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2006年第3期
上海セ力
大型燃气轮机发电技术
闸电燃机防雷接地改造
朱朝军,孙磊
(上海闸电燃气轮机发电厂,上海200438)
摘要:在电力系统中,微机控制与保护设备的雷电过电压保护是极为重要的环。针对闻电燃机电厂的某
次雷电落点情况的分析,就雷电流引下,接地、均压、隔离、屏蔽、限压等各项措施作了闻述;提出了加强电厂防
雷接地各项措施;并对接地系统评估与改造提出了具体建议。
关键词:雷电过电压;避雷针;接地;屏蔽;隔离
中日分类号:TM862文献标识码:B
引言
射(LEMP),其威力虽比不上直击雷,但发生几率
比直击雷要多。此电磁脉冲辐射会通过传导和耦
随着电力系统的不断发展和进步,微机控制合到金属导线及其构件上,使其带上高电压,再沿
设备和保护设备不断应用到电力系统中,因此对着计算机控制系统的连线(如网络线、信号线、电
接地系统的要求也不断提高。2003年8月28日话线、电源线等)进人系统内部,干扰、损坏计算机
闸电燃气轮机发电厂在发生雷击后,厂内1号机,和控制设备,严重的还会造成人员伤亡,甚至几
2号机,3号机控制回路部分模块损坏、控制计算kV以外的雷击和空中闪电损坏计算机也时有发
机的网卡损坏,并导致1号机跳机,由于当时正处生。此外,由于电力线路分布广,雷雨天气时电力
于用电高峰,造成了较大的损失和一定的影响。线路上会感应雷电过电压并传导到用户侧,因此
因此,有必要对电厂的防雷接地系统进行评估,并电源导入的雷电过电压也是雷电引起设备损坏的
根据实际情况进行改造。
主要原因之
2雷电过电压的入侵路径和防护原则
雷电防护是一项系统性的工作,包括雷电流
引下、接地、均压、隔离、屏蔽、限压等各种措施。
习惯上我们根据雷电和我们关心的设备之间雷电防护同时也是一项符合统计规律的工作,
的位置将雷电分为直击雷和感应雷。
般在采取科学的措施前提下,投入的越多,防雷的
直击雷威力巨大,雷电压可达几十kV至几效果越好。IEC和我国的建筑物防雷设计规范就
百kⅤ,瞬间电流超过100kA,在雷电通路上,物把建筑物的重要程度分为不同等级?。对于电厂
体会被高温灼伤甚至融化。通常在建筑物顶部安的计算机控制设备,拟研究各种不同防雷措施对
装避雷针,其目的是通过引下线和良好的接地为效果和需要的成本进行技术经济分析后,以确定
雷电建立一条低阻抗通道,使雷电造成的危害降最终的防雷措施。
到最低。由于雷电流从几kA到几十kA,而建筑
物的接地体有一定的冲击接地阻抗、引下线本身3雷电落点和设备损坏情况
也有一定的冲击阻抗,这样在雷电流流过时,避雷3.1雷电路径点
针和引下线上就会产生很高的电压,而且引下线
华东电网雷电定位系统在故障时间前后,记
不同位置之间也存在电位差。同时雷电流入地的录的闸电燃机附近雷击点分布情况如图1所示。
周围会产生强大的神击磁场,由于电磁耦合的作当日15:40前后闸电燃机厂区周围有多次雷击,
用会在周围的导体和回路上形成感应电压和电而且有的雷电流的幅值高达60kA(见表1)
流,因而造成灾害影响。同样雷电入地的时候,也3,2设备损坏情况
会通过对周围的导体和金属构件的电容产生静电
(1)1号机:就地站控制器的普通模拟I/O
耦合而形成电磁干扰
板和通信板各一块,集控楼的运行人员操作站〈1》〉
附近雷击或空中闪电产生强大的电磁脉冲辐网卡和工程师站的网卡各一块
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联合循环的地方),如果增加1~2根独立避雷针
可以加强该地域的直击雷保护,但是经实地考察
此地方较小,而且黄浦江内有很多油管道,无法增
加避雷针。因此全厂的直击雷保护设施不变
烟囪避雷针引下线和接地线对周围设备的
黄
影响和防护揹施
闸电燃机由于燃气轮机的特殊性,烟囱和周
围的设备距离非常近:以1号机为例,烟肉南部就
是高压厂变(约3m),东部紧接燃气轮机和吸风
机,而就地控制小室,和烟肉距离很近。一旦雷电
落在避雷针,强大的雷电流落下将会对周围的设
备造成严重的威胁。
根据“DI-/T620-1997交流电气装置的过电
图1当天阐电燃机厂附近2km内雷电落点分布
压保护和绝缘配合”的要求:独立避雷针(线)宜设
表1雷电数据调查
独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区,其接
缟号
雷电电流/kA回击
01:09:25
26.7
地电阻不宜超过102。当有困难时,该接地装置
13:54:28
-43.9
可与主接地网连接,但避雷针与主接地网的地下
15:04:18
连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下
15:23:51
30.3
45.9
连接点之间,沿接地体的长度不得小于15m。
由于场地的限制,造成电厂的烟囱接地引下
15:36:26
47.7
线、接地体和周边设备距离很近,接地体无法分
15:38:54
61.2
开。雷击避雷针后,雷电流经引下线入地,由于弓
15:4l:0
50.9
1
15:42:05
-56
下线和接地体的自身电感的存在,就会造成接地
15:49:18
体不同部分具有不同的电位,连接在不同接地处
15:55:03
5.3
的电缆会因电位差产生电流,如果电缆一端可靠
(2)2号机:就地站控制器的普通模拟I/O接地,另一端通过和接地绝缘,这样绝缘侧上就承
板一块
受电位差。因此需要对烟囱的避雷针的引下线和
3)3号机:就地站控制器的普通模拟IO集中接地装置进行完善。
板一块。
根据“DL/T620-1997交流电气装置的过
本次故障是雷电引起的,雷电的破坏程度不电压保护和绝缘配合”:“火力发电厂烟附近的
仅仅是较小的电磁干扰引起控制设备误动,而是引风机及其电动机的机壳应与主接地网连接,并
形成了较大的干扰电压造成控制设备的元件损应装设集中接地装置,该接地装置宜与烟囱的接
坏,最后导致跳机。
地装置分开。如不能分开,引风机的电源线应采
4雷电路径点分析和防护方案
用带金属外皮的电缆,电缆的金属外皮应与接地
装置连接。机械通风冷却塔上电动机的电源线
电厂落雷位置的分析
装有避雷针和避雷线的架构上的照明灯电源线,
闸电燃机电厂位于黄浦江和军工路之间,周均必须采用直接埋入地下的带金属外皮的电缆或
边的地势平坦,没有较高的建筑,电厂区域内有
穿人金属管的导线。电缆外皮或金属管埋地长度
定的落雷概率。电厂内部,东部为油罐区,有多根在10m以上,オ允许与35kV及以下配电装置
避雷针组成的避雷针组(每根避雷针高35m)对的接地网及低压配电装置相连接。”
油罐进行保护,西部的制高点为两组燃机的烟卤
由于面积紧凑,烟囱上避雷针的集中接地装
(高约60m),因此电厂内落雷在烟囱上的概率较置无法和主地网分开,可以进一步加强避雷针集
大。控制楼以北到黄浦江边相对空旷(是将来的中接地装置,使得雷击时大部分的雷电流由集中