变频器安全之端口的防雷保护措施

关键词： 大气层 放电

变频器安全之端口的防雷保护措施（精选3篇）

篇1：变频器安全之端口的防雷保护措施

变频器安全之端口的防雷保护措施

变频器的外壳端口保护不仅仅是建筑物外壳，也应当包括变频器外壳或变频器柜的外壳，比如说变频器、变频器柜室等。按照iec1312—1《雷电电磁脉冲的防护》第一部分(一般原则)的适用范围为:建筑物内或建筑物顶部变频器系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护。其保护方法主要有三种:接地、屏蔽及等电位连接。

(1)接地

iec1024—1已经阐述了建筑物防雷接地的方法，主要是通过建筑物地下网状接地系统达到要求。变频器系统防雷时还要求对相邻两建筑物之间通过的电力线，信号传输电缆均必须与建筑物接地系统连接起来(不能形成回路)，以利用多条并行路径来减少电缆中的电流。

变频器系统的接地更应当注意系统的安全性和防止其它系统干扰。一般来说工作状态下变频器系统接地不能直接和防雷地线相连，否则将有杂散电流进入变频器系统引起信号干扰。正确的连接方式应当在地下将两个不同地网，通过放电器低压避雷器连接，使其在雷击状态下自动连通。

(2)屏蔽

从理论上考虑，屏蔽对变频器外壳防雷是非常有效的。但从经济合理角度来看，还是应当从设备元器件抗扰度及对屏蔽效能的要求来选择不同的屏蔽方法。线路屏蔽，即在变频器系统中采用屏蔽电缆已被广泛应用。但对于设备或系统的屏蔽需要视具体情况而定。iec提出了采用建筑物钢筋连到金属框架的措施举例。

iec1312—2作了如下描述:建筑物内部变频器系统的主要电磁干扰源是由一次闪击时的几个雷击的瞬时电流造成的瞬态磁场。如果包含变频器系统的建筑物或房间，用大空间屏蔽，通常在这样的措施下瞬时电场被减少到一个足够低的值。

(3)等电位接连

等电位连接的目的是减小变频器之间和变频器与金属部件之间的电位差。在防雷区的界面处的等电位连接要考虑建筑物内的变频器系统，在那些对雷电电磁脉冲效应要求最小的地方，等电位连接带最好采用金属板，并多次与建筑物的钢筋连接或连接在其它屏蔽物的构件上。对于变频器系统的外露导电物应建立等位连接网，原则上一个电位连接网不需要直接连在大地，但实际上所有等电位连接网都有通大地的连接。

信号线端口

信号线端口保护现在已经在已有许多类型的较为成熟的保护器件，比如变频器信号端口保护器、变频器通信端口保护器等。在保护器选择时除了保护器本身的性能外，应该注意保护设备的传输速率、插入衰耗限值、驻波比、工作电压、工作电流等相关指标，如果在同一系统使用多级保护还应该考虑相互配合问题。

在信号端口窜入的瞬态电流最容易损坏变频器内部的信号交换或转换单元及控制单元，如主板、并行口、信号接口卡等。事实上瞬态电流或浪涌可能通过不同途径被引入到信号传输网络中，若变频器控制系统和上位机通信采用以太网结构，则ieee802—3以太网标准中列出了四种可能对网络造成威胁的情况:

(1)局域网络元件和供电回路或受电影响的电路发生直接接触;

(2)局域网电缆和元件上的静电效果;

(3)高能量瞬态电流同局域网络系统耦合(由网络电缆附近的电缆引入);

(4)彼此相连的网络元件的地线电压间有细小差别(例如两幢不同建筑的安全地线电压就有可能略有不同)。

以变频器通信线为例，在rs-232的串、并行口的标准中，用于泄放高能浪涌和故障电流的地线同数据信号的返回路径共享一条线路，而小至几十伏的瞬态电压都有可能通过这些串、并行口而毁坏上位机及终端等设备，信号传输线也能直接将户外电源线上的瞬态浪涌传导进来，而信号接口能够传导由闪电和静电泄漏引起的浪涌电压。

用户应当对数据线保护器慎重选择，有些保护器虽然起到了“分流”作用，但常常是将硅雪崩二极管(sad)接在被保护线路和保护器外壳之间，测试表明sad的箝位性能很好，但它电涌分流能力有限。同时压敏电阻(mov)也不能在数据线保护器上使用。先进的过程控制系统的信号接口防雷保护装置(无论是rs-232串等通信接口还是计算机同轴网络适配器接口)目前均采用瞬态过电压半导体放电管，其冲击残压参数指标很重要。有条件时能够采取多级保护设计电路效果更佳。

电源端口

原则上采用多级spd做电源保护，但变频器控制系统的电源保护由于其敏感性必须采用较低的残压值的保护器件，且此残压应当低于需要保护设备的耐压能力。同时还必须考虑到电磁干扰对变频器系统的影响，因此带滤波的分流设计应当更加理想。所以对于变频器系统电源保护特别注意的两点是:前两级采用通流容量大的保护器，在变频器终端处则采用残压较低的保护器。最后一级的保护器中最好有滤波电路。对变频器系统电源端口安装spd时应注意以下问题:

(1)多级spd应当考虑能量配合、时间配合、距离配合。如果配合不当的话，效果将适得其反。

(2)连接防雷保护器的引线应当尽量粗和短。

(3)全保护时尽可能将所有连接线捆扎在一起。

变频器在日常的运用种经常会受到雷击，所以目前的主要保护措施就是研究防雷的端口有哪些，然后对防雷端口进行维护，让变频器在实际操作中尽量的少受外界的干扰。

篇2：输电线路的防雷保护措施

一、输电线路遭受雷击的原因

(一) 当前对雷电观测技术的局限。

雷电活动本身就具有很强的复杂性、随机性和频繁性的特点。当前, 对雷电的观测技术还存在较大的局限性, 线路遭受雷击的技术参数根本无法准确测量和捕捉, 甚至对每次线路遭受雷击故障的闪络类型都很难准确区分。随着人们对雷电观测及分析技术的提高, 将会增加输电线路的防雷工作的砝码。

(二) 早期输电线路本身的设计缺陷。

我国很多地区在早期建造的低压线路设计时没有提供土壤电阻率, 这说明设计本身就存在缺陷。这从源头上使输电线路的防雷水平较低;此外, 由于防污的需要, 合成绝缘子大规模应用于输电线路, 但合成绝缘子伞裙直径小, 有效干弧距离比同高度的瓷或玻璃绝缘子串短, 耐雷水平相对较低, 容易增加雷击放电机率。

(三) 输电线路维护力度不够。

输电线路会随着时间而不断出现老化, 并且原有的很多输电线路电阻较高。一些输电线路接地装置存在许多问题, 例如接地装置年久失修、残缺不全、电阻增加、接地体严重腐蚀等, 由于这些原因, 使得输电线路耐雷水平逐渐下降。在日常的维护工作中, 由于种种原因, 存在许多问题没有得到很好解决。

(四) 受天气和地形的影响。

我国夏季阴雨雷电天气频繁, 且持续时间长, 输电线路很容易遭受雷击, 特别是在山丘地区的潮湿盆地更容易产生雷击事件。在高山、丘陵、江河湖泊丛横, 地形复杂的地区易形成雷云、暴雨天气, 在这些线路区段会出现易雷击区、易雷击带和易雷击点。

二、输电线路易遭受雷击的地区

选择的合理输电线路路径一般情况下, 遭受雷击线路往往都发生在线路的某些地段, 即易击区。经验表明, 易遭受雷击的地区:一是四周为山丘的潮湿盆地;地下有导电性矿的地面和地下水位较高处;二是雷暴走廊;三是土壤电阻率较小的地方;四是具有不同电阻率上壤的交界地段。

三、输电线路防雷击保护措施

(一) 应做好基础工作。

通过雷电定位系统逐步积累每年的落雷分布、雷电流强度, 并分析研究它们与线路跳闸率之间的内在规律, 逐步掌握雷击与雷电流强度、地形、线路结构的关系。结合历年运行经验和沿线地形、地貌、地质、地势, 找出多雷区的易击段和易击杆塔, 绘制电网雷电区域分布图, 因地制宜进行防雷设计和采取综合防雷措施。同时在规划新的输电线路时, 避开多雷区的易击段, 通过优化方案, 以科技为主导, 不断探索与创新, 才能确保输电线路的安全、稳定运行。

(二) 接地装置的处理。

第一, 高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低, 即二者成反比关系。电压等级越高, 降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。对土壤电阻率较高地区, 应选择更换接地网形式和置换土壤的方法, 达到降阻的效果。在雷击多发区域, 主网线路杆塔接地电阻应保证<10 Ω, 山区也应<15 Ω。在雷雨季节前, 对雷击多发区域线路应按规程要求的方法, 进行杆塔接地电阻测量。第二, 接地装置埋深, 要求>0.6 m, 采用增大截面的接地引下线, 引下线 (热镀锌) 表面要进行防腐处理。严格按照规程执行接地装置的开挖检查制度。重点检查接地装置的埋深、接头和截面的测量, 对不合格的及时进行处理。第三, 降低杆塔接地电阻, 还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。根据土壤电阻率的情况, 降低杆塔的接地电阻, 是提高输电线路耐雷水平最经济、有效的措施。

(三) 架设避雷线和避雷器。

架空线路装设避雷线, 是为了防止雷电波直击导线, 产生损毁线路绝缘的过电压。架设避雷线后, 雷击时雷电流沿避雷线引下线进入大地, 保证线路的安全供电。因此, 架设避雷线是输电线路防雷保护最基本和最有效的措施。因为架设避雷线具有以下作用:一是分流作用, 避雷线一般直接接地泄导雷电流, 以降低雷击过电压;二是对导线有耦合作用, 降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压;三是对导线起屏蔽作用, 防止雷直击导线。线路电压越高, 架设避雷线的效果愈好, 因此高电压输电线路应全线架设避雷线, 在山区地段应采用双避雷线, 这样做更能够保证输电线路的安全。可以说避雷线的架设会在一定程度上降低导线上的感应过电压, 但不是完全消除, 可以安装避雷器来将雷电流泄放到大地, 从而限制过电压, 保障输电线路及设备的安全。

(四) 加强线路绝缘水平。

因为线路防污的需要, 合成绝缘子大规应用于输电线路, 但合成绝缘子的耐雷水平较低, 增加了雷击放电几率。况且, 合成绝缘子都需装有均压环, 这进一步降低了合成绝缘子的耐雷水平。在实际运用中发现悬垂线夹内导线发生断股的线路基本都是使用合成绝缘子的。送电线路的绝缘水平与耐雷水平是成正比的, 保证送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。为降低线路跳闸率, 可在高杆塔上增加绝缘子串片数, 以加强线路绝缘。

(五) 做好维护工作。

在雷雨季节之前, 需加强避雷线的运行与检修, 对于地线锈蚀等情况要进行重点检查, 对接地装置电阻值测试, 及时处理那些电阻值偏大的装置。在雷雨季节, 做好雷击线路的检查工作, 及时更换和补修损坏的设备, 检查发生闪络的绝缘子串的导线、地线线夹, 必要时还应该对相邻挡线夹及接地装置进行检查, 以确保装置的完好性, 极大缓解雷击闪电跳闸率。故障巡查时, 不能只查到一个故障点就结束故障巡视, 而应把全区查完。对110 k V及以上输电线路可以应用雷电定位系统, 雷电定位系统是一种全自动实时雷电监测系统。当线路发生雷击跳闸时, 雷电定位系统能准确定位雷击杆塔, 帮助巡线人员及时查找故障点, 大大节省巡线人员的故障巡视时间, 使线路及时恢复供电, 确保线路的供电可靠性。

参考文献

[1].中华人民共和国水利电力部.架空送电线路设计技术规程[M].北京:北京水利电力出版社, 1979

[2].李景禄.实用电力接地技术[M].北京:中国电力出版社, 2001

[3].郑江, 林苗.1000kV特高压输电线路防雷工程设计研究[J].高电压技术, 2006

篇3：试析输电线路的防雷保护措施应用

【关键词】输电线路；防雷；措施

随着国民经济的快速发展，国家对电力的需求日益增长，因此电力生产的安全问题也显得愈加重要，输电线路作为电力系统的重要组成部分，对电网的稳定、安全运行起到不可忽视的作用。随着电力系统的不断完善与国家电网的发展，输电线路由于遭受雷击导致的安全事故经常发生，因此为了保证输电线路与电力系统的正常运行，电力部门必须重视输电线路的防雷保护措施。

1.输电线路遭受雷击的原因分析

（1）客观因素。雷电本身的活动方式具有极强的随机性与复杂性，当前我国并没有完善成熟的雷电观测技术，因此输电线路遭受雷击的相关参数很难进行准确的捕捉与测量，甚至当线路遭受雷击后，其故障类型难以进行准确区分。

（2）我国很多山村地区早期的低压线路设计时没有充分考虑到土壤可以提供的电阻率，这种现象使输电线路的防雷水平在初始阶段就比较差。除此之外，为了配合防污的相关要求，输电线路中大量使用合成绝缘子，与同高度的玻璃或瓷绝缘子相比，合成绝缘子的有效干弧距离较短，伞裙直径相对较小，因此防雷水平较低，也容易遭受雷击放电。

（3）一般而言，输电线路会随着时间的推移而不断老化，导致电阻逐渐变大，降低输电线路的防雷水平，因此保证输电线路的日常维护，而在实际过程中，很多地区接地装置由于年久失修，出现接地体腐蚀严重，残缺不全的现象，这种问题的存在导致输电线路也容易遭受雷击。

2.输电线路的防雷要求

（1）在输电线路电线的选择上，为了避免雷电直接与导线接触，因此应该尽量使用电缆或者避雷线。

（2）输电线路应有配套的接地措施，当输电线路遭受雷击的时候可以通过接地设施传入地下，从而避免相关设备受到损坏；此外，输电线路也应该加强绝缘设施的建设，当雷击发生时，可以保证绝缘子不闪络。

（3）当绝缘子串出现闪络的情况是，也应该使输电线路不改变原有的工频电弧，避免开关跳闸的现象。因此针对这种要求，应当适量降低输电线路中绝缘子的工频电厂强度，在电网的中兴点中采取不接地的方式，这样可以最大限度的消除由雷击引起的单向接地故障，不会导致开关跳闸与相间短路。

（4）当输电线路遭受雷击后，最后的要求即为尽量不出现停电事故或将其减少到可以承受的地步。因此为了达到这种要求，可以允许小部分的绝缘子串出现闪络的现象，然后利用自动重合闸与减少建弧率的方法，保证电力系统的正常供应，将雷击事故的影响将为最低。

3.输电线路的具体防雷措施

3.1合理选择输电线路路径

根据调查显示，在一般情况下受到雷击的输电线路容易集中在以下几个地区：①周围是山丘的潮湿盆地；②雷暴走廊；③土壤的电阻较小；④地下存在导电性矿物质的地面；⑤地下水位较高的地面；⑥电阻率不同的土壤交界处。

由于输电线路的防雷宗旨为降低线路的受雷率，提高线路的防雷性能，减少线路的受雷跳闸频率，因此在输电路径的选择上，应充分考虑地区的地貌特点、地形特征、土壤电阻等自然条件，以及输电线路的电压等级与运行方式，采取合理有效的保护措施。

3.2安设避雷线

避雷线是输电线路保护中十分重要的措施，除了通常意义上避雷线可以防止雷电直接击中导线外，还有以下几个作用：首先通过避雷线对导线的耦合作用使线路绝缘子的电压减少；其次通过避雷线对导线的屏蔽作用使导线的感应过电压得到降低；再次通过避雷线对导线的分流作用可以使流经电塔的雷电流降低，进而降低塔顶的点位。

一般而言，输电线路电压越高，避雷线的使用效果就越好，同时避雷线在整个输电线路中的造价比重也越低。因此，为了更好的使用避雷线对输电线路进行保护，应遵循以下几点要求：

①220KV及其以上电压等级的输电线路应保持全程安设避雷线；60KV的输电线路如无特殊情况也应全线安设避雷线，35KV的输电线路一般无需全程架设避雷线，只需在变电所与发电厂的进出线段假设1-2KM的避雷线即可。

②为了提高避雷线增强避雷线对导线的屏蔽作用，保证雷电不会绕开避雷线直接击中导线，减少雷电的绕击率。因此避雷线于导线的保护角应有一定的规范，如500KV及其以上的超高压输电线路的避雷线保护角应在15°以下，330KV与220KV的避雷线保护角可以做到20°左右，其余电压下的避雷线保护角也应该保持在20°～30°之间，这样才能有一个比较高的遮蔽率。

③随着输电线路电压的降低，线路的绝缘情况也在不断的下降，因此，当在20KV以下的输电线路中，避雷线的防护作用基本失去意义，无需安设避雷线。

3.3改造接地装置

由于输电线路分布广泛，并且常年在荒郊野外运行，容易受到环境、气候等因素的影响，从而使接地装置遭到破坏，为了保证接地网的正常运行，可以从以下几个方面入手：

①组织相关工作人员定期检测接地杆的土壤电阻率，认真检查配电线路杆塔的相关配置，确保接地装置处于正常运行的状态。

②做好重点地段的防雷保护工作，测量雷电的易击区线路的接地电阻，并根据测量结果对接地杆塔进行改造。对于连续多基杆塔的接地电阻不合格情况应进行重点改造，或根据当地实际情况，采取针对性的措施，降低接地电阻。

③为了保证输电线路接地装置的电阻符合要求，应该从实际出发，全面了解地区的地质、地形与土壤状况，因地制宜，采取水平、垂直与环形相结合的复合型改造方式。

④对于地下线严重被盗的地区，可以利用扁钢做引下线对接地装置进行改造，保证杆塔接地的可靠有效。

⑤对于土壤电阻率较高的地区，可以采取延伸接地的方式，将接地网延伸到电阻率较低的土壤地区进行接地，从而达到降低接地电阻的目的。

3.4安装线路避雷器

在输电线路中安装避雷器的做法已逐渐得到人们的认同，在我国各地开始大量应用，起到了较好的防雷保护作用。其工作原理为当输电线路被雷电击中后，产生的雷电流一部分通过避雷线传入相邻的杆塔，另一部分电流则经本体传入地下。当电流达到一定数值以后，避雷器发生作用，提供相应的回路抵抗，使雷电流可以通过回路传入大地，防止输电线路的电压过分升高，从而保护了输电线路与相关设备。因此，通过线路避雷器的安装，可以有效的保护输电线路。

4.总结

由于雷电这种自然现象本身具有极强的复杂性，且输电线路所处的环境复杂多变，因此想要杜绝雷电产生的危害是几乎不可能的，输电线路的防雷保护工作是一项长期坚持的任务，只有通过不断的努力，才能讲雷电危害讲到最低，保证电力系统的稳定安全运行。

【参考文献】

[1]沈志恒，赵斌财，周浩，龚坚刚，孙可，王东举.输电线路地线上安装水平侧向短针的防绕击效果分析[J].高电压技术，2012，（04）.