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雷电对电力自动化设备的干扰破坏

来源:机房360 作者:mopper 更新时间:2010-11-2 16:21:02

摘要:在电力系统中,对于强电设备的防雷措施比较完善,经验也比较丰富,但是对于弱电设备(如通信设备、自动化设备、计算机及网络设备、弱电电源设备等)的防雷却显得很薄弱,每年各种弱电设备因雷击而遭受破坏的事例屡见不鲜。随着电力系统现代化、信息化进程的发展,弱电系统在整个电力系统中已占据举足轻重的地位,因此如何保护弱电系统免遭损害也越来越引起了各方面的高度重视。

  在电力系统中,对于强电设备的防雷措施比较完善,经验也比较丰富,但是对于弱电设备(如通信设备、自动化设备、计算机及网络设备、弱电电源设备等)的防雷却显得很薄弱,每年各种弱电设备因雷击而遭受破坏的事例屡见不鲜。随着电力系统现代化、信息化进程的发展,弱电系统在整个电力系统中已占据举足轻重的地位,因此如何保护弱电系统免遭损害也越来越引起了各方面的高度重视。
  
  随着现代电子技术的不断发展,大量精密电子设备的使用及联网,使安装在弱电系统中的设备,经受着电源质量不良(如电源谐波放大、开关电磁脉冲)、直击雷、感应雷、工业操作瞬问过电压、零电位漂移等浪涌和过电压的侵袭,经常会受到各种过电压、过电流的危害。由于一些电子设备工作电压仅几伏,传递信息电流也很小,对外界的干扰极其敏感,而雷电的电压可高达数100万伏特,瞬间电流可高达数10万安培,因此,具有极大的破坏性。避雷针能防止直接雷击,但不能阻止感应雷击过电压、操作过电压、零电位漂移过电压及因这些过电压在泄放电流时在其周围所产生的很强的感应电压,而这些过电压却是破坏大量电子设备的主要危险源头。雷电造成的危害是无孔不入的。尤其对计算机网络系统的危害更大。据研究当磁场强度Bm≥O.07x1O-4T时,无屏蔽的计算机会发生暂时性失效或误动作;当Bm≥2.4x1O-4T时,计算机元件会发生永久性损坏。而雷电电流周围出现的瞬变电磁场强度往往超过2.4x1O-4T。因此,有效地防止雷电对弱电系统设备所产生的危害,是保证弱电系统设备安全、稳定运行的重要前提。
    
  雷电对电力自动化设备的干扰和破坏
  
  对于低压电子设备而言,雷电是主要的干扰源之一。雷击建筑物上的防雷装置时,一方面将导致建筑物内地电位的升高:另一方面雷电流对二次电缆和设备产生强电磁干扰,导致设备损坏或数据传输的混乱。雷击时室内工作人员的人身安全也将受到严重威胁。雷击建筑物上防雷装置时产生的干扰,主要来自
  
  ①雷电放电主通道产生的电磁干扰;
  
  ②雷击建筑物时在建筑物雷电保护系统(如避雷带等)或建筑物本身钢筋结构上流过的雷电流对室内的干扰。前者干扰体现于电磁场,后者除电磁感应外,还易引起地电位分布不均,造成电位差。变电站中,在发生操作或接地故障时,所产生的入地电流和电弧会引起电磁辐射。雷击时,雷电流同工频接地短路电流相比,其幅值高,上升快,因而辐射更强烈。资料表明,雷电波产生的电磁波脉冲(EMP)强度极高,电场强度可达lO5V/m,磁场强度可达260A/m,对附近设备,特别是计算机等弱电设备,可引起电路性能恶化和部分元件烧毁。
  
  在老式变电站中,往往采用共地接地方式,即计算机和变电站接地共同使用一个地网的接地方式。优点是有同一个基准电位,在发生故障时,整个地网的电位同时抬高,不会在计算机上造成较大的电位差,有利于人身和设备的安全。但是,共地式也存在正常或事故情况下强电对弱电的干扰问题,计算机等弱电设备内部电路(TTL,CMOS)的闽值电压一般不大于5V,这意味着只要大于5V的电磁干扰脉冲电压进入计算机,就有可能导致计算机的数据或指令错误。
  
  根据IEC标准,室内低压装置的耐冲击电压最高仅为6kV。当微波塔遭直接雷击时,假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20础、,以及接地装置的冲击接地电阻甚至低至0.5Ω,这时,在接地装置上电位升高为1OkV。由于共同接地,低压电气装置接地的金属外壳的电位比带电体也约高1OkV。在这种情况下,在低压电气装置绝缘较弱处将可能被击穿而造成短路,损坏设备。

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