发电厂的雷电防护

发布时间：2019-05-30 09:41:10发布者：河北合众帮

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随着社会经济的发展，各行各业对电力的需求量越来越大，火力发电厂的作用显得尤为重要。为了保证电力资源供给的可靠性与安全性，应当对防雷工作予以高度关注，定期开展防雷检测工作，以免系统受到雷电的不良影响。

一、火力发电厂直击雷防护
火力发电厂主体建（构）筑物高度都较高，即火力塔最高点高度约为120 米，且大多数火力发电厂位于空旷地带，较孤立。火力发电厂建（构）筑物的高度加上所处特殊的环境，造成发电厂建（构）筑物在雷雨天气时极易遭受直击雷。国际电工委员会对防雷过电压保护的防护区域划分为：LPZ0区（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1区，LPZ2 区。
在金属塔架接地良好的情况下，火力发电厂建（构）筑物、塔的外部（包括舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于 LPZ0 区，这些部位是遭受直击雷（绕击雷）或不遭受直击雷但电磁场没有衰减的部位。建筑物内、机舱内、塔架内的设备应属于LPZ1 区，这其中包括电缆、发电机、齿轮箱等。塔架内电气柜中的设备，特别是屏蔽较好的弱电部分应属于LPZ2。对于现有火力发电厂的LPZ0 区防雷过电压保护装置进行分析后，在LPZ0 区，直击雷的防护仍采用富兰克林的引雷防护方法：利用自身的高度使雷云下的电场发生畸变，从而将雷电吸引，以自身代替被保护物受雷击，以达到保护防雷的目的。
根据火力塔发电机的使用性质及其重要性，参照《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010之规定，关于建筑物的防雷分类，可以将火力发电厂划分为二类防雷建筑。二类防雷建筑对应的滚球半径为 45米。首次雷击雷电流按150kA计算设计。如果被保护物自身的高度超过 45 米时，电厂建（构）筑物还会发生侧击，即发生雷电时。闪击可能绕过接闪装置击在建筑物侧方。由于火力发电塔身、烟囱等本身较高，出现侧击雷击概率相对较高。
二、火力发电厂等电位连接与接地系统
等电位连接的接地是防雷技术中重要的环节，没有合理而良好的等电位连接和接地装置就不能有效地防雷。《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 第 6. 3. 4 条规定：“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处作符合要求的等电位连接。发电厂区内各建（构）筑物及设备都应采用联合接地或共用接地系统。
三、火力发电厂发电屏蔽处理措施
屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 第 6. 3. 1 条规定：
1、所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起，并应与防雷装置相连。但第一类防雷建筑物的独立接闪器及其接地装置除外。
2、在需要保护的空间内，采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接，系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽或穿钢管敷设，外层屏蔽或钢管应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接。
3、分开的建筑物之间的连接线路，若无屏蔽层，线路应敷设在金属管、金属格栅或钢筋成格栅形的混凝土管道内。金属管、金属格栅或钢筋格栅从一端到另一端应是导电贯通，并应在两端分别连到建筑物的等电位连接带上；若有屏蔽层，屏蔽层的两端应连到建筑物的等电位连接带上。
4、对由金属物、金属框架或钢筋混凝土钢筋等自然构件构成建筑物或房间的格栅形大空间屏蔽，应将穿入大空间屏蔽的导电金属物就近与其做等电位连接。当必须采取架空敷设时，应采取防干扰措施。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和终端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
四、雷电波侵入的防护
1、汽水系统雷波侵入的防护。汽水系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。这些系统都是有电气设备、电子设备和控制系统组成，一旦有雷电感应会造成某一环节损坏，造成汽水系统事故严重影响发电。所以应在汽水系统各设备电源输入端加装符合电气设备参数的交流电源电涌保护器。在控制线路中加装适宜参数的485 控制型号的信号电涌保护器。一般有直流 1 2V、24V、48、110V等。
2、燃烧系统雷波侵入的防护。燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。这部分防护方法和汽水系统类似，都是在燃烧系统各设备电源输入端加装符合电气设备参数的交流电源电涌保护器。在控制线路中加装适宜参数的485 控制型号的信号电涌保护器。一般有直流 12V、24V、48、110V等。
3、发电系统雷波侵入的防护。发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电机组发出的强大的电流通过出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。这些电气设备的运行及控制几乎都是人工智能，一旦遭雷电感应雷击，损失严重。这些设备主要用到的电涌保护器：交流电源防护三相 380V、单相220V；控制线直流48V。接口485 控制型号电涌保护器，一般为 12V、24V、48、110V。火力发电的防雷其次还有，煤炭运输系统、烟灰排放系统、告警系统等，主要是电源和控制信号的防护。
五、发电厂各办公、生产建筑物的雷电防护
发电厂各办公、生产建筑物的雷电防护按《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010设计及施工即可。各办公、生产建筑物使用的信息系统机房、监控系统机房等的雷电防护按《建筑物电子信息系统防雷设计规范》GB50343-2012即可。
六、发电厂变电站的雷电防护
1 变电站的防雷保护
1.1 防直击雷保护
变电站的屋外配电装置应装设防直击雷保护装置，引下线处应
设集中接地装置并和接地网连接。变电站室外配电装置（包括母线廊道）应装设独立接闪针，独立接闪针不宜设于配电装置构或房顶。
独立接闪针宜设独立的接地装置，其冲击接地电阻不宜大于10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网相连。但其地下连接点至 35KV 及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的地中长度不应小于是 15m。独立接闪针（线）与被保护物之间应有一定距离，以免雷击针（线）时造成反击。在一般情况下独立接闪针的接地装置与变、配电所接地网间的地中距离不应小于3m。独立接闪针与配电装置带电部分、变、配电所电力设备以及构架接地部分间的空气中距离不应小于5m 。独立针应距道路 3m 以上，否则应铺砾石层（不小于15cm）或沥青路面（不小于5cm）,以保人身不受跨步电压的危害。
1.2 防雷电波侵入
因为雷击线路的机率远比直击雷击中发、变电站的机率为多,所以沿线路侵入发、变电站的雷电过电压行波是很常见的。因为线路绝缘水平要比变压器（或其他设备）的冲击试验电压高得多，所以发、变电站对进行波的保护十分重要，发、变电站所有的电气设备绝缘应当受到阀式避雷器的可靠保护。变、配电所的每段母线上和10（6）kV 的每路架空进、出线上，都应装设避雷器。对于 35KV 级以上的变电站（所），由电力部门实施雷电防护。
1.3、变压器雷电波侵入防护
变电所的电气设备中最重要、价值最昂贵、绝缘相对薄弱的就是变压器，因此，高压侧通常安装三只阀型避雷器，低压侧通常安装三只氧化锌避雷器。高压侧的三个避雷器应尽量靠近变压器，其接地端直接与变压器的金属外壳相连，以减小雷电电流在引线寄生电感上产生的压降。
2、变电站接地网的布置要求
依据《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065—2011要求，接地网的布置，应尽量使地面的电位分布均匀，以减小接触电压和跨步电压。人工接地网外缘应闭合，外缘各角应作成圆弧形，圆弧的半径不小于均压带直径的1/2，接地网内应敷设水平均压带，接地网的埋设深度不小于0.8m。为保证人身安全，经常有人出入的走道处，应沥青、绝缘水泥或鹅卵石。接地装置应采用热镀锌钢材，水平敷设的可采用热镀锌圆钢、扁钢。垂直敷设的可采用热镀锌角钢和钢管。腐蚀比较严重地区的接地装置采用铜质或铜覆钢材料，水平接地体可采用圆铜、扁铜、铜绞线、铜覆钢绞线等。

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