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火力发电厂防雷及浪涌防护解决方案
日期：2024-04-19 15:22
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摘要： 前言
火力发电厂的辅机马达、通信系统、mis系统、DCS系统是对雷电分敏感的弱电子设备，特别是DCS系统如果出现故障，会严重影响发电厂的正常生产。历年造成数百亿美元损失和国内大停电*初的起因就是雷击。由于有了这样深刻的经验教训，我国电力系统对雷电浪涌防护更加关注了，电力系统相关部门也正在采取更完善浪涌防护措施。
雷电对电气设备的影响，主要由以下三个方面造成：
1.直击雷
直击雷电压峰值可达5000kv，具有极大的破坏力。 如直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
1)．巨大的雷电流...
前言
火力发电厂的辅机马达、通信系统、mis系统、DCS系统是对雷电分敏感的弱电子设备，特别是DCS系统如果出现故障，会严重影响发电厂的正常生产。历年造成数百亿美元损失和国内大停电*初的起因就是雷击。由于有了这样深刻的经验教训，我国电力系统对雷电浪涌防护更加关注了，电力系统相关部门也正在采取更完善浪涌防护措施。
雷电对电气设备的影响，主要由以下三个方面造成：
1.直击雷
直击雷电压峰值可达5000kv，具有极大的破坏力。 如直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
1)．巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，被雷击的设备或线路上可能承载巨大的雷电流的冲击。
2)．雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的电磁脉冲电压。
3)．雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成电器元件烧毁或爆炸事故。
2.传导雷
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由电源线路和通信线路传至室内，损坏电气设备。
3.感应雷
一次雷击后反射在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50kv。
瞬态过压过流浪涌
瞬态过压现象的发生是指微秒至毫微秒之内产生的尖峰冲击电压 。这种尖峰冲击电压幅值有时会非常高，既可能发生在电源系统中，也可能发生在信号系统中。瞬态过压进入低压电子系统的时候，能使电子电路产生故障或损坏，造成电子设备发生的误动作，平均有一半是瞬态过压造成的，损失难以估量。造成的损失可分为4个层次：
●每次冲击造成电子设备元器件的损伤，使其工作寿命缩短；
●多次冲击后导致设备损坏，而更换和维护设备需要人力、物力；
●因设备故障导致业务停顿造成各类损失；
●因业务突然停顿造成的信誉等不可估量的间接损失，如火电厂的停机，控制系统的数据丢失等。
●雷电侵入波：金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，导致高电位差使辅机马达等设备损坏起火爆炸。
●雷电感应 ：当雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场，处在电磁场中的DCS系统和计算机设备以及线路会感应出较大的电动势，产生的电磁脉冲以致损坏、损毁。
●地电位反击 ：雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流导入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压 ，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击 ，这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造**身伤害或火灾爆炸事故。
●大型用电设备开启或关闭时，电网电压瞬变波动所产生的浪涌对大型发电机组采用了复杂的计算机监控DCS和**保护系统的损坏。
●火力发电厂厂用电系统工作电源切换到备用电源，机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换过程中，所产生的浪涌影响或破坏热控传感设备以及DCS系统的**性。
●输电公网的电力浪涌对火电厂精密设备的影响损害。
雷击浪涌对电厂设备的危害
●雷电侵入波：金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，导致高电位差使辅机马达等设备损坏起火爆炸。
●雷电感应 ：当雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场，处在电磁场中的DCS系统和计算机设备以及线路会感应出较大的电动势，产生的电磁脉冲以致损坏、损毁。
●地电位反击 ：雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流导入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压 ，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击 ，这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造**身伤害或火灾爆炸事故。
●大型用电设备开启或关闭时，电网电压瞬变波动所产生的浪涌对大型发电机组采用了复杂的计算机监控DCS和**保护系统的损坏。
●火力发电厂厂用电系统工作电源切换到备用电源，机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换过程中，所产生的浪涌影响或破坏热控传感设备以及DCS系统的**性。
●输电公网的电力浪涌对火电厂精密设备的影响损害。
外部防雷系统
外部防雷系统由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成。主要作用是为了保护建筑物免受雷击，通过避雷针为雷电流提供快速可靠的泄放入地途径。如果雷击在没有可靠泄放入地通道的物体上，雷电流的高压效应、高热效应、机械效应、静电感应、电磁感应、反击等均会产生极大的破坏力。
1.避雷针（或避雷带、避雷网）的保护范围
2.避雷引下线 常规的避雷引下线是具有一定截面积的元钢、角钢、和多股铜芯线等。雷电冲击电流流经避雷引下线时，引下线周围会产生强磁场。
3.接地系统。
内部防雷系统
内部防雷系统包括屏蔽、等电位、限幅、金属导体的布置、接地等措施。在一个完善的内部防雷系统中，这些措施是不可或缺的，它们从各方面对产生瞬态过压的耦合机制起防护作用，还有现代低压电源主要的限幅设备———瞬态过压保护器（又称浪涌抑制器）
雷电流的冲击可达几十至上百kA，这时候要从两方面来衡量防雷器的性能。一方面防雷器的*大耐冲击电流能否满足要求，如果浪涌抑制器的*大耐冲击电流小于实际进入线路的雷电的冲击电流，则浪涌抑制器本身会被损坏。在这里的分级保护概念无疑是一个*好的解决方案，举例来说假如来波是50kA、8／20us时，可以肯定所有的同类浪涌抑制器（假设浪涌抑制器的*大耐冲击电流大于50kA）残压会在1500V以上（通讯设备输入电压模块一般承受瞬间冲击电压可达1000V），就会导致受保护设备的损坏。这时就应再加装**级浪涌抑制器将级的残压再次钳位转换至**电压范围。
现有浪涌设备存在的不足
●避雷器对二次雷、感应雷和地电位反击雷防护能力弱。
●现有电源系统电泳防雷器SPD多为欧标产品。
●单级保护，残压高。
●过流防护能力低，一般不超过150KA。
●采用单模设计，可靠性低。
●实行差模或共模保护，不能阻止电涌所有的传播通道。
●不具备防护电气内部产生的浪涌，不能净化用电环境。
●单抑制元件保护设计
●响应速度慢，一般大于5纳秒
●通常仅为：
√空气管
√热熔断压敏电阻
●抑制元件的可更换设计
●说明本身就是耗品
●设备损坏率高，更换频繁
●单个熔断器，或没有
●产品质保期仅为一到两年。
普通模块式SDP仅4个MOV，KYDY电涌吸收器高达80个MOV；
2低残压
多级防护机制，彻底消解LEMP，残压可达0V；
的正旋波ORN跟踪算法，**消除电涌、噪音过滤电力污染；
基于频率变化的补偿式滤波技术；
3免维护
****的化学封装技术，优异的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
长达10年的更换承诺，解除客户的后顾之忧！
4保护功能强大
真正的10模（全模）保护，阻断电涌所有可能通路，洁净用电环境；
过流保护能力从20KA-1000KA，*大工作电压高达690V；
5适用于特殊工业场所
外壳采用NEMA 4标准，防水、防潮、防火、防爆、防静电；
DCS系统雷电及浪涌防护
浪涌、电磁脉冲80%来自系统内部，仅20%来自外部雷电、突发性断电或来电等等……。
DCS系统控制线路的防雷主要采用2级防雷措施，一是电源浪涌防雷保护，二是安装内部浪涌抑制保护器。
级电源浪涌防雷器
在机房总配两路输入配电母线控制开关的次极出线端上安装SPD电源防雷浪涌保护器，从三相电源进线侧引线连接KYDY-120KA/400V，前面可串联加装空气开关，安装在主配电柜里面。
**级内部线路浪涌保护
所有的控制线路应采用屏蔽电缆；对于穿越不同防雷分区的控制线路在两端安装测量控制系统浪涌抑制保护器。浪涌抑制保护器的选择根据线路的工作电压、电流选择相对应的浪涌保护器。
辅机电机浪涌防护
火电厂中的各类辅机设备中，风机水泵类设备占了绝大部分,高压大容量交流笼型异步电动机的使用非常广泛,交流电机的直接起动(尤其是高压电机)会产生巨大的电流冲击 ,浪涌的存在直接起动而造成的电动机烧毁和转子断条事故屡屡发生，给机组的**经济运行造成很大的威胁。同时大量在电机上使用变频器又会产生电路内部浪涌，如果在雷击的危害下对于延长电动机的使用寿命，减少对电网的冲击，保证机组正常运行是非常必要的。
电路切换浪涌防雷保护
火力发电厂的辅机马达、通信系统、mis系统、DCS系统是对雷电分敏感的弱电子设备，特别是DCS系统如果出现故障，会严重影响发电厂的正常生产。历年造成数百亿美元损失和国内大停电*初的起因就是雷击。由于有了这样深刻的经验教训，我国电力系统对雷电浪涌防护更加关注了，电力系统相关部门也正在采取更完善浪涌防护措施。
雷电对电气设备的影响，主要由以下三个方面造成：
1.直击雷
直击雷电压峰值可达5000kv，具有极大的破坏力。 如直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
1)．巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，被雷击的设备或线路上可能承载巨大的雷电流的冲击。
2)．雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的电磁脉冲电压。
3)．雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成电器元件烧毁或爆炸事故。
2.传导雷
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由电源线路和通信线路传至室内，损坏电气设备。
3.感应雷
一次雷击后反射在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50kv。
瞬态过压过流浪涌
瞬态过压现象的发生是指微秒至毫微秒之内产生的尖峰冲击电压 。这种尖峰冲击电压幅值有时会非常高，既可能发生在电源系统中，也可能发生在信号系统中。瞬态过压进入低压电子系统的时候，能使电子电路产生故障或损坏，造成电子设备发生的误动作，平均有一半是瞬态过压造成的，损失难以估量。造成的损失可分为4个层次：
●每次冲击造成电子设备元器件的损伤，使其工作寿命缩短；
●多次冲击后导致设备损坏，而更换和维护设备需要人力、物力；
●因设备故障导致业务停顿造成各类损失；
●因业务突然停顿造成的信誉等不可估量的间接损失，如火电厂的停机，控制系统的数据丢失等。
●雷电侵入波：金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，导致高电位差使辅机马达等设备损坏起火爆炸。
●雷电感应 ：当雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场，处在电磁场中的DCS系统和计算机设备以及线路会感应出较大的电动势，产生的电磁脉冲以致损坏、损毁。
●地电位反击 ：雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流导入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压 ，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击 ，这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造**身伤害或火灾爆炸事故。
●大型用电设备开启或关闭时，电网电压瞬变波动所产生的浪涌对大型发电机组采用了复杂的计算机监控DCS和**保护系统的损坏。
●火力发电厂厂用电系统工作电源切换到备用电源，机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换过程中，所产生的浪涌影响或破坏热控传感设备以及DCS系统的**性。
●输电公网的电力浪涌对火电厂精密设备的影响损害。
雷击浪涌对电厂设备的危害
●雷电侵入波：金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，导致高电位差使辅机马达等设备损坏起火爆炸。
●雷电感应 ：当雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场，处在电磁场中的DCS系统和计算机设备以及线路会感应出较大的电动势，产生的电磁脉冲以致损坏、损毁。
●地电位反击 ：雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流导入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压 ，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击 ，这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造**身伤害或火灾爆炸事故。
●大型用电设备开启或关闭时，电网电压瞬变波动所产生的浪涌对大型发电机组采用了复杂的计算机监控DCS和**保护系统的损坏。
●火力发电厂厂用电系统工作电源切换到备用电源，机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换过程中，所产生的浪涌影响或破坏热控传感设备以及DCS系统的**性。
●输电公网的电力浪涌对火电厂精密设备的影响损害。
外部防雷系统由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成。主要作用是为了保护建筑物免受雷击，通过避雷针为雷电流提供快速可靠的泄放入地途径。如果雷击在没有可靠泄放入地通道的物体上，雷电流的高压效应、高热效应、机械效应、静电感应、电磁感应、反击等均会产生极大的破坏力。
1.避雷针（或避雷带、避雷网）的保护范围
2.避雷引下线 常规的避雷引下线是具有一定截面积的元钢、角钢、和多股铜芯线等。雷电冲击电流流经避雷引下线时，引下线周围会产生强磁场。
3.接地系统。
内部防雷系统
内部防雷系统包括屏蔽、等电位、限幅、金属导体的布置、接地等措施。在一个完善的内部防雷系统中，这些措施是不可或缺的，它们从各方面对产生瞬态过压的耦合机制起防护作用，还有现代低压电源主要的限幅设备———瞬态过压保护器（又称浪涌抑制器）
雷电流的冲击可达几十至上百kA，这时候要从两方面来衡量防雷器的性能。一方面防雷器的*大耐冲击电流能否满足要求，如果浪涌抑制器的*大耐冲击电流小于实际进入线路的雷电的冲击电流，则浪涌抑制器本身会被损坏。在这里的分级保护概念无疑是一个*好的解决方案，举例来说假如来波是50kA、8／20us时，可以肯定所有的同类浪涌抑制器（假设浪涌抑制器的*大耐冲击电流大于50kA）残压会在1500V以上（通讯设备输入电压模块一般承受瞬间冲击电压可达1000V），就会导致受保护设备的损坏。这时就应再加装**级浪涌抑制器将级的残压再次钳位转换至**电压范围。
现有浪涌设备存在的不足
●避雷器对二次雷、感应雷和地电位反击雷防护能力弱。
●现有电源系统电泳防雷器SPD多为欧标产品。
●单级保护，残压高。
●过流防护能力低，一般不超过150KA。
●采用单模设计，可靠性低。
●实行差模或共模保护，不能阻止电涌所有的传播通道。
●不具备防护电气内部产生的浪涌，不能净化用电环境。
●单抑制元件保护设计
●响应速度慢，一般大于5纳秒
●通常仅为：
√空气管
√热熔断压敏电阻
●抑制元件的可更换设计
●说明本身就是耗品
●设备损坏率高，更换频繁
●单个熔断器，或没有
●产品质保期仅为一到两年。
KYDY电涌吸收器**可靠，实力说话
1大通流
纳妙级反应速度，泄流效率高；普通模块式SDP仅4个MOV，KYDY电涌吸收器高达80个MOV；
2低残压
多级防护机制，彻底消解LEMP，残压可达0V；
的正旋波ORN跟踪算法，**消除电涌、噪音过滤电力污染；
基于频率变化的补偿式滤波技术；
3免维护
****的化学封装技术，优异的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
长达10年的更换承诺，解除客户的后顾之忧！
4保护功能强大
真正的10模（全模）保护，阻断电涌所有可能通路，洁净用电环境；
过流保护能力从20KA-1000KA，*大工作电压高达690V；
5适用于特殊工业场所
外壳采用NEMA 4标准，防水、防潮、防火、防爆、防静电；
KYDY电涌吸收器特点：
火电厂防雷及浪涌保护的重点：多级防护机制，彻底消解LEMP，残压可达0V；
响应速度小于0.5纳秒，快速吸收电涌和雷击电涌；
*大过流防护能力高达1000KA，远高于LEMP电气指标；
的滤波ORN跟踪算法，**消除电涌、噪音过滤电力污染；
****的化学封装技术，优异的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
混合多元及热、电双保险熔断设计，造就数年免维护的**品质；
真正的10模（全模）保护，阻断电涌所有可能通路，洁净用电环境；
外壳采用NEMA 4标准，防水、防火、防爆、防静电；
长达10年的更换承诺，解除客户的后顾之忧；
DCS系统雷电及浪涌防护
浪涌、电磁脉冲80%来自系统内部，仅20%来自外部雷电、突发性断电或来电等等……。
DCS系统控制线路的防雷主要采用2级防雷措施，一是电源浪涌防雷保护，二是安装内部浪涌抑制保护器。
级电源浪涌防雷器
在机房总配两路输入配电母线控制开关的次极出线端上安装SPD电源防雷浪涌保护器，从三相电源进线侧引线连接KYDY-120KA/400V，前面可串联加装空气开关，安装在主配电柜里面。
**级内部线路浪涌保护
所有的控制线路应采用屏蔽电缆；对于穿越不同防雷分区的控制线路在两端安装测量控制系统浪涌抑制保护器。浪涌抑制保护器的选择根据线路的工作电压、电流选择相对应的浪涌保护器。
辅机电机浪涌防护
火电厂中的各类辅机设备中，风机水泵类设备占了绝大部分,高压大容量交流笼型异步电动机的使用非常广泛,交流电机的直接起动(尤其是高压电机)会产生巨大的电流冲击 ,浪涌的存在直接起动而造成的电动机烧毁和转子断条事故屡屡发生，给机组的**经济运行造成很大的威胁。同时大量在电机上使用变频器又会产生电路内部浪涌，如果在雷击的危害下对于延长电动机的使用寿命，减少对电网的冲击，保证机组正常运行是非常必要的。
电路切换浪涌防雷保护
