小型水电站的设备防雷设计研究

小型水电站的设备防雷设计研究

张少玉

（广东省水利电力勘测设计研究院510635）

摘要：受到经济和自然因素的影响，我国山区的水电站大多数为小型水电站。但是由于山区的雷电天气多发和防雷设计水平有限，导致小型水电站的设备经常出现雷击事故，这不仅造成了巨大的经济损失，更直接威胁到该地区的电力供应。为此，必须对小型水电站的设备防雷设计进行深入探究，从而为小型水电站设备的安全稳定运行提供支持与保障。

关键词：小型水电站；水电站设备；防雷设计；设计策略

引言

随着社会经济的发展，对电力供应的依赖性也逐渐提升，这使电力行业迎来了新的发展机遇，也面临着更加严峻的挑战。在小型水电站的运营过程中，为了确保电力的稳定输送，就必须重视小型水电站的设备防雷设计。加之，现如今很多小型水电站已经将计算机控制设备应用在了防雷设计中，这虽然使小型水电站设备向着智能化和自动化的方向发展，但也加大了设备雷击损坏的几率，使小型水电站设备防雷设计变得尤为重要。为此，在小型水电站日常的运营过程中，就必须将设备防雷设计作为运营的首要任务，并采取科学和有效的措施，提高小型水电站设备防雷设计的效率和质量，促进小型水电站的全面发展。

1电源设备的防雷设计

作为小型水电站设备防雷设计的前提和基础，电源设备的防雷设计对整体的防雷设计效果有着极其重要的影响。而在这其中，低压机组的防雷设计则处于关键的地位，是整个小型水电站设备防雷设计的重中之重。当小型水电站设备的电源来源于400V母线时，雷电就会以母线为入侵点，直接伤害到设备内部构造。为此，就必须提高对低压配电网进线端的重视程度，采取安装避雷器的方式，降低雷电进入的几率。还要利用一些三相电容器，实现雷电的接地。与此同时，为了对雷电事故进行有效规避，还要在相应位置安装隔离变压器，避免雷电进入到小型水电站设备中。具体来说，电源设备方面可以有以下几种防雷设计：

1.1在低压母线和配电线路方面

对于小型水电站的低压母线，可以采取在变压器出口安装低压避雷器或者击穿保险器的方式，确保避雷器成为连接母线与接地回路的桥梁。当雷电事故发生时，就可以利用避雷器和电容器降低雷电的伤害程度。其中氧化锌的避雷器还具有一定的吸收性能，可以对所经过的电压危害进行有效的减弱，进而实现对雷电事故的科学规避。

1.2在电源接口方面

要想提高小型水电站设备运行的稳定性和安全性，还需要重视电源接口处，实现在源头处降低小型水电站设备出现雷电事故的几率。可以利用浪涌能量通过保护器，将雷电中的电压和电流与地面相连，进而以回路的形式避免小型水电站电源受到雷电的影响，为小型水电站电源的稳定性提供支持与保障。当将压敏电阻安装在小型水电站设备电源的进口处时，通常情况下压敏电阻保持在关断的状态，这表明其中经过的电流并未超过50μA，此时小型水电站电路尚未受到雷电的不利影响；当压敏电阻开始运行时，则表示此时电路中的电流过高，应当将其中的电流进行尽快的释放，进而为小型水电站设备的运行保驾护航。只有当其中的电流消除之后，压敏电阻才能恢复到关断的状态。值得注意的是，虽然利用压敏电阻可以对电流进行有效的吸收，但是对于较大的电流量却无法进行吸收。为此，就需要在压敏电阻进线端安装一定的熔丝，从而确保压敏电阻的正常运行。

1.3在通讯接口方面

通讯系统在小型水电站运行中起到了信息沟通的作用，是小型水电站设备运行状态的及时反应，因此在进行小型水电站设备防雷设计时，也要重视通讯接口位置的防雷设计。加之，小型水电站的通讯系统保持着低压的状况，这也导致小型水电站的通讯系统极易受到雷电的危害出现一系列的故障。并且通讯系统对雷电电压的抵抗能力较差，仅仅十几伏的雷电电压，就可以造成小型水电站通讯系统的损毁，这就需要采取科学和有效的手段，实现小型水电站通讯系统雷电事故的防范。可以采取在通讯接口位置安装光电隔离的方式，使经过通讯系统的雷电电压可以连接到地面，从而取得较好的通讯系统防雷效果。

2接地系统的防雷设计

完善的接地系统防雷设计，不仅可以保障小型水电站设备的安全性，还可以避免对设备操作人员造成伤害，从而确保小型水电站的顺利运转。一般来说，小型水电站设备会采取共用接地系统的方式，实现小型水电站设备信号地和保护地的有效关联。但若是小型水电站设备的接地系统防雷设计存在漏洞，不仅无法对雷电事故进行防治，甚至还会导致小型水电站设备的进一步损害。目前，小型水电站接地系统的防雷设计主要包括独立接地、共用接地、混合接地三种。

2.1独立接地

顾名思义，独立接地主要利用独立的接地网，实现对雷电电压的有效导入。值得注意的是，独立接地网的设置还应保持一定的距离，使各个接地系统处于相对独立的状态，进而降低各个接地系统相互干扰的几率。独立接地的方式通常应用在小型水电站设备的通讯系统中，尤其在电磁环境较为复杂的设备应用条件下。但是独立接地方式并不完善，其中还存在较大的漏洞。这主要因为独立接地方式的应用，无法处理雷电电压较高的问题，导致小型水电站设备受到一定的伤害，极大的增加小型水电站设备遭受雷电事故的几率。并且独立接地方式的施工过程较为复杂，因此并未得到广泛的推广和应用。

2.2共用接地

共用接地能够将所需要接地的各个系统连接到地网上，逐渐使其成为一个统一的地网。共用接地可分为多点接地和单点接地两种方式。多点接地主要指的是通过通信和计算机设备将需要接地的设备连接到接地平面，而单点接地指的是通过通信和计算机设备将需要接地的连接到一个点。区别在与一个是连接到一个平面，一个是连接到一个点上。多点接地能够保证串联阻抗较低，这样就能够在一定程度上降低电容效应产生的影响，单点接地能够降低耦合，降低接地环路带来的影响。

2.3混合接地

混合接地方式指的是多种接地方式混合在一起。这种接地方式主要是将多点接地和单点接地结合在一起，具体方法是：一方面对通信和计算机设备采用单点接地方式建立一个公用的、等电位带，并将防雷接地、电气保护接地、电源系统接地等各种接地在通信和计算机设备上进行区分，使这些接地成为独立的系统，然后再将这些独立的系统连接到所建立的公用等电位连接带，这样就能够形成一个混合接地。这种接地方式能够有效的降低耦合和接地环路带来的影响，同时也能够保证各个接地系统之间保持等电位，这样就能够最大限度上避免高电位的反击，也能够在很大程度上保证工作人员的安全。

结语

综上所述，目前对于一些小型水电站而言，对于计算机设备的防雷还没有一个准确的方案，所以遭遇雷击的事件时有发生。如果采用计算机控制系统进行防雷，如果能够按照本文所提的方法进行防雷，那么也能够对雷击进行一定的防范，对于保证水电站的正常运行具有重要作用。

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