變電所避雷系統(tǒng)監(jiān)控方案

1、高速公路變配電系統(tǒng)避雷器監(jiān)控系統(tǒng)方案一、概述高速公路變電所一般建在隧道出入口、收費站、服務區(qū)等處，這些地方地處偏僻，特別是隧道變電所都在山區(qū)，容易遭受雷擊。變電所、隧道內、站區(qū)建筑物都設置有防雷接地網(wǎng)，機電系統(tǒng)各配電節(jié)點設置有10kV、0.4kV電壓等級的金屬氧化物避雷器，弱電系統(tǒng)多設置有氣體放電管、TVS（瞬態(tài)抑制二極管）避雷器（防浪涌保護器）等，以保護各種電氣設備免受雷擊、浪涌等過電壓損害。由于高速公路供電系統(tǒng)管理的局限性，新建變電所在運行一段時間后，所安裝的避雷器由于多次受雷擊放電、長期在工頻電壓下工作產(chǎn)生劣化等原因，避雷功能減弱甚至失去避雷功能，不能正常保護電氣設備，造成電氣設備易遭雷

2、擊、電涌等過電壓損壞。本方案配置一套高速公路防雷接地監(jiān)控系統(tǒng)，對防雷接地系統(tǒng)進行監(jiān)控，以及時發(fā)現(xiàn)防雷接地系統(tǒng)故障，提醒維護人員及時處理，保護機電信息設備正常運行。防雷接地監(jiān)控系統(tǒng)安裝各類在線監(jiān)測裝置監(jiān)測接地網(wǎng)、防雷器的運行狀態(tài)，采集狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用既有變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控管理，使防雷接地系統(tǒng)得到有效監(jiān)控。發(fā)現(xiàn)故障隱患及時在監(jiān)控中心報警，以便及早排除故障，使得機電信息系統(tǒng)健康運行，減少或避免雷擊事故發(fā)生。二、高速公路防雷接地系統(tǒng)高速公路防雷接地系統(tǒng)一般有接地網(wǎng)，配電設備各級避雷器、機電信息設備避雷器等構成。1、隧道、變電所系統(tǒng)：隧道變電所接地防雷有變電所接地網(wǎng)、隧道接地網(wǎng)、變電所1

3、0kV高壓開關柜內避雷器、0.4kV開關柜內避雷器、配電箱避雷器、隧道內配電箱避雷器、弱電設備信號防雷器等設備構成。2、場區(qū)變電所系統(tǒng)：場區(qū)指高速公路收費站、服務區(qū)、管理中心、停車區(qū)等處，場區(qū)變電所防雷接地系統(tǒng)有變電所接地網(wǎng)、場區(qū)建筑物接地網(wǎng)、變電所10kV高壓開關柜內避雷器、0.4kV開關柜內避雷器、配電箱避雷器、變電所外建筑物內配電箱避雷器、弱電設備信號防雷器等設備構成。高速公路防雷接地系統(tǒng)對高速公路各類電氣設備的正常運行提供了重要的防雷安全保證，但是目前由于防雷接地系統(tǒng)建成后就處于無監(jiān)管、無維護狀態(tài)，隨著高速公路配電系統(tǒng)的運行，防雷接地系統(tǒng)逐漸老化，特別是金屬氧化物避雷器的劣化，為電氣設

4、備、機電信息設備的安全運行埋下了隱患。三、防雷接地系統(tǒng)的常見故障1、接地網(wǎng)故障高速公路接地系統(tǒng)是所有機電設備防雷電、防電涌事故和電氣保護的基礎。是電氣設備安全運行的保障。高速公路一般設置有變電所接地網(wǎng)、隧道接地網(wǎng)、建筑物接地網(wǎng)、其他獨立接地點等。接地系統(tǒng)在運行過程中，由于接地網(wǎng)深埋于地下，金屬接地極長時間運行必然會發(fā)生腐蝕，導致接地網(wǎng)接地電阻發(fā)生變化。當接地電阻增大到一定程度時，將不可避免的對電氣設備的安全運行帶來隱患。發(fā)生雷擊時，還可能導致雷擊電流不能完全按照設計要求經(jīng)接地網(wǎng)導入大地，從而引起電氣設備損壞，嚴重時將導致電氣設備大面積故障損壞。因此對接地網(wǎng)接地電阻的監(jiān)測、檢測必不可少，根據(jù)監(jiān)測

5、、檢測情況，采取相應處理措施，消除安全隱患，對電氣設備的安全運行和操作人員的人身安全都有重要意義。2、強電系統(tǒng)避雷器故障金屬氧化物避雷器在高速公路配電及機電系統(tǒng)中大面積使用，常見在10kV開關柜進線柜，0.4kV低壓開關柜進線柜、電容補償柜、室內配電箱、隧道內配電箱等處都有設置。避雷器在使用過程中承受雷擊次數(shù)過多、長期工作在工頻電壓、長期受到高頻電壓影響等，會發(fā)生劣化，如不及時處理，將不能對被保護電氣設備進行有效保護。因此，對各類避雷器的監(jiān)測就十分必要。金屬氧化物避雷器的損壞，主要集中在兩個方面。a、 氧化鋅閥片的老化。b、 閥片與外絕緣材料間的界面閃絡。具體的現(xiàn)象有以下這些： 現(xiàn)象：直流參考

6、電壓異常升高。結論：氧化鋅閥片的非線性降低。處理：整只更換避雷器，或者更換氧化鋅閥片。 起因：避雷器的額定電壓選擇偏低；閥片本身不合格。 現(xiàn)象：直流參考電壓異常降低。結論：氧化鋅閥片老化。處理：整只更換避雷器，或者更換氧化鋅閥片。起因：避雷器的額定電壓選擇偏低；閥片承受放電次數(shù)和能量偏重。 現(xiàn)象：泄漏電流異常增大。結論：閥片與外絕緣材料間的界面受潮，或氧化鋅閥片質量不好。處理：整只更換避雷器，或者將避雷器元件拆出后烘干并重新密封。起因：避雷器密封失效；避雷器硅橡膠外套劣化；避雷器閥片或裝配工藝有問題。 現(xiàn)象：泄漏電流非常大，已造成開關合閘困難。結論：閥片已損壞。處理：整只更換避雷器。起因：避雷

7、器老化后未及時發(fā)現(xiàn)依然繼續(xù)使用；避雷器承受了很大的電流沖擊(近距離雷擊或大功率電容放電)；避雷器密封不良。 現(xiàn)象：避雷器炸裂或表面燒黑。結論：閥片破裂或穿孔。處理：整只更換避雷器。起因：避雷器老化后未及時發(fā)現(xiàn)依然繼續(xù)使用；避雷器承受了很大的電流沖擊(近距離雷擊或大功率電容放電)；避雷器密封不良。3、弱電系統(tǒng)防雷在各類弱電系統(tǒng)中，如計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等的室外通信信號端大多設置信號防雷器（浪涌保護器），信號防雷器多采用氣體放電管或TVS（瞬態(tài)抑制二極管）。弱電系統(tǒng)防雷器分為B、C、F等三級，B級為粗雷（防電涌），C級為綜合防雷（防電涌），F(xiàn)級為精細防雷（防電涌）。信號防雷器故障，同樣將

8、使得被保護的弱電設備得不到有效保護，造成設備的浪涌損壞。高速公路弱電設備安裝極為分散，室內、室外、隧道內、道路上等都有大量分布。防雷器的運行情況也不容樂觀，由于防雷器技術條件限制、安裝量大且分散、各安裝點距離遠，對信號防雷器的在線監(jiān)測十分困難。四、防雷接地系統(tǒng)在線監(jiān)測1、總體設計目前高速公路變電所一般都設置有電力監(jiān)控系統(tǒng)，防雷接地系統(tǒng)的在線監(jiān)測原則上不作為單獨監(jiān)控系統(tǒng)設置，其監(jiān)控并入既有電力監(jiān)控系統(tǒng)。在防雷接地系統(tǒng)前端設置各類監(jiān)測裝置，通過現(xiàn)場總線接入電力監(jiān)控通信管理機，由電力監(jiān)控系統(tǒng)把防雷接地系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控管理所電力監(jiān)控工作站上，由電力監(jiān)控應用軟件對防雷接地系統(tǒng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理

9、、顯示、報警和管理。防雷接地在線監(jiān)測系統(tǒng)在結構上分為三層，監(jiān)控管理層、通信管理中間層、現(xiàn)場監(jiān)測設備層等。2、現(xiàn)場監(jiān)測設備設置防雷接地在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電所、隧道等處設置接地網(wǎng)在線監(jiān)測裝置、防雷器在線監(jiān)測裝置等監(jiān)測現(xiàn)場設備，實現(xiàn)防雷接地網(wǎng)的在線監(jiān)測功能。接地網(wǎng)的在線監(jiān)測：在變電所、隧道、建筑物等接地網(wǎng)的匯流排處設置非接觸式接地網(wǎng)在線監(jiān)測裝置LSA1810，實現(xiàn)接地網(wǎng)的在線監(jiān)測功能。主要對接地網(wǎng)的接地電阻進行在線監(jiān)測，把接地網(wǎng)的接地電阻實時上傳至監(jiān)控網(wǎng)絡。實現(xiàn)通信功能，把在線監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。強電防雷器的在線監(jiān)控：在高速公路強電系統(tǒng)各類電氣設備處的防雷器上加裝金屬氧化器避雷器（MOA）在線監(jiān)測

10、裝置LSA1820，實現(xiàn)對金屬氧化物避雷器的狀態(tài)監(jiān)測。避雷器在線監(jiān)測裝置主要實現(xiàn)避雷器的放電次數(shù)監(jiān)測、避雷器泄露電流監(jiān)測等功能，包括泄露電流的阻性電流分析、諧波分析的功能，以此判斷避雷器的受潮、劣化的程度。實現(xiàn)通信功能，把在線監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。主要配置點：10kV開關柜進線柜避雷器；0.4kV開關柜進線柜、電容器柜、電源切換柜等；變電所、隧道內電源配電箱等。在每座變電所設置一臺LSA1850避雷器報警信號采集單元，采集避雷器的報警信號。新設變電所避雷器均應加裝報警輔助觸點，既有變電所避雷器進行技術改造加裝報警輔助觸點。當避雷器受過電壓動作時報警，報警信號送入信號采集單元，通過通信接口上送

11、至監(jiān)控系統(tǒng)。鑒于弱電系統(tǒng)防雷器安裝的極度分散性和當前技術條件限制，本方案不包含對弱電防雷器的監(jiān)測。3、通信中間層防雷接地在線監(jiān)測系統(tǒng)的通信管理并入既有電力監(jiān)控系統(tǒng)中，所有設置的在線監(jiān)測裝置均帶有現(xiàn)場總線接口，通過現(xiàn)場總線把在線監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至電力監(jiān)控通信管理機，并有電力監(jiān)控通信通道送至監(jiān)控管理所（分中心）。在變電所與隧道、站區(qū)建筑物之間增設光纜，在隧道、站區(qū)其他建筑物（變電所除外）處設置數(shù)據(jù)光端機，通過光纖數(shù)據(jù)通道把隧道內、站區(qū)其他建筑物內的防雷接地在線監(jiān)測數(shù)據(jù)送至變電所電力監(jiān)控通信管理機處，一并上送至監(jiān)控管理所。（或采用電力載波、無線通信等方式也可進行數(shù)據(jù)傳輸。）4、監(jiān)控管理層監(jiān)控管理層利用既

12、有電力監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中增設防雷接地在線監(jiān)測功能。軟件系統(tǒng)以人機友好、直觀清晰的畫面呈現(xiàn)防雷接地系統(tǒng)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并分析接地網(wǎng)、避雷器的運行狀態(tài)，按照既定程序判斷接地網(wǎng)、避雷器的劣化、腐蝕程度，為管理維護人員提供維護建議。五、主要技術功能指標1、接地網(wǎng)在線監(jiān)測裝置LSA1810功 能：回路接地電阻在線檢測、金屬回路聯(lián)結電阻在線檢測通訊接口：RS485通訊，三芯引線電阻量程：0.01-100分 辨 率：0.001精 度：±2%rdg±3dgt（20±5，70%RH以下）通訊方式：RS232+RS485總線通訊地線穿孔尺寸：30mm，閉口式工作溫濕度

13、：-20-55；20RH-90RH換 檔：全自動換檔地線干擾電流：應避免外部磁場：40A/m外部電場：1V/m單次測量時間：約0.5秒超量程指示：OL符號數(shù)據(jù)格式輸出功 耗：工作最大電流小于50mA安 裝：地線穿心通過檢測儀中心孔防護等級：電路板、傳感器完全密封；防雨淋、防塵功能。2、避雷器在線監(jiān)測裝置LSA1820功能：避雷器放電計數(shù)，漏電電流監(jiān)測，5路遙信輸入；通訊接口：RS485通訊，三芯引線計數(shù)范圍：099；全電流值：020mA；阻性電流值：020mA；工作溫濕度：-20-55；20RH-90RH允許環(huán)境溫度:正常工作溫度： -1055極限工作溫度： -2560運輸和貯存溫度： -4070六、典型隧道變電所配置清單序號規(guī)格型號單位數(shù)量備注1接地網(wǎng)在線監(jiān)測裝置套4210kV避雷器監(jiān)測裝置套230.4kV B級避雷器監(jiān)測裝置套10低壓開關柜40.4kV C級避雷器監(jiān)測裝置套10電源配電箱5避雷器信息采集單元臺2僅變電所配置6數(shù)據(jù)光端機（總線級聯(lián)型）臺10用于隧道內、其他建筑物的監(jiān)測裝置。7光纜km38輔助材料項1配置說明：1、 本配置清單為一3km左右的典型高速公路隧道的接地防雷系統(tǒng)配置，此類隧道一般在出入口各設置兩座10/0.4kV變電所。變動所和隧道內