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火力發(fā)電廠浪涌防護解決方案
日期：2025-11-04 03:45
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摘要：前言
火力發(fā)電廠的輔機馬達、通信系統(tǒng)、mis系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)是對雷電分敏感的弱電子設備，特別是DCS系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，會嚴重影響發(fā)電廠的正常生產。歷年造成數(shù)百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由于有了這樣深刻的經(jīng)驗教訓，我國電力系統(tǒng)對雷電浪涌防護更加關注了，電力系統(tǒng)相關部門也正在采取更完善浪涌防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方面造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流在數(shù)微...
前言
火力發(fā)電廠的輔機馬達、通信系統(tǒng)、mis系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)是對雷電分敏感的弱電子設備，特別是DCS系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，會嚴重影響發(fā)電廠的正常生產。歷年造成數(shù)百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由于有了這樣深刻的經(jīng)驗教訓，我國電力系統(tǒng)對雷電浪涌防護更加關注了，電力系統(tǒng)相關部門也正在采取更完善浪涌防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方面造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流在數(shù)微秒時間內流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，被雷擊的設備或線路上可能承載巨大的雷電流的沖擊。
2)．雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的電磁脈沖電壓。
3)．雷電流流經(jīng)電氣設備產生極高的熱量，造成電器元件燒毀或爆炸事故。
2.傳導雷
遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由電源線路和通信線路傳至室內，損壞電氣設備。
3.感應雷
一次雷擊后反射在電源線和信號線上感應極高的脈沖電壓，峰值可達50kv。
瞬態(tài)過壓過流浪涌
瞬態(tài)過壓現(xiàn)象的發(fā)生是指微秒至毫微秒之內產生的尖峰沖擊電壓 。這種尖峰沖擊電壓幅值有時會非常高，既可能發(fā)生在電源系統(tǒng)中，也可能發(fā)生在信號系統(tǒng)中。瞬態(tài)過壓進入低壓電子系統(tǒng)的時候，能使電子電路產生故障或損壞，造成電子設備發(fā)生的誤動作，平均有一半是瞬態(tài)過壓造成的，損失難以估量。造成的損失可分為4個層次：
●每次沖擊造成電子設備元器件的損傷，使其工作壽命縮短；
●多次沖擊后導致設備損壞，而更換和維護設備需要人力、物力；
●因設備故障導致業(yè)務停頓造成各類損失；
●因業(yè)務突然停頓造成的信譽等不可估量的間接損失，如火電廠的停機，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失等。
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS系統(tǒng)和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈沖以致?lián)p壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能對身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網(wǎng)電壓瞬變波動所產生的浪涌對大型發(fā)電機組采用了復雜的計算機監(jiān)控DCS和**保護系統(tǒng)的損壞。
●火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪涌影響或破壞熱控傳感設備以及DCS系統(tǒng)的準確性。
●輸電公網(wǎng)的電力浪涌對火電廠精密設備的影響損害。
雷擊浪涌對電廠設備的危害
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS系統(tǒng)和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈沖以致?lián)p壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能對人身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網(wǎng)電壓瞬變波動所產生的浪涌對大型發(fā)電機組采用了復雜的計算機監(jiān)控DCS和**保護系統(tǒng)的損壞。
●火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪涌影響或破壞熱控傳感設備以及DCS系統(tǒng)的準確性。
●輸電公網(wǎng)的電力浪涌對火電廠精密設備的影響損害。
外部防雷系統(tǒng)
外部防雷系統(tǒng)由避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線和接地系統(tǒng)構成。主要作用是為了保護建筑物免受雷擊，通過避雷針為雷電流提供快速可靠的泄放入地途徑。如果雷擊在沒有可靠泄放入地通道的物體上，雷電流的高壓效應、高熱效應、機械效應、靜電感應、電磁感應、反擊等均會產生極大的破壞力。
1.避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）的保護范圍
2.避雷引下線 常規(guī)的避雷引下線是具有一定截面積的元鋼、角鋼、和多股銅芯線等。雷電沖擊電流流經(jīng)避雷引下線時，引下線周圍會產生強磁場。
3.接地系統(tǒng)。
內部防雷系統(tǒng)
內部防雷系統(tǒng)包括屏蔽、等電位、限幅、金屬導體的布置、接地等措施。在一個完善的內部防雷系統(tǒng)中，這些措施是不可或缺的，它們從各方面對產生瞬態(tài)過壓的耦合機制起防護作用，還有現(xiàn)代低壓電源主要的限幅設備———瞬態(tài)過壓保護器（又稱浪涌抑制器）
雷電流的沖擊可達幾十至上百kA，這時候要從兩方面來衡量防雷器的性能。一方面防雷器的*大耐沖擊電流能否滿足要求，如果浪涌抑制器的*大耐沖擊電流小于實際進入線路的雷電的沖擊電流，則浪涌抑制器本身會被損壞。在這里的分級保護概念無疑是一個*好的解決方案，舉例來說假如來波是50kA、8／20us時，可以肯定所有的同類浪涌抑制器（假設浪涌抑制器的*大耐沖擊電流大于50kA）殘壓會在1500V以上（通訊設備輸入電壓模塊一般承受瞬間沖擊電壓可達1000V），就會導致受保護設備的損壞。這時就應再加裝**級浪涌抑制器將級的殘壓再次鉗位轉換至**電壓范圍。
現(xiàn)有浪涌設備存在的不足
●避雷器對二次雷、感應雷和地電位反擊雷防護能力弱。
●現(xiàn)有電源系統(tǒng)電泳防雷器SPD多為歐標產品。
●單級保護，殘壓高。
●過流防護能力低，一般不超過150KA。
●采用單模設計，可靠性低。
●實行差?；蚬材１Ｗo，不能阻止電涌所有的傳播通道。
●不具備防護電氣內部產生的浪涌，不能凈化用電環(huán)境。
●單抑制元件保護設計
●響應速度慢，一般大于5納秒
●通常僅為：
√空氣管
√熱熔斷壓敏電阻
●抑制元件的可更換設計
●說明本身就是耗品
●設備損壞率高，更換頻繁
●單個熔斷器，或沒有
●產品質保期僅為一到兩年。
KYDY電涌吸收器**可靠，實力說話
1大通流
納妙級反應速度，泄流效率高；
普通模塊式SDP僅4個MOV，KYDY電涌吸收器高達80個MOV；
2低殘壓
多級防護機制，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
的正旋波ORN跟蹤算法，準確消除電涌、噪音過濾電力污染；
基于頻率變化的補償式濾波技術；
3免維護
少有的化學封裝技術，優(yōu)異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
長達10年的更換承諾，解除客戶的后顧之憂！
4保護功能強大
真正的10模（全模）保護，阻斷電涌所有可能通路，潔凈用電環(huán)境；
過流保護能力從20KA-1000KA，*大工作電壓高達690V；
5適用于特殊工業(yè)場所
外殼采用NEMA 4標準，防水、防潮、防火、防爆、防靜電；
KYDY電涌吸收器特點：
多級防護機制，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
響應速度小于0.5納秒，快速吸收電涌和雷擊電涌；
*大過流防護能力高達1000KA，遠高于LEMP電氣指標；
的濾波ORN跟蹤算法，準確消除電涌、噪音過濾電力污染；
少有的化學封裝技術，優(yōu)異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
混合多元及熱、電雙保險熔斷設計，造就數(shù)年免維護的**品質；
真正的10模（全模）保護，阻斷電涌所有可能通路，潔凈用電環(huán)境；
外殼采用NEMA 4標準，防水、防火、防爆、防靜電；
長達10年的更換承諾，解除客戶的后顧之憂；
火電廠防雷及浪涌保護的重點：
DCS系統(tǒng)雷電及浪涌防護
浪涌、電磁脈沖80%來自系統(tǒng)內部，僅20%來自外部雷電、突發(fā)性斷電或來電等等……。
DCS系統(tǒng)控制線路的防雷主要采用2級防雷措施，一是電源浪涌防雷保護，二是安裝內部浪涌抑制保護器。
級電源浪涌防雷器
在機房總配兩路輸入配電母線控制開關的次極出線端上安裝SPD電源防雷浪涌保護器，從三相電源進線側引線連接KYDY-120KA/400V，前面可串聯(lián)加裝空氣開關，安裝在主配電柜里面。
**級內部線路浪涌保護
所有的控制線路應采用屏蔽電纜；對于穿越不同防雷分區(qū)的控制線路在兩端安裝測量控制系統(tǒng)浪涌抑制保護器。浪涌抑制保護器的選擇根據(jù)線路的工作電壓、電流選擇相對應的浪涌保護器。
輔機電機浪涌防護
火電廠中的各類輔機設備中，風機水泵類設備占了絕大部分,高壓大容量交流籠型異步電動機的使用非常廣泛,交流電機的直接起動(尤其是高壓電機)會產生巨大的電流沖擊 ,浪涌的存在直接起動而造成的電動機燒毀和轉子斷條事故屢屢發(fā)生，給機組的**經(jīng)濟運行造成很大的威脅。同時大量在電機上使用變頻器又會產生電路內部浪涌，如果在雷擊的危害下對于延長電動機的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，保證機組正常運行是非常必要的。
電路切換浪涌防雷保護
火力發(fā)電廠的輔機馬達、通信系統(tǒng)、mis系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)是對雷電分敏感的弱電子設備，特別是DCS系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，會嚴重影響發(fā)電廠的正常生產。歷年造成數(shù)百億美元損失和國內大停電*初的起因就是雷擊。由于有了這樣深刻的經(jīng)驗教訓，我國電力系統(tǒng)對雷電浪涌防護更加關注了，電力系統(tǒng)相關部門也正在采取更完善浪涌防護措施。
雷電對電氣設備的影響，主要由以下三個方面造成：
1.直擊雷
直擊雷電壓峰值可達5000kv，具有極大的破壞力。 如直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會造成以下三種影響：
1)．巨大的雷電流在數(shù)微秒時間內流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，被雷擊的設備或線路上可能承載巨大的雷電流的沖擊。
2)．雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的電磁脈沖電壓。
3)．雷電流流經(jīng)電氣設備產生極高的熱量，造成電器元件燒毀或爆炸事故。
2.傳導雷
遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由電源線路和通信線路傳至室內，損壞電氣設備。
3.感應雷
一次雷擊后反射在電源線和信號線上感應極高的脈沖電壓，峰值可達50kv。
瞬態(tài)過壓過流浪涌
瞬態(tài)過壓現(xiàn)象的發(fā)生是指微秒至毫微秒之內產生的尖峰沖擊電壓 。這種尖峰沖擊電壓幅值有時會非常高，既可能發(fā)生在電源系統(tǒng)中，也可能發(fā)生在信號系統(tǒng)中。瞬態(tài)過壓進入低壓電子系統(tǒng)的時候，能使電子電路產生故障或損壞，造成電子設備發(fā)生的誤動作，平均有一半是瞬態(tài)過壓造成的，損失難以估量。造成的損失可分為4個層次：
●每次沖擊造成電子設備元器件的損傷，使其工作壽命縮短；
●多次沖擊后導致設備損壞，而更換和維護設備需要人力、物力；
●因設備故障導致業(yè)務停頓造成各類損失；
●因業(yè)務突然停頓造成的信譽等不可估量的間接損失，如火電廠的停機，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失等。
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS系統(tǒng)和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈沖以致?lián)p壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能對身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網(wǎng)電壓瞬變波動所產生的浪涌對大型發(fā)電機組采用了復雜的計算機監(jiān)控DCS和**保護系統(tǒng)的損壞。
●火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪涌影響或破壞熱控傳感設備以及DCS系統(tǒng)的準確性。
●輸電公網(wǎng)的電力浪涌對火電廠精密設備的影響損害。
雷擊浪涌對電廠設備的危害
●雷電侵入波：金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，導致高電位差使輔機馬達等設備損壞起火爆炸。
●雷電感應 ：當雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場，處在電磁場中的DCS系統(tǒng)和計算機設備以及線路會感應出較大的電動勢，產生的電磁脈沖以致?lián)p壞、損毀。
●地電位反擊 ：雷防護裝置（避雷針）在引導強大的雷電流導入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓 ，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊 ，這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能對人身傷害或火災爆炸事故。
●大型用電設備開啟或關閉時，電網(wǎng)電壓瞬變波動所產生的浪涌對大型發(fā)電機組采用了復雜的計算機監(jiān)控DCS和**保護系統(tǒng)的損壞。
●火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)工作電源切換到備用電源，機組啟動、停機過程的正常切換和故障情況下的事故切換過程中，所產生的浪涌影響或破壞熱控傳感設備以及DCS系統(tǒng)的準確性。
●輸電公網(wǎng)的電力浪涌對火電廠精密設備的影響損害。
外部防雷系統(tǒng)
外部防雷系統(tǒng)由避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線和接地系統(tǒng)構成。主要作用是為了保護建筑物免受雷擊，通過避雷針為雷電流提供快速可靠的泄放入地途徑。如果雷擊在沒有可靠泄放入地通道的物體上，雷電流的高壓效應、高熱效應、機械效應、靜電感應、電磁感應、反擊等均會產生極大的破壞力。
1.避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）的保護范圍
2.避雷引下線 常規(guī)的避雷引下線是具有一定截面積的元鋼、角鋼、和多股銅芯線等。雷電沖擊電流流經(jīng)避雷引下線時，引下線周圍會產生強磁場。
3.接地系統(tǒng)。
內部防雷系統(tǒng)
內部防雷系統(tǒng)包括屏蔽、等電位、限幅、金屬導體的布置、接地等措施。在一個完善的內部防雷系統(tǒng)中，這些措施是不可或缺的，它們從各方面對產生瞬態(tài)過壓的耦合機制起防護作用，還有現(xiàn)代低壓電源主要的限幅設備———瞬態(tài)過壓保護器（又稱浪涌抑制器）
雷電流的沖擊可達幾十至上百kA，這時候要從兩方面來衡量防雷器的性能。一方面防雷器的*大耐沖擊電流能否滿足要求，如果浪涌抑制器的*大耐沖擊電流小于實際進入線路的雷電的沖擊電流，則浪涌抑制器本身會被損壞。在這里的分級保護概念無疑是一個*好的解決方案，舉例來說假如來波是50kA、8／20us時，可以肯定所有的同類浪涌抑制器（假設浪涌抑制器的*大耐沖擊電流大于50kA）殘壓會在1500V以上（通訊設備輸入電壓模塊一般承受瞬間沖擊電壓可達1000V），就會導致受保護設備的損壞。這時就應再加裝**級浪涌抑制器將級的殘壓再次鉗位轉換至**電壓范圍。
現(xiàn)有浪涌設備存在的不足
●避雷器對二次雷、感應雷和地電位反擊雷防護能力弱。
●現(xiàn)有電源系統(tǒng)電泳防雷器SPD多為歐標產品。
●單級保護，殘壓高。
●過流防護能力低，一般不超過150KA。
●采用單模設計，可靠性低。
●實行差?；蚬材１Ｗo，不能阻止電涌所有的傳播通道。
●不具備防護電氣內部產生的浪涌，不能凈化用電環(huán)境。
●單抑制元件保護設計
●響應速度慢，一般大于5納秒
●通常僅為：
√空氣管
√熱熔斷壓敏電阻
●抑制元件的可更換設計
●說明本身就是耗品
●設備損壞率高，更換頻繁
●單個熔斷器，或沒有
●產品質保期僅為一到兩年。
KYDY電涌吸收器**可靠，實力說話
1大通流
納妙級反應速度，泄流效率高；
普通模塊式SDP僅4個MOV，KYDY電涌吸收器高達80個MOV；
2低殘壓
多級防護機制，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
的正旋波ORN跟蹤算法，準確消除電涌、噪音過濾電力污染；
基于頻率變化的補償式濾波技術；
3免維護
少有的化學封裝技術，優(yōu)異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
長達10年的更換承諾，解除客戶的后顧之憂！
4保護功能強大
真正的10模（全模）保護，阻斷電涌所有可能通路，潔凈用電環(huán)境；
過流保護能力從20KA-1000KA，*大工作電壓高達690V；
5適用于特殊工業(yè)場所
外殼采用NEMA 4標準，防水、防潮、防火、防爆、防靜電；
KYDY電涌吸收器特點：
多級防護機制，徹底消解LEMP，殘壓可達0V；
響應速度小于0.5納秒，快速吸收電涌和雷擊電涌；
*大過流防護能力高達1000KA，遠高于LEMP電氣指標；
的濾波ORN跟蹤算法，準確消除電涌、噪音過濾電力污染；
少有的化學封裝技術，優(yōu)異的EMC性能，保障器件持久的可靠性能；
混合多元及熱、電雙保險熔斷設計，造就數(shù)年免維護的**品質；
真正的10模（全模）保護，阻斷電涌所有可能通路，潔凈用電環(huán)境；
外殼采用NEMA 4標準，防水、防火、防爆、防靜電；
長達10年的更換承諾，解除客戶的后顧之憂；
火電廠防雷及浪涌保護的重點：
DCS系統(tǒng)雷電及浪涌防護
浪涌、電磁脈沖80%來自系統(tǒng)內部，僅20%來自外部雷電、突發(fā)性斷電或來電等等……。
DCS系統(tǒng)控制線路的防雷主要采用2級防雷措施，一是電源浪涌防雷保護，二是安裝內部浪涌抑制保護器。
級電源浪涌防雷器
在機房總配兩路輸入配電母線控制開關的次極出線端上安裝SPD電源防雷浪涌保護器，從三相電源進線側引線連接KYDY-120KA/400V，前面可串聯(lián)加裝空氣開關，安裝在主配電柜里面。
**級內部線路浪涌保護
所有的控制線路應采用屏蔽電纜；對于穿越不同防雷分區(qū)的控制線路在兩端安裝測量控制系統(tǒng)浪涌抑制保護器。浪涌抑制保護器的選擇根據(jù)線路的工作電壓、電流選擇相對應的浪涌保護器。
輔機電機浪涌防護
火電廠中的各類輔機設備中，風機水泵類設備占了絕大部分,高壓大容量交流籠型異步電動機的使用非常廣泛,交流電機的直接起動(尤其是高壓電機)會產生巨大的電流沖擊 ,浪涌的存在直接起動而造成的電動機燒毀和轉子斷條事故屢屢發(fā)生，給機組的**經(jīng)濟運行造成很大的威脅。同時大量在電機上使用變頻器又會產生電路內部浪涌，如果在雷擊的危害下對于延長電動機的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，保證機組正常運行是非常必要的。
電路切換浪涌防雷保護
