水利工程電氣自動化系統探討

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摘要：為優化水利工程電氣自動化系統，避免其受到電壓和電流影響而發生雷擊現象，降低故障幾率，提出了屏蔽與等電位的防雷措施，配電部分的防雷措施，信號系統與天線反饋部分的防雷措施，計算機系統和構筑物的防雷措施，采取科學有效的方法，消除安全隱患，保障控制系統、通信系統和監測系統穩定運行，實現水利系統的自動化和智能化發展，為水利工程電氣自動化系統防雷建設提供參考。

關鍵詞：水利工程；電氣自動化；防雷措施

電氣自動化系統在促進水利工程安全運行中發揮著重要作用，在看到其作用的同時，也要對其存在的安全隱患進行深入分析，制定科學有效的措施，解決其中的問題。1960年以前，我國電力系統的單機容量不超過10萬千瓦，總容量在幾百萬千瓦左右。19601970年，電力系統規模已經發展到幾千萬千瓦，單機容量已超過幾十萬千瓦，并形成各個區域間的聯網，其在系統穩定、綜合自動化和經濟調度方面提出了新的需求。19801990年，20萬kW以上的大型火力發電機組開始采用實時安全監控和自動起停全過程閉環控制，在電網監測中應用了功能齊全的整套計算機軟硬件系統，實時監控系統（SCADA）可實時監測電網運行狀態，電廠綜合自動化的計算機監控、大壩監測和水力發電站的水庫調度開始得到推廣。電氣自動化系統主要由控制系統、通信系統和監測系統等組成，這些組成系統極易受到電壓和電流的影響，容易發生雷擊現象。故此，對水利工程電氣自動化系統的防雷措施進行深入研究，具有重要意義。

1屏蔽與等電位的防雷措施

屏蔽電纜是屏蔽與等電位防雷中常用的材料，為了最大限度發揮此材料的性能，控制室地面需要鋪設紫銅排，形成一個閉環、接地的匯流母排。遙控是把監控中心的調節和控制信號輸送到位于電站的接收端，并對控制對象實施控制過程。遙信是把電站的開關量輸送到監測中心的接收端，對開關量數據進行顯示的過程。遙測是把電站的模擬量通過變換輸送到位于監測中心的接收端，對模擬量數據進行顯示的過程。遠動裝置主要由存儲程序式邏輯裝置和布線邏輯式遠動裝置組成，前者是一種利用計算機語言邏輯的遠動裝置，后者是以固定接線方式及硬件邏輯電路實現遠動裝置功能。配電箱外殼、電源接地線需要與匯流母排連接起來，連接過程中使用的銅芯線要控制在4～10mm2。

2配電部分的防雷措施

配電線路是整個自動化系統的重要組成部分。目前，對于配電部分的防雷主要是通過瞬態過電壓保護器實現的，這種防雷措施也被稱為三級浪涌電壓保護器。實踐表明，這種防雷措施具有很強的效果。瞬態過電壓保護器的三級保護依次為：一是第一級，分布于配電線路進線柜斷路器后方，這些線路具有良好的強電壓泄放功能，這種保護器還具有很強的雷通量，可對不同的負載實現分流目的，電壓比啟動電壓高2􀆰5倍［1］。二是與第一級一樣采用對地并聯方式，通過對地并聯，有效將第一級殘壓及其他電器設備產生的電壓分流出去，預防電磁設備損壞。三是采用對地并聯方式，實現釋放殘壓、抗過壓干擾保護的目的。除此之外，在具體配電防雷中，可以通過壓敏電阻或瞬態電壓抑制器等方式，構建有效的防雷體系，實現多層次的削弱作用。

3信號系統與天線反饋部分的防雷措施

目前，水利工程自動化系統信號線通常采用特制的屏蔽線，鋪設采用穿管方式。需要注意的是，盡管管道過電時的電壓在1～2kV，處于安全范圍內，但是如果雷電對計算機通信端口造成損害，此時的電壓值就會遠遠大于電壓安全標準，對整個自動化系統造成嚴重危害。在進行信號系統與天線反饋部分防雷時，電力技術人員要始終以計算機通信交換過程中的實時頻率作為防雷依據，選擇合理有效的避雷器。專用信號避雷器是信號系統與天線反饋部分防雷措施中最為常用的避雷器，其三級浪涌保護器可以實現電流排放目的，能夠保證本身輸出的電流處于安全范圍內。天線反饋部分采用三級浪涌保護器，可以對雷電波形成分流作用，對有用信號和雷電流進行分離，快速實現雷電流的地下排出。

4其他部分的防雷措施

在電氣自動化系統防雷過程中，要始終明確和貫徹防雷的基本原則，要將雷電產生的電流安全引入到地下，保證整個自動化系統的安全性。防雷工作的關鍵是接地，其他部分防雷主要是指計算機系統和構筑物。計算機系統防雷措施。計算機用電系統較為復雜，節電系統較多，其主要有以下幾種：a．工作接地。通常情況下，電阻不大于4Ω；b．安全保護接地。電阻不大于4Ω；c．直流工作接地。信號屏蔽接地電阻與邏輯接地電阻均不大于2Ω；d．若上述情況沒有被明確區分，則可以選用聯合接地方式，并保證接地電阻小于2Ω［2］。構筑物防雷措施。構筑物防雷需要關注的因素較多，常用的防雷措施主要有消雷器、避雷針和避雷帶。在進行計算機系統和構筑物防雷工作時，要分開設置三大接地網。一方面是因為在修建建筑物時，可能沒有對弱點設備進行充分考量，導致后期使用過程中極易出現雷電反應，設備會出現諸多安全隱患，因而需要分開設置；另一方面，用電情況復雜時，電流會發生變化，此時如果采用聯合接地方式，不但無法實現防雷目的，還會造成反擊結果［3－6］。

5結語

電氣自動化系統促進了水利工程的發展，其自動化和智能化發展趨勢使水利工程運行更加快捷有效。但是，設備愈加智能和自動，其發生故障的幾率也就愈大。通過分析幾種不同情況下的防雷情況，提出具有針對性的防雷措施［7－8］，為水利工程電氣自動化系統防雷建設提供參考。

參考文獻：

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作者：焦丹丹 王陽 那宏壯 李大尉 單位：黑龍江省科學院高技術研究院