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火力發電廠防雷及浪湧防護解決方案
日期：2025-05-01 01:33
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摘要： 前言
火力發電廠的輔機馬達、通信係統、mis係統、DCS係統是對雷電分敏感的弱電子設備，特彆是DCS係統如果出現故障，會嚴重影響發電廠的正常生產。曆年造成數百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由於有了這樣深刻的經驗教訓，我國電力係統對雷電浪湧防護更加關注了，電力係統相關部門也正在采取更完善浪湧防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方麵造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流...
前言
火力發電廠的輔機馬達、通信係統、mis係統、DCS係統是對雷電分敏感的弱電子設備，特彆是DCS係統如果出現故障，會嚴重影響發電廠的正常生產。曆年造成數百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由於有了這樣深刻的經驗教訓，我國電力係統對雷電浪湧防護更加關注了，電力係統相關部門也正在采取更完善浪湧防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方麵造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流在數微秒時間內流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，被雷擊的設備或線路上可能承載巨大的雷電流的衝擊。
2)．雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的電磁脈衝電壓。
3)．雷電流流經電氣設備產生極高的熱量，造成電器元件燒毀或爆炸事故。
2.傳導雷
遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由電源線路和通信線路傳至室內，損壞電氣設備。
3.感應雷
一次雷擊後反射在電源線和信號線上感應極高的脈衝電壓，峰值可達50kv。
瞬態過壓過流浪湧
瞬態過壓現象的發生是指微秒至毫微秒之內產生的尖峰衝擊電壓 。這種尖峰衝擊電壓幅值有時會非常高，既可能發生在電源係統中，也可能發生在信號係統中。瞬態過壓進入低壓電子係統的時候，能使電子電路產生故障或損壞，造成電子設備發生的誤動作，平均有一半是瞬態過壓造成的，損失難以估量。造成的損失可分為4個層次：
●每次衝擊造成電子設備元器件的損傷，使其工作壽命縮短；
●多次衝擊後導致設備損壞，而更換和維護設備需要人力、物力；
●因設備故障導致業務停頓造成各類損失；
●因業務突然停頓造成的信譽等不可估量的間接損失，如火電廠的停機，控製係統的數據丟失等。
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS係統和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈衝以致損壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又冇與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造**身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網電壓瞬變波動所產生的浪湧對大型發電機組采用了複雜的計算機監控DCS和**保護係統的損壞。
●火力發電廠廠用電係統工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪湧影響或破壞熱控傳感設備以及DCS係統的**性。
●輸電公網的電力浪湧對火電廠精密設備的影響損害。
雷擊浪湧對電廠設備的危害
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS係統和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈衝以致損壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又冇與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造**身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網電壓瞬變波動所產生的浪湧對大型發電機組采用了複雜的計算機監控DCS和**保護係統的損壞。
●火力發電廠廠用電係統工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪湧影響或破壞熱控傳感設備以及DCS係統的**性。
●輸電公網的電力浪湧對火電廠精密設備的影響損害。
外部防雷係統
外部防雷係統由避雷針（或避雷帶、避雷網）、引下線和接地係統構成。主要作用是為了保護建築物免受雷擊，通過避雷針為雷電流提供快速可靠的泄放入地途徑。如果雷擊在冇有可靠泄放入地通道的物體上，雷電流的高壓效應、高熱效應、機械效應、靜電感應、電磁感應、反擊等均會產生極大的破壞力。
1.避雷針（或避雷帶、避雷網）的保護範圍
2.避雷引下線 常規的避雷引下線是具有一定截麵積的元鋼、角鋼、和多股銅芯線等。雷電衝擊電流流經避雷引下線時，引下線周圍會產生強磁場。
3.接地係統。
內部防雷係統
內部防雷係統包括屏蔽、等電位、限幅、金屬導體的布置、接地等措施。在一個完善的內部防雷係統中，這些措施是不可或缺的，它們從各方麵對產生瞬態過壓的耦合機製起防護作用，還有現代低壓電源主要的限幅設備———瞬態過壓保護器（又稱浪湧抑製器）
雷電流的衝擊可達幾十至上百kA，這時候要從兩方麵來衡量防雷器的性能。一方麵防雷器的*大耐衝擊電流能否滿足要求，如果浪湧抑製器的*大耐衝擊電流小於實際進入線路的雷電的衝擊電流，則浪湧抑製器本身會被損壞。在這裡的分級保護概念無疑是一個*好的解決方案，舉例來說假如來波是50kA、8／20us時，可以肯定所有的同類浪湧抑製器（假設浪湧抑製器的*大耐衝擊電流大於50kA）殘壓會在1500V以上（通訊設備輸入電壓模塊一般承受瞬間衝擊電壓可達1000V），就會導致受保護設備的損壞。這時就應再加裝**級浪湧抑製器將級的殘壓再次鉗位轉換至**電壓範圍。
現有浪湧設備存在的不足
●避雷器對二次雷、感應雷和地電位反擊雷防護能力弱。
●現有電源係統電泳防雷器SPD多為歐標產品。
●單級保護，殘壓高。
●過流防護能力低，一般不超過150KA。
●采用單模設計，可靠性低。
●實行差模或共模保護，不能阻止電湧所有的傳播通道。
●不具備防護電氣內部產生的浪湧，不能淨化用電環境。
●單抑製元件保護設計
●響應速度慢，一般大於5納秒
●通常僅為：
√空氣管
√熱熔斷壓敏電阻
●抑製元件的可更換設計
●說明本身就是耗品
●設備損壞率高，更換頻繁
●單個熔斷器，或冇有
●產品質保期僅為一到兩年。
普通模塊式SDP僅4個MOV，KYDY電湧吸收器高達80個MOV；
2低殘壓
多級防護機製，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
的正旋波ORN跟蹤算法，**消除電湧、噪音過濾電力汙染；
基於頻率變化的補償式濾波技術；
3免維護
****的化學封裝技術，優異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
長達10年的更換承諾，解除客戶的後顧之憂！
4保護功能強大
真正的10模（全模）保護，阻斷電湧所有可能通路，潔淨用電環境；
過流保護能力從20KA-1000KA，*大工作電壓高達690V；
5適用於特殊工業場所
外殼采用NEMA 4標準，防水、防潮、防火、防爆、防靜電；
DCS係統雷電及浪湧防護
浪湧、電磁脈衝80%來自係統內部，僅20%來自外部雷電、突發性斷電或來電等等……。
DCS係統控製線路的防雷主要采用2級防雷措施，一是電源浪湧防雷保護，二是安裝內部浪湧抑製保護器。
級電源浪湧防雷器
在機房總配兩路輸入配電母線控製開關的次極出線端上安裝SPD電源防雷浪湧保護器，從三相電源進線側引線連接KYDY-120KA/400V，前麵可串聯加裝空氣開關，安裝在主配電櫃裡麵。
**級內部線路浪湧保護
所有的控製線路應采用屏蔽電纜；對於穿越不同防雷分區的控製線路在兩端安裝測量控製係統浪湧抑製保護器。浪湧抑製保護器的選擇根據線路的工作電壓、電流選擇相對應的浪湧保護器。
輔機電機浪湧防護
火電廠中的各類輔機設備中，風機水泵類設備占了絕大部分,高壓大容量交流籠型異步電動機的使用非常廣泛,交流電機的直接起動(尤其是高壓電機)會產生巨大的電流衝擊 ,浪湧的存在直接起動而造成的電動機燒毀和轉子斷條事故屢屢發生，給機組的**經濟運行造成很大的威脅。同時大量在電機上使用變頻器又會產生電路內部浪湧，如果在雷擊的危害下對於延長電動機的使用壽命，減少對電網的衝擊，保證機組正常運行是非常必要的。
電路切換浪湧防雷保護
火力發電廠的輔機馬達、通信係統、mis係統、DCS係統是對雷電分敏感的弱電子設備，特彆是DCS係統如果出現故障，會嚴重影響發電廠的正常生產。曆年造成數百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由於有了這樣深刻的經驗教訓，我國電力係統對雷電浪湧防護更加關注了，電力係統相關部門也正在采取更完善浪湧防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方麵造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流在數微秒時間內流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，被雷擊的設備或線路上可能承載巨大的雷電流的衝擊。
2)．雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的電磁脈衝電壓。
3)．雷電流流經電氣設備產生極高的熱量，造成電器元件燒毀或爆炸事故。
2.傳導雷
遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由電源線路和通信線路傳至室內，損壞電氣設備。
3.感應雷
一次雷擊後反射在電源線和信號線上感應極高的脈衝電壓，峰值可達50kv。
瞬態過壓過流浪湧
瞬態過壓現象的發生是指微秒至毫微秒之內產生的尖峰衝擊電壓 。這種尖峰衝擊電壓幅值有時會非常高，既可能發生在電源係統中，也可能發生在信號係統中。瞬態過壓進入低壓電子係統的時候，能使電子電路產生故障或損壞，造成電子設備發生的誤動作，平均有一半是瞬態過壓造成的，損失難以估量。造成的損失可分為4個層次：
●每次衝擊造成電子設備元器件的損傷，使其工作壽命縮短；
●多次衝擊後導致設備損壞，而更換和維護設備需要人力、物力；
●因設備故障導致業務停頓造成各類損失；
●因業務突然停頓造成的信譽等不可估量的間接損失，如火電廠的停機，控製係統的數據丟失等。
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS係統和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈衝以致損壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又冇與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造**身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網電壓瞬變波動所產生的浪湧對大型發電機組采用了複雜的計算機監控DCS和**保護係統的損壞。
●火力發電廠廠用電係統工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪湧影響或破壞熱控傳感設備以及DCS係統的**性。
●輸電公網的電力浪湧對火電廠精密設備的影響損害。
雷擊浪湧對電廠設備的危害
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS係統和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈衝以致損壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又冇與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造**身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網電壓瞬變波動所產生的浪湧對大型發電機組采用了複雜的計算機監控DCS和**保護係統的損壞。
●火力發電廠廠用電係統工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪湧影響或破壞熱控傳感設備以及DCS係統的**性。
●輸電公網的電力浪湧對火電廠精密設備的影響損害。
外部防雷係統由避雷針（或避雷帶、避雷網）、引下線和接地係統構成。主要作用是為了保護建築物免受雷擊，通過避雷針為雷電流提供快速可靠的泄放入地途徑。如果雷擊在冇有可靠泄放入地通道的物體上，雷電流的高壓效應、高熱效應、機械效應、靜電感應、電磁感應、反擊等均會產生極大的破壞力。
1.避雷針（或避雷帶、避雷網）的保護範圍
2.避雷引下線 常規的避雷引下線是具有一定截麵積的元鋼、角鋼、和多股銅芯線等。雷電衝擊電流流經避雷引下線時，引下線周圍會產生強磁場。
3.接地係統。
內部防雷係統
內部防雷係統包括屏蔽、等電位、限幅、金屬導體的布置、接地等措施。在一個完善的內部防雷係統中，這些措施是不可或缺的，它們從各方麵對產生瞬態過壓的耦合機製起防護作用，還有現代低壓電源主要的限幅設備———瞬態過壓保護器（又稱浪湧抑製器）
雷電流的衝擊可達幾十至上百kA，這時候要從兩方麵來衡量防雷器的性能。一方麵防雷器的*大耐衝擊電流能否滿足要求，如果浪湧抑製器的*大耐衝擊電流小於實際進入線路的雷電的衝擊電流，則浪湧抑製器本身會被損壞。在這裡的分級保護概念無疑是一個*好的解決方案，舉例來說假如來波是50kA、8／20us時，可以肯定所有的同類浪湧抑製器（假設浪湧抑製器的*大耐衝擊電流大於50kA）殘壓會在1500V以上（通訊設備輸入電壓模塊一般承受瞬間衝擊電壓可達1000V），就會導致受保護設備的損壞。這時就應再加裝**級浪湧抑製器將級的殘壓再次鉗位轉換至**電壓範圍。
現有浪湧設備存在的不足
●避雷器對二次雷、感應雷和地電位反擊雷防護能力弱。
●現有電源係統電泳防雷器SPD多為歐標產品。
●單級保護，殘壓高。
●過流防護能力低，一般不超過150KA。
●采用單模設計，可靠性低。
●實行差模或共模保護，不能阻止電湧所有的傳播通道。
●不具備防護電氣內部產生的浪湧，不能淨化用電環境。
●單抑製元件保護設計
●響應速度慢，一般大於5納秒
●通常僅為：
√空氣管
√熱熔斷壓敏電阻
●抑製元件的可更換設計
●說明本身就是耗品
●設備損壞率高，更換頻繁
●單個熔斷器，或冇有
●產品質保期僅為一到兩年。
KYDY電湧吸收器**可靠，實力說話
1大通流
納妙級反應速度，泄流效率高；普通模塊式SDP僅4個MOV，KYDY電湧吸收器高達80個MOV；
2低殘壓
多級防護機製，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
的正旋波ORN跟蹤算法，**消除電湧、噪音過濾電力汙染；
基於頻率變化的補償式濾波技術；
3免維護
****的化學封裝技術，優異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
長達10年的更換承諾，解除客戶的後顧之憂！
4保護功能強大
真正的10模（全模）保護，阻斷電湧所有可能通路，潔淨用電環境；
過流保護能力從20KA-1000KA，*大工作電壓高達690V；
5適用於特殊工業場所
外殼采用NEMA 4標準，防水、防潮、防火、防爆、防靜電；
KYDY電湧吸收器特點：
火電廠防雷及浪湧保護的重點：多級防護機製，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
響應速度小於0.5納秒，快速吸收電湧和雷擊電湧；
*大過流防護能力高達1000KA，遠高於LEMP電氣指標；
的濾波ORN跟蹤算法，**消除電湧、噪音過濾電力汙染；
****的化學封裝技術，優異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
混合多元及熱、電雙保險熔斷設計，造就數年免維護的**品質；
真正的10模（全模）保護，阻斷電湧所有可能通路，潔淨用電環境；
外殼采用NEMA 4標準，防水、防火、防爆、防靜電；
長達10年的更換承諾，解除客戶的後顧之憂；
DCS係統雷電及浪湧防護
浪湧、電磁脈衝80%來自係統內部，僅20%來自外部雷電、突發性斷電或來電等等……。
DCS係統控製線路的防雷主要采用2級防雷措施，一是電源浪湧防雷保護，二是安裝內部浪湧抑製保護器。
級電源浪湧防雷器
在機房總配兩路輸入配電母線控製開關的次極出線端上安裝SPD電源防雷浪湧保護器，從三相電源進線側引線連接KYDY-120KA/400V，前麵可串聯加裝空氣開關，安裝在主配電櫃裡麵。
**級內部線路浪湧保護
所有的控製線路應采用屏蔽電纜；對於穿越不同防雷分區的控製線路在兩端安裝測量控製係統浪湧抑製保護器。浪湧抑製保護器的選擇根據線路的工作電壓、電流選擇相對應的浪湧保護器。
輔機電機浪湧防護
火電廠中的各類輔機設備中，風機水泵類設備占了絕大部分,高壓大容量交流籠型異步電動機的使用非常廣泛,交流電機的直接起動(尤其是高壓電機)會產生巨大的電流衝擊 ,浪湧的存在直接起動而造成的電動機燒毀和轉子斷條事故屢屢發生，給機組的**經濟運行造成很大的威脅。同時大量在電機上使用變頻器又會產生電路內部浪湧，如果在雷擊的危害下對於延長電動機的使用壽命，減少對電網的衝擊，保證機組正常運行是非常必要的。
電路切換浪湧防雷保護
