关于水利水电工程电气系统防雷措施的浅析

【摘要】水利水电工程电气系统建设过程中，防雷工程是其中的一个重要部分，实践中应当根据实际情况进行综合分析，尤其要找到防雷弱点，采取针对性措施，将防雷接地规范落实到实处。本文将对水利水电工程电气系统防雷措施进行分析。

【关键词】水利水电工程；电气系统；防雷措施；分析

对于水利水电工程电气系统建设而言，比如水电站出线回路特别多，尤其是室内进出电缆因在远处而可能会遭遇直击雷侵害，强大的雷电流就会以光速传回电源，造成严重的后果。因此，在当前的形势下，加强对水利水电工程电气系统防雷问题研究，意义重大。在水利水电工程电气系统防雷过程中，可从以下措施。

1、电气系统接地与屏蔽电磁干扰

水利水电工程电气系统接地电阻值越小，则过电压就会越低。实践中为有效确保水利水电工程电气系统的防雷稳定性、高效性，应当最大限度地将接地电阻降到最小值。在目前国内水利水电工程电气系统防雷建设过程中，需加强通信电气设备防雷保护，即将其与其它动力设备采取共用接地网方式进行连接，以直线连接防雷为宜。其中，接地网应在中控室布设均压带，并将其与接地母线相连接，并在调度室另设接地网设备，从而使其能够与电气系统之间利用放电器进行有效连接，确保其能够在没有雷击时，有效的隔离；遇到雷击危害，能够均衡电位，从而起到保护作用。

电气系统屏蔽，即为了能够有效减少因雷电造成的电磁干扰，将水利水电工程电气系统中控室中的相关金属地板焊接在室内钢筋材料上，从而使室内形成一个等电位法拉第笼。在水利水电工程电气系统建设时，如果系统中的相关设备对电磁屏蔽要求非常的高，则建议在中控室内适当的位置上敷设屏蔽网，并且与机房中的环形接地母线实行多点连接。对于室外通信电缆而言，建议采用屏蔽电缆，将屏蔽层两端接地。实践中，为了能够有效减少因雷电造成的电磁干扰破坏，在中控室的建筑钢筋或者金属材质的地板，均应当焊接起来；电气设备对屏蔽要求比较高时，在中控室中应当适当地敷设金属屏蔽网，并且将屏蔽网、环行接地母线采取多点相连的方式焊接连通；在电力线架空施工过程中，从站内终端杆引下，更换成屏蔽电缆形式，而且室外通信电缆也建议换成屏蔽电缆，并确保屏蔽层两端接地；如果在室外入口端，在铁管、电力线之间间加接适当的压敏电阻，则其防雷效果会非常的好。

2、基于UPS技术的过电压保护措施

对于UPS而言，即供电系统，其中有来自多方面的线路相互连接在一起，比如市电交流输入、通信接口以及UPS交流输出等。在线UPS电源有相对比较独立的旁路开关、充电器以及整流器和逆变器，其基本工作原理为：正常通电状态下，整流器把交流电变成直流电，并且开始对蓄电池充电，经过逆变器再将直流电逆变成正弦波交流电；在通电异常状态下，电池会对逆变器进行供电，当UPS出现故障问题时，输出就会转为旁路供电。一般情况下，采用在线UPS方式输出的电压、频率等都有非常的稳定，而且可以为用户提供高质量正弦波电源。对于UPS而言，其有三种基本结构，即后备式、在线式以及在线互动式。其中，在线UPS 可靠性非常的高，而且输出的电压也非常的稳定，一般不会出现中断时间问题。从某种意义上来讲，上述三个端口均应布设过电压防护。本文所讨论的交流端口操作过电压防护问题，UPS过电压防护有两重含义。第一种是来自外部的浪涌等，需采取有效的防护措施；第二种是电压尖峰或者浪涌透过UPS对负载产生不利影响。一般而言，沿电源线入室雷电侵入波，会导致短时间内室内电压急剧上升，以致于UPS、后接装置遭到严重损坏。在水利水电工程电气系统中，部分UPS中虽然已经装设了压敏电阻，但是依然无法对后接微电子设备运行的安全性保障。针对这一问题，笔者建议采用四级防雷保护措施，在此过程中每级都应当采用三级气体放电管。

3、基于TVS管技术应用的防雷措施

从TVS管应用技术特点来看，其可以将TVS二极管与信号、电源线连接在一起，这样可以有效防止微处理器、单片机因瞬间脉冲，比如静电放电效应、开关电源噪声以及交流电源浪涌等原因所致的功能失灵等问题。TVS管技术的应用，可以使静电放电效应释放出超10000V、60A脉冲，持续时间可达10ms；而普通的器件在超过30ms 的10V脉冲时，就会瞬间损坏；TVS管技术的应用，可有效吸收可能造成电气系统器件损坏的脉冲，并将由总线之间开关引起的干扰消除掉。将TVS 二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。它对保护装置免遭静电、雷电、操作过电压、断路器电弧重燃等各种电磁波干扰十分有效，可有效地抑制共模、差模干扰，是微电子设备过电压保护的首选器件。对于瞬态电压抑制器而言，其具有瞬态功率大、漏电流低以及响应时间快等特点，已被应用在家用电器、计算机系统以及通信设备等领域。对于TVS管而言，其反向特性为PN结雪崩器件，其正向特性与普通二极管非常相近。在TVS管技术应用过程中，电流经TVS管后，在脉冲电流影响下，反向漏电流会从原来的电流ID逐渐上升为现在的IR，以此来实现两极电压改变，从而使原来的反向关断电压上升为现在的击穿电压。经过以上各步骤的反复循环，TVS管可能会被击穿，产生脉冲电流。当该脉冲电流达到峰值以后，TVS管两极电压被箝位至额定电压以下，在以后的不断转变过程中，脉冲电流将随指数衰减而使得两极电压回到初始值，从而对电气系统中的相关电子元件起到保护作用。TVS管技术的应用，可有效保护水利水电工程电气系统免受静电、雷电以及过电压等电磁波的干扰或者影响，同时也是微电子装置过电压保护的第一选择。基于对TVS管技术在实践中的应用效果来看，该种防雷技术手段和措施作用非常的显著，因此在现代水利水电工程电气系统防雷过程中，应当强化应用。

结语：总而言之，实践中虽然我们无法准确断定雷电灾害发生的具体时间、具体场所，但是在水电水电工程电气系统建设过程中，应当注意管线能地埋决不架空，低位能满足应用要求的决不将电气设备抬高，可将电气设备装在室内的决不装在室外；电气设备要尽可能远离易发生雷电的位置，而且还要远离引雷物体。通常以上技术手段，在注意上述几点原则，相信能够有效提高水利水电工程电气系统的运行安全可靠性，从而使水利水电工程电气系统能够有效发挥其作用。

【参考文献】

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