí)考慮信號(hào)衰減因素，微波塔多與主控室的距離很近，一般小于5m，甚至干脆立于主控室屋頂上。這兩種布置對(duì)主控室的危害有：
　　a.雷擊時(shí)，通過(guò)微波塔瞬間的雷電流會(huì)在周圍空間形成劇變的電磁場(chǎng)，對(duì)主控室設(shè)備將產(chǎn)生電磁干擾。
　　b.產(chǎn)生的反擊雷電波流過(guò)接地引下線或建筑物的金屬導(dǎo)體時(shí)，均存在設(shè)備外殼電位升高及向電源或其他低電位引線的反擊問(wèn)題。
　　c.雷擊微波塔時(shí)，塔體上會(huì)產(chǎn)生很高的電位，從而對(duì)近距離物體反擊。
　　《電力系統(tǒng)微波通信工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL5025—93及《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ7—79對(duì)防雷問(wèn)題均有相應(yīng)規(guī)定，但由于微波塔的介入，給原本受避雷針保護(hù)或雖不受避雷針保護(hù)但防雷環(huán)境較好的主控室?guī)?lái)了防雷問(wèn)題，增加了引雷機(jī)會(huì)，使主控室不能滿足技術(shù)規(guī)程要求。

雷電對(duì)計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備的干擾和破壞

　　對(duì)于低壓電子設(shè)備而言，雷電是主要的干擾源之一。雷擊建筑物上的防雷裝置時(shí)，一方面將導(dǎo)致建筑物內(nèi)地電位的升高；另一方面雷電流對(duì)二次電纜和設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，導(dǎo)致設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靵y。雷擊時(shí)室內(nèi)工作人員的人身**也將受到嚴(yán)重威脅。
　　雷擊建筑物上防雷裝置時(shí)產(chǎn)生的干擾，主要來(lái)自：①雷電放電主通道產(chǎn)生的電磁干擾；②雷擊建筑物時(shí)在建筑物雷電保護(hù)系統(tǒng)（如避雷帶等）或建筑物本身鋼筋結(jié)構(gòu)上流過(guò)的雷電流對(duì)室內(nèi)的干擾。前者干擾體現(xiàn)于電磁場(chǎng)，后者除電磁感應(yīng)外，還易引起地電位分布不均，造成電位差。
　　變電站中，在發(fā)生操作或接點(diǎn)故障時(shí)，所產(chǎn)生的入地電流和電弧會(huì)引起電磁輻射。雷擊時(shí)，雷電流同工頻接地短路電流相比，其幅值高，上升快，因而輻射更強(qiáng)烈。資料表明，雷電波所產(chǎn)生的電磁波脈沖（EMP）強(qiáng)度極高，電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)105V／m，磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)260A／m，對(duì)附近設(shè)備，特別是計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備，可引起電路性能惡化和部分元件燒毀。
　　在老式變電站中，往往采用共地接地方式，即計(jì)算機(jī)和變電站接地共同使用一個(gè)地網(wǎng)的接地方式。優(yōu)點(diǎn)是有同一個(gè)基準(zhǔn)電位，在發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)地網(wǎng)的電位同時(shí)抬高，不會(huì)在計(jì)算機(jī)上造成較大的電位差，有利于人身和設(shè)備的**。但是，共地式也存在正常或事故情況下強(qiáng)電對(duì)弱電的干擾問(wèn)題，計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備內(nèi)部電路（TTL，CMOS）的閾值電壓一般不大于5V，這意味著只要大于5 V的電磁干擾脈沖電壓進(jìn)入計(jì)算機(jī)，就有可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)或指令錯(cuò)誤。
　　根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)低壓裝置的耐沖擊電壓*高僅為6 kV。當(dāng)微波塔遭直接雷擊時(shí)，假設(shè)流經(jīng)靠近低壓電氣裝置處接地裝置的雷電流為20kA，以及接地裝置的沖擊接地電阻甚至低至0.5 Ω，這時(shí)，在接地裝置上電位升高為10kV。由于共同接地，低壓電氣裝置接地的金屬外殼的電位比帶電體（相導(dǎo)體）也約高10kV。在這種情況下，在低壓電氣裝置絕緣較弱處將可能被擊穿而造成短路，損壞設(shè)備。

改善防雷保護(hù)的措施

　　a.對(duì)氧化鋅避雷器測(cè)試儀微波塔不高的站，通過(guò)調(diào)整獨(dú)立避雷針的位置或增加獨(dú)立避雷針，使微波塔處于獨(dú)立避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如：德州110kV東郊變電站，1994年9月改造為無(wú)人值班變電站，控制保護(hù)全部更換為微機(jī)型，同年10月通信部門在主控室西側(cè)立了一基微波塔，塔高24m，塔邊距主控室外墻不足2m，原建筑物沒(méi)有屏蔽、均壓、接地措施，微波塔接地也因周圍環(huán)境無(wú)法按SDJ7—79第70條引出。通信部門就近與主控室接地網(wǎng)兩點(diǎn)相連。我們發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題后，及時(shí)與有關(guān)部門協(xié)商，在距微波塔約10m處又立了一根35 m的獨(dú)立避雷針，拆除了微波塔作為接閃器的4m針尖，同時(shí)為了防止繞擊，對(duì)主控室采取了屏蔽、均壓、接地等措施。
　　b.對(duì)于由于條件所限必須立于多層建筑物頂上的微波塔，應(yīng)將微波塔接地引下線盡量遠(yuǎn)離主控室，同時(shí)對(duì)主控室加強(qiáng)防雷措施，即：接地、均壓、屏蔽、泄雷、隔離等，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程施工、驗(yàn)收，并定期檢查，專人負(fù)責(zé)。
　　c.對(duì)于有爭(zhēng)議的消雷器，沒(méi)有嘗試。如果導(dǎo)體消雷器真的能消雷，而不只是作為避雷針使用，那將是解決本文問(wèn)題的一個(gè)好辦法，對(duì)此我們將繼續(xù)考察，搜集有關(guān)工程實(shí)例。目前對(duì)半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷器的看法分歧較大，有待觀察。
　　自1993年開(kāi)展無(wú)人值班變電站改造以來(lái)，我局以一點(diǎn)多址小微波為主要通信手段。由于采取了較好的防雷措施，沒(méi)有發(fā)生雷擊引起的控制或保護(hù)裝置的誤動(dòng)和損壞事故，設(shè)備運(yùn)行良好。

結(jié)論

　　a.變電站改造后，主控室附近或屋頂增加了微波塔，使主控室的防雷環(huán)境惡化，不能滿足現(xiàn)行SDJ7—79要求。不要因?yàn)樽冸娬韭淅讬C(jī)會(huì)小或目前沒(méi)有遭受雷擊存在僥幸心理，必須認(rèn)真地逐條逐項(xiàng)地執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，采取防雷措施，消除隱患。在條件允許的情況下，優(yōu)先發(fā)展光纖通信，取代小微波。
　　b.微電子設(shè)備在系統(tǒng)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，其抗干擾能力有限，建議有關(guān)規(guī)程重視這方面的變化，例如：將SDJ7—79第67條“為保護(hù)其他設(shè)備而裝設(shè)的避雷針，不宜裝在獨(dú)立的主控室和35kV及以下的高壓屋內(nèi)配電裝置室的頂上”中的“不宜”改為“不應(yīng)”，增加其嚴(yán)格程度。

作者簡(jiǎn)介：盧勝杰，男，工程師，從事變電設(shè)計(jì)工作。
　　　　　盧勝敏，女，工程師，從事調(diào)度自動(dòng)化工作。
作者單位：盧勝杰　盧勝敏　山東德州電業(yè)局， 德州 253008
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