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计算机应用SMALLHYDROPOWER2012No2,TotalNol64

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水电厂闸门现地控制单元防雷设计

陆宋杰(国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司江苏南京211106)

【摘要】目前，水电厂闸门计算机监控系统得到了越来越广泛的应用，但闸门现地控制单元有时会遭遇雷电干扰而损坏，因此加强雷电防护是闸门监控系统安全运行的一大课题。图5幅。

【关键词】水电厂闸门监控防雷设计

随着计算机技术、控制技术、通讯技术的发展和广泛应用，水电厂闸门监控系统现地控制单元普遍采用了可编程控制器PLC和各种智能装置组成的监控设备，这些设备虽然具有一定的抗干扰和抗电磁兼容能力，但由于其普遍处在高山环境中，极易受到雷击而造成设备损坏。

1设计原则

闸门监控系统现地控制单元防雷设计主要针对水电厂，除了能满足闸门系统监视控制的基本要求外，还通过引入雷电分区概念，对闸门现地控制单元的结构进行了针对性防雷击设计，对闸门监控系统的电源系统、网络结构以及信号接入等各个方面也进行了优化设计；同时结合采用先进的电涌保护器件等措施，有效地解决了系统的雷击干扰问题，保障了现场的生产安全，对提高电网的安全运行具有重要的意义。

2现地控制单元防雷设计

2.1整体防雷设计

雷击引起的浪涌电压属于高能电磁骚扰，具有很大的破坏力。雷击有直接雷击和感应雷击两种，水电厂闸门监控系统现地控制单元处于高处，二次设备的本体虽然装设在户内或是有外部防护体处，但同时也有一定数量的信号和电源线暴露在外部，

收稿日期：2012-02-03

作者简介：陆宋杰(1982-),男，工程师，主要从事水电厂自动化方面的研究工作。

Email:lusongjie@

均能有效接受这两种雷击，造成信号、控制、通信等二次设备或系统的工作性能偏离预期指标或出现性能偏差，导致设备或系统失灵，甚至摧毁上述设备或系统。

在防雷系统方案设计工作中，除了要遵照执行相关国家标准要求以外，还要特别强调防雷分区和等电位连接的概念。根据雷击在不同区域的电磁场强度划分防雷分区，并在不同防雷分区的界面上采用不同防护等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护，并实施等电位连接。

依据防雷分区的概念，主要目的就是确保计算机闸门监控系统现地控制单元的正常运行，不受雷电所造成的过电流、过电压的干扰和破坏。措施就是堵塞所有的雷电入侵渠道，实行分区和等电位连接的原则，结合水电厂实际情况，按规范正确实施。

总的来说，防雷技术主要是分流、均压、屏蔽和接地这四项技术再加上有效的防护设备。如果计算机闸门现地控制单元从设计阶段开始就体现这种综合系统的防护设计原则，必将起到事半功倍的防护效果。

2.2电源部分的防雷击与过电压保护

由于闸门监控系统现地控制单元的工作电源采用交流220V和直流220V双路供电，是由水库建筑物的配电室引入的，电源高压端和配电室的一级防雷保护由电厂方完成实施。因此，对于闸门监控系统的交直流双路电源可采取二级防雷保护和三级防雷保护相结合的方式。

作为二级防雷保护，可在装置的220V交流电源引入位置加装单相电源防雷器LAYM—60×2,

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小水电2012年第2期(总第164期)计算机应用

该防雷器最大持续工作电压范围U。=220V;额定通流I=25kA,最大通流Imax=60kA(8/20μs),保护水平Up小于1.8kV。

在220V直流电源引入位置加装上直流电源防雷器GPU1—20/220DH,该防雷器额定工作电压U。=220V;额定通流In=20kA,最大通流Imax=40kA(8/20μs),保护水平Up小于0.8kV。

作为三级防雷保护，南瑞公司开发了新型的电源浪涌抑制器，可彻底抑制由一、二级防雷保护器件遗留下的残余浪涌电压，保证输入电源的干净。

2.2.1电路仿真分析

电力系统中典型的干扰主要是快速瞬变脉冲群干扰、振荡波干扰、静电放电和浪涌冲击等，这些干扰来自感性负载的投切及继电器和断路器等触电切换的瞬态过程。

为了验证理论设计的合理性，采用Saber仿真软件验证了干扰抑制装置对快速瞬变和阻尼振荡波干扰的抑制能力。Saber仿真软件可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真，具有丰富的元件库和精致的仿真描述能力。通过快速瞬变脉冲群干扰仿真和