陳國(guó)俊，譚永忠
Lightning and over-voltage protection of telecontrol equipment
CHEN Guo-jun，TAN Yong-zhong
(Nanhai Power Bureau，F(xiàn)oshan，Guangdong 528200，China)
Abstract：The urgency of strengthening lightning and over-voltage protection of telecontrol equipment is expounded with specific measures presented.
Key words：telecontrol equipment；lightning protection；over-voltage protection
摘 要：闡述了加強(qiáng)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備防雷及過(guò)電壓保護(hù)的緊迫性，并提出了具體的防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備；防雷；過(guò)電壓保護(hù)
中圖分類號(hào)：TP806.3；TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
由于早期RTU所選用元器件的局限性，RTU對(duì)雷電等電磁脈沖和過(guò)電壓的耐受能力很低。當(dāng)雷電等過(guò)電壓和伴隨的電磁場(chǎng)達(dá)到某一閥值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致元器件甚至設(shè)備的永久性損壞，嚴(yán)重影響RTU的可靠運(yùn)行。
變電站都有比較完善的防雷系統(tǒng)，因而雷電直擊遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的可能性不大，但是，雷擊附近大地、架空線路和空中雷雨云放電時(shí)直接形成的，或者由于靜電及電磁感應(yīng)形成的沖擊過(guò)電壓，卻可能通過(guò)與之相連的電源線路、信號(hào)線路或接地系統(tǒng)，穿過(guò)各種接口，以傳導(dǎo)、耦合、輻射等形式，侵入遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備并釀成嚴(yán)重的干擾或事故。
因此，加強(qiáng)和改進(jìn)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的防護(hù)，盡量減少其遭受雷電等沖擊干擾的損害，已成為變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班亟待解決的問(wèn)題。
1 遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備雷擊損壞情況
南海電力局從1993年開展調(diào)度自動(dòng)化工作，1996年開始試行無(wú)人值班。但是，在每年 的雷雨季節(jié)，具備四遙功能的變電站(RTU結(jié)構(gòu)見圖1)，都發(fā)生多次雷電損壞RTU和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控電腦串行口的事故，最多的一年達(dá)二十多起。損壞的程度不一，其中最嚴(yán)重的一次，官窯110 kV變電站因雷電損壞遙信隔離板5塊，通信擴(kuò)展板1塊，主板1塊；110 kV海北、沙涌、東二等變電站共損壞通信擴(kuò)展板、主板十多塊；6臺(tái)監(jiān)控電腦串行口損壞，給遠(yuǎn)動(dòng)維護(hù)護(hù)工作帶來(lái)很大的麻煩。只有很好地解決變電站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備防雷擊損壞問(wèn)題，才能保證變電站無(wú)人值班安全運(yùn)行。
圖1 RTU結(jié)構(gòu)框圖
2 遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備受雷電損壞的原因
2.1 變電站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備與外圍設(shè)備相連接
RTU各功能模板以各種方式與其他設(shè)備直接相連。變電站中比較典型的RTU電氣連接見圖2， 其中與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控電腦及微機(jī)保護(hù)裝置相連的串行通信電纜均處在控制室范圍內(nèi)，二次測(cè)量、控制及信號(hào)電纜一部分則直接與高壓場(chǎng)地一次設(shè)備相連。
圖2 RTU在變電站中的電氣連接
2.2 RTU受雷電損壞的原因
a)電源線引入雷電
雷電引起的瞬時(shí)高電壓，如果不加遏制，直接由電源線引入RTU，會(huì)影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䲟p壞模塊，燒壞元器件(IC) 。
b)通信線引入雷電
由雷電引起通信線兩端設(shè)備之間電位差直接作用于相對(duì)脆弱的串行通信口，會(huì)損壞RTU及與 其通信的設(shè)備的串行口，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)功能板。
c)二次電纜引入雷電
直接與一次設(shè)備相連的二次連接電纜感生的感應(yīng)過(guò)電壓作用于RTU的各隔離板，擊穿隔離板 輸入隔離器件，造成RTU板件損壞。
d)接地不規(guī)范
由于接地不規(guī)范，不同接地點(diǎn)之間雷電時(shí)易形成較高的電位差，產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)影響RTU的運(yùn)行，損壞RTU模板；同時(shí)，雷電引起的地電位升高，亦通過(guò)設(shè)備的接地線引入RTU，此過(guò)電壓同樣會(huì)損壞RTU模板。
3 防護(hù)措施
電子設(shè)備的防雷和過(guò)電壓保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須貫徹綜合防護(hù)思想。綜合運(yùn)用分流(泄流)、均壓、屏蔽、接地和保護(hù)(箝位)等技術(shù)，構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系，它適用于電力系統(tǒng)、建筑防雷和各種電子設(shè)施的通用防護(hù)模式，而對(duì)于一個(gè)特定的電子系統(tǒng)(設(shè)備)，例如遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的防護(hù)，則需根據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)，結(jié)合變電站的實(shí)際情況，靈活應(yīng)用，采用具體措施，構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系［1］。
近幾年，我們通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備受雷擊損壞的分析，在實(shí)際遠(yuǎn)行中采取了如下措施：
a)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的工作電源，可用直流電源的、優(yōu)先采用直流供電；
b)加裝電源保護(hù)器。對(duì)于采用交流電源的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備(包括當(dāng)?shù)乇O(jiān)控用電腦)，在UPS前加裝了CRITEC交流電源防雷器。該產(chǎn)品工作穩(wěn)定，性能可靠，且能將輸出電壓箝位在240 V左右。即當(dāng)防雷器輸入端瞬時(shí)電壓不超過(guò)6 kV時(shí)，其輸出電壓不會(huì)超過(guò)240 V。
c)加裝光電隔離器。對(duì)于所有的串行通信口，加裝9C4型光隔離長(zhǎng)線收發(fā)器，使相互通信的兩設(shè)備通信端口之間無(wú)直接的電聯(lián)系，有效地防止通過(guò)通信線引入的過(guò)電壓；對(duì)相互通信的兩設(shè)備之間的電位差進(jìn)行隔離，從而有效地保護(hù)被保護(hù)設(shè)備的串行口不被損壞。
d)解除RTU內(nèi)部的信號(hào)接地點(diǎn)。將RTU內(nèi)部的信號(hào)地與大地脫離開，防止地電位升高直接侵入 RTU而損壞RTU模塊板件。
e)采用等電位連接。在需要防雷的空間遭遇雷電等過(guò)電壓時(shí)，使所有各相關(guān)部分(電路板)不 存在明顯電位差［2］，保護(hù)電路板不受損壞。
4 結(jié)束語(yǔ)
從1997年開始，采用以上措施后，南海電力局運(yùn)行中的RTU工作穩(wěn)定，取得了理想的運(yùn)行效果，保證了無(wú)人值班工作的順利進(jìn)行。
作者簡(jiǎn)介：陳國(guó)俊(1970-)，男，湖北孝感人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士， 主要從事變電站遙動(dòng)設(shè)備的維護(hù)工作。
作者單位：南海電力工業(yè)局，廣東 佛山 528200
參考文獻(xiàn)
［1］ 張偉鈸.儀征輸油站儀表微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的防雷及過(guò)電壓保護(hù)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1997.
�。�2］ 蘇邦禮.現(xiàn)代防雷技術(shù)最重要的是等電位連接［J］.廣東電力，1998.
