浪涌保护方案高效解决电力系统过电压难题

 防雷知识    |      2025-05-06 08:34:26

image

电力系统过电压问题直接影响设备安全和供电可靠性,浪涌保护方案必须针对具体场景设计。10kV配电系统建议在变压器高低压侧均安装限压型SPD,选用8/20μs波形、20kA通流容量的氧化锌避雷器。低压侧配电柜母排处加装三级保护:级选用开关型SPD(间隙放电型),第二级采用限压型,第三级使用精细保护器件。各级之间保持至少10米的线路距离或加装退耦电感,确保能量分级泄放。

变电站二次设备防护需要特别注意。在PT/CT二次回路安装额定放电电流5kA的SPD,响应时间小于25ns。控制电缆采用屏蔽层两端接地方式,屏蔽层截面积不小于6mm²。微机保护装置电源入口处加装组合式SPD,包含差模和共模保护,工作电压选择275VAC,限制电压控制在1.5kV以下。

配电房防雷接地系统必须达标。独立接地网工频接地电阻不大于4Ω,采用40×4mm热镀锌扁钢作为水平接地体,垂直极用50×50×5mm角钢,长度2.5米,间距5米。接地引下线与SPD接地线分开敷设,避免形成回路。所有接地连接点必须使用不锈钢螺栓紧固,接触面打磨后涂抹导电膏。

数据中心等敏感场所需要更精细的保护。UPS前端安装隔离变压器,变比1:1,绕组间加装静电屏蔽层。精密配电柜内SPD采用"3+1"电路结构,相线与PE线间安装限压型SPD,N与PE线间加装间隙型SPD。机柜内设备接地采用星型拓扑结构,接地线长度不超过0.5米,截面积不小于16mm²。

输电线路防雷要结合地形采取不同措施。山区线路每基杆塔加装侧向避雷针,保护角控制在30°以内。平原地区重点加强绝缘配合,110kV线路悬垂串至少采用7片标准绝缘子。跨越段安装并联间隙装置,间隙距离按1.1倍工频电弧长度计算。所有杆塔接地电阻必须满足规程要求,高土壤电阻率地区采用长效降阻剂处理。

配电变压器保护要形成完整防护链。高压侧装设脱离式避雷器,低压侧出线处安装三相四线SPD。中性点直接接地系统,SPD的Uc值选择不低于1.5倍相电压。Yyn0接线变压器在低压侧加装中性点保护器,限制电压不超过4kV。所有SPD接地线长度控制在0.5米以内,采用多股铜芯线,截面积高压侧不小于16mm²,低压侧不小于10mm²。

移动基站防雷需考虑综合因素。铁塔接地网采用环形布置,接地电阻山区不超过10Ω,平原不超过5Ω。馈线入口处安装同轴SPD,驻波比小于1.3,插入损耗低于0.5dB。电源系统实施三级防护:级在交流配电箱,第二级在开关电源输入端,第三级在设备机架。所有SPD状态必须纳入动环监控系统实时监测。

光伏电站防雷要特别注意直流侧特性。组串式逆变器直流输入端安装专用光伏SPD,更大持续工作电压选择1.2倍开路电压。汇流箱内正负极对地均加装SPD,采用II类测试产品。方阵支架接地每10组组件做一个接地节点,接地线采用4mm²铜缆。逆变器交流输出端SPD的Uc值不低于1.15倍更大工作电压。

石油化工场所防爆区SPD选型要符合GB50058要求。隔爆型SPD外壳能承受1.5倍内部爆炸压力,电缆引入口采用密封接头。危险区域划分0区的场所必须使用"ia"等级的本安型SPD。所有防爆SPD的接地连接必须采用防松措施,接地电阻值每月检测一次,变化率不超过10%。

SPD日常维护要建立标准化流程。每季度测量接地电阻,雨季前增加检查频次。SPD窗口变色或计数器动作后立即更换,即使外观正常也建议3-5年更换一次。维护时先断开电源,使用万用表测量限压元件漏电流,正常值应在微安级。建立SPD台账记录安装日期、参数和更换历史,纳入预防性试验计划。

现场检测要使用专业仪器和方法。接地电阻测试采用三极法,电流极与电压极布置方向垂直线路走向。SPD限制电压测试使用8/20μs冲击电流发生器,记录1kA下的残压值。红外热像仪检查连接点温度,温差超过10℃需立即处理。所有检测数据与初始值比较,变化超过20%即判定为异常。

老旧线路改造要分步实施。先测量现有接地网状况,对腐蚀严重的接地极采用置换法更新。更换避雷器时同步改造接地引下线,避免不同金属直接接触。绝缘子污秽严重区段优先采用防污闪涂料处理。改造过程中保持至少双重防雷保护,严禁出现保护空白期。

配电自动化设备防护需要特殊设计。FTU终端电源回路加装快速响应SPD,动作电压设为1.8倍额定电压。通信接口采用光电隔离与SPD双重保护,RS485线路安装专用信号SPD。太阳能供电系统在蓄电池正负极并联压敏电阻,标称电压选择1.3倍浮充电压。所有智能终端外壳接地线直接连接主接地网,不与其他设备串联。

建筑物防雷与电力系统防护要协同考虑。屋面接闪带与配电系统接地极保持足够距离,当达不到安全间距时采用等电位连接。进入建筑物的电缆在入户处集中安装SPD,金属管槽两端接地。电梯机房配电箱加装特殊冲击耐受型SPD,满足频繁启停的工况要求。强弱电系统共用接地装置时,接地点选择在建筑物基础钢筋网交叉处。

临时用电场所防雷往往被忽视。工地配电箱必须配置便携式SPD模块,通流容量不低于40kA。发电机中性点直接接地,出线侧安装快速响应型SPD。移动设备采用带SPD功能的插座箱,接地线随设备同步移动。雷雨天气提前切断非必要电源,重要负荷切换至发电机供电。临时接地极打入深度不小于0.6米,周围撒工业盐降低接触电阻。