摘要：随着科学技术的发展，电子信息技术和电子设备广泛电力系统中，由于这些设备耐过电压能力比较低，雷电电压和电流会产生电磁效应，对电力系统和电子设备会造成一定的干扰和破坏，这给弱电系统的防电压带来一定的难度。因此，必须做好发水力电厂弱电设备的防雷措施。
关键词：电子信息技术；水力发电厂；弱电设备；防雷技术
引言
雷电是一种自然现象，是带电荷的雷云急剧放电的一个过程，雷电发生时，能释放大量的电流，如果雷电击中电力设备，会造成电力设备短路或者设备起火，引起大面积停电。水力发电厂一般建设在依山傍水的地方，这样的地方往往容易受到雷电灾害，损坏发电站的弱电设备，给发电厂造成巨大的经济损失。因此，水力发电厂必须做好防雷措施，提高发电厂的防雷水平，确保供电安全。
1、雷电对弱电设备的危害
1.1直击雷
带电荷的雷电对地面放电电压可高达几十万KV，雷电直接对建筑物或者其他物体放电时，会产生很大的热效应和机械效应，并伴有电磁效应和闪络放电。弱电设备直接受到雷击，对设备的危害很大，影响到设备正常运行，甚至引起起火等严重的安全事故。
1.2感应雷
感应雷指雷击点发生在距离设备几百米或者几千米外，雷击点周围的磁场发生变化，导致附近的电子设备、金属导体感应到一定雷电压值，破坏弱电设备。弱电设备雷击事故99%都是感应雷造成的。感应雷具有以下特点：第一，雷电在放电过程中产生的磁场与电子设备的信号线、电源线、天馈线等之间的耦合产生脉冲电流，雷电波时间非常短，只有几微秒至几十微秒的时间产生变化电压，是一种瞬间变化电压。第二，雷击点周围的磁场变化强烈时，周围的电子设备、金属导体会感应一定的雷电压值。第三，电子设备、电子元件和导体产生的雷电感应电压强度与电子设备的横截面积、导体长度、安装高度和磁场强度成正比，与雷电发生地点的距离成反比。由于弱电设备大多数都是电子元件、集成电路、晶体管等构成，所以电子设备的工作电压比较低，一般电压在5V—12V，弱电设备的电压比较低，所以抗雷性能比较差，很小的感应雷都会对弱电设备造成损坏。感应雷主要通过弱电设备的电源线和弱电设备的信号传输线破坏弱电设备。近年来，随着计算机、信息技术的发展和普及，计算机、信息技术广泛应用在电力系统中，而计算机、信息系统大部分都属于弱电设备，耐过压、耐过流的能力比较低，所以很容易造成雷电入侵。
2、水力发电厂弱电设备防雷技术
由于水力发电厂弱电设备在日常运行过程中，很容易受到雷电的危害。因此，为了提高弱电设备的防雷水平，我国建立了多级防雷保护措施：第一级保护措施是在高压变电器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端加装保护装置或者避雷器。二级保护措施是在二次低压设备的总配电与二次低压设备的配电箱的电缆线内芯线两端安装保护装置和避雷器。三级保护措施是对发电厂所有的精密设备、UPS前端以及重要的设备之间安装保护装置和避雷器。雷电危害主要由雷击过程中释放的高电压和电流，造成对设备的损坏。因此，雷电保护系统主要考虑抑制雷击电流。通过这种多级保护系统，提高电气设备的防雷水平。我国当下防雷技术按照雷击环境分成外部防雷技术和内部防雷技术。只有内外结合，相互配合，才能提高弱电设备的防雷水平。
2.1内部防雷措施
内部防雷措施指对建筑内部弱电设备的过电压的防护，如果设备受到过电压的冲击，继电保护装置能够快速释放电压，保护弱电设备不受到损坏，常用的方法有等电位连接、保护隔离、屏蔽、设置过电压保护器等措施。内部防雷措施有电源防雷和信号防雷。
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2.1.1电源防雷技术
电源防雷技术指通过防止电源线路对发电厂计算机、电子设备等造成损坏。为了避免高电压经过防雷装置释放的残压和更大雷电流损坏防雷装置和线缆遭受二次感应雷。按照相关我国电力工程防雷要求，必须设置分级保护、逐级泄流的原则。在发电厂电源总进线处安装放电电流比较大的一级电源防雷装置；然后在重要楼层的电源线进线处安装二级或者三级电源防雷装置。如果发生雷击，高电压首先经过一级防雷电源装置，然后再经过二级或者三级电源防雷装置。为了提高防雷水平，一级电源防雷装置和二级电源防雷装置的距离大于10米—15米。如果一级电源防雷装置和二级电源防雷装置之间的距离不足10米，那么可以安装带线圈的防雷箱，这样也能避免雷击发生时，第一时间损坏二级电源防雷装置。
2.1.2信号防雷系统
雷电波通过信号输电线时，会产生较大的瞬时电流，这对网络通信设备的耐过流水平比较高，能够承受瞬时电流的冲击。但是目前我国大部分电子设备电路高度集成化，耐过压和耐过流水平比较低，因此，必须在发电厂网络通信接口处安装防雷保护装置。在选择信号输电线的防雷器的时候，要考虑到防雷器与网络通信系统是否兼容。网络通信信息保护系统分成粗保护系统和精细保护系统。粗保护系统的级别按照保护区的级别设置，精细保护系统按照电子设备元件的敏感程度设置。因此，水力发电厂要加强内部防雷技术。内部系统防雷可以通过均压、屏蔽、过压分流箱位等方式。均压指将发电厂内部和外部保护装置连接成等电位体，以免电力设备出现高低压差损坏电子设备；屏蔽指将雷击电磁脉冲入侵的通道阻断，对电磁进行隔离，但是由于发电厂的弱点设备比较多，所以无法完全隔绝开来。过分流箱位将电源线的端口与传导应雷击电磁脉冲信号传输线的端口进行并联或者串联组成现代化的防过压装置。如果感应雷电流威胁到电子设备的最大过电压和过电流，防护装置瞬时响应，将电流泄流到接地系统，将保护端口的雷击电流控制在端口所能承受的范围内，对电子设备进行保护。
2.1.3提高接地系统泄流量
为了提高防雷水平，可以选择高吸收热量的分流设备，将雷电的过电压电磁脉冲电流分流泄入接地装置。根据电子设备的工作原理、功率大小、性能、运行环境等选择相应的防雷保护装置。电流泄流的效果取决于接地系统，发电厂所有的防雷系统都必须通过接地系统进行引流，从而保护电子设备和工作人员的人身安全。因此，必须做好水力发电厂的接地系统。合理的布置接地装置，接地装置泄流通道越多，则泄流量越大，电子设备的安全性越高。基于水力发电厂建立在依山傍水的环境下，可以在距离发电厂一定距离的地方布置引雷针和防雷接闪器，能够将雷云电荷提前进行释放，避免局部出现雷云电荷积累，形成强大的电磁场，减少发电厂弱电设备的感应雷能量。
结束语
近年来，随着计算机、信息技术广泛应用在电力系统中。水力发电厂的弱电设备因为过电压和过电流造成的安全事故时有发生，严重威胁到电力安全性和稳定性。因此，采取有效的措施，提高弱电设备的抗雷性能，降低感应雷对弱电设备的破坏力，对确保供电安全具有重要意义。
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作者简介
刘飞(1980—)，男，工程师，主要从事水电运行工作。
论文作者:刘飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/30
标签：防雷论文; 设备论文; 弱电论文; 雷电论文; 发电厂论文; 电子设备论文; 过电压论文; 《电力设备》2017年第16期论文;