試述工廠弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)(2)
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三、弱電系統(tǒng)防雷原則和保護(hù)器選擇
多級分級保護(hù)原則,根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及不同受保護(hù)程序和所屬保護(hù)層確定防護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù);根據(jù)雷電危害可能侵入的電氣路徑,實(shí)現(xiàn)對各系統(tǒng)從電源線到數(shù)據(jù)通信線等進(jìn)行多級、多層次的保護(hù)。外部無源保護(hù),在0級保護(hù)區(qū)即外部作無源保護(hù),主要有避雷針(網(wǎng)、線、帶)和接地裝置(接地線、地極)。保護(hù)原理:當(dāng)雷云放電接近地面時(shí),它使地面電場發(fā)生畸變。在避雷針(線)頂部,形成局間電場強(qiáng)度畸變,以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向,引導(dǎo)雷電向避雷針(線)放電,再通過接地引下線,接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護(hù)物體免受雷擊。
內(nèi)部防護(hù),電源部分防護(hù),雷電侵害主要是通過供電線路侵入。“電源防雷器”并接在電力線路上,可遏制瞬態(tài)過電壓和泄放浪涌電流。從總進(jìn)線到用電設(shè)備端通常配置三級防護(hù),經(jīng)過逐級限壓和放電,逐步消除雷電能量,保證用電設(shè)備的安全。過電壓保護(hù)按國家規(guī)范應(yīng)分三部分:建議在高壓變壓器后端到樓宇總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加避雷器,作為第一級保護(hù);在總配電盤至樓層配電箱間電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加裝避雷器,作為第二級保護(hù);在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對地加裝避雷器,作為第三級保護(hù)。信號部分保護(hù),對于各類信號系統(tǒng),應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級跟據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級別確定,精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行確定。“信號防雷器”接入信號線路后,一方面要能切斷雷電進(jìn)入設(shè)備的通路,同時(shí)要能迅速對地放電,另一方面要能確保在正常狀態(tài)下,通過防雷器的信號不受損害,使設(shè)備能正常工作。
按地處理,在計(jì)算機(jī)房及各類弱電機(jī)房的建設(shè)中,一定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng),因所有防雷設(shè)備都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地,從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好,不但會引起設(shè)備故障,燒壞元器件,嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題及防靜電問題等都需要通過建立良好的接地系統(tǒng)來解決。
電源浪涌保護(hù)器的選擇,GB50057-94(2000版)和IEC61312指出:二類保護(hù)要求,應(yīng)按總雷電流150KA(10×350€%eS波)來考慮浪涌保護(hù)器選擇,按照其建議的雷電流分配方式其中50%即75KA是通過接地系統(tǒng)(水管、鎧裝電纜外皮或?qū)Ь€的保護(hù)管等)直接入地;另外50%通過安裝在相線和中線上的電涌保護(hù)器入地。所以,對電涌保護(hù)器通流容量的要求最好為75KA以上。另一方面,若采取三級保護(hù)方式,要使過電壓的殘壓于到達(dá)終端設(shè)備前能限制至1500V以下(按3C的標(biāo)準(zhǔn)要求),需要好幾套第二級防雷器的同時(shí)每臺電腦前加裝質(zhì)量較好的第三級防雷器。這樣,這部分的成本就相當(dāng)大了。由此,可以選擇一體化的高性能電源浪涌保護(hù)器。
四、弱電系統(tǒng)防雷措施
多級防電源防雷措施:一級防雷,作為系統(tǒng)電源進(jìn)線端的主級三合一防雷器,在雷擊多發(fā)地帶至少應(yīng)有100-160KA的通流容量,可將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的雷擊過電壓到數(shù)千伏,防雷器可并聯(lián)安裝在廠房總配電柜內(nèi)的電源進(jìn)線處或配房低壓輸出端。配電房低壓輸出端并聯(lián)安裝壹套B級電源防雷箱Cn-B4P-100,用于機(jī)房整體設(shè)備的電源第一級的防雷設(shè)備初級保護(hù)?;虿捎肅n電源防雷模塊Cn-TP-100B,并聯(lián)安裝在配電房低壓輸出端。二級電源防雷,UPS電源防雷器,對通過電源初級防雷器的雷電能量進(jìn)一步泄放,可將幾千伏的過電壓進(jìn)一步到1點(diǎn)幾千伏,雷電多發(fā)地帶需要具有40KA的通流容量,防雷器可并聯(lián)安裝在UPS處。具體措施:在電源總進(jìn)線處,并聯(lián)安裝一套電源二級二合一防雷器Cn-B4P-40用于中心機(jī)房內(nèi)設(shè)備的電源第二級防雷保護(hù)?;虿捎肅n-TP60B/4電源防雷模塊。
三級防雷系統(tǒng),即用電設(shè)備的末級防雷,這也是系統(tǒng)防雷中最容易被忽視的地方,現(xiàn)代的電子設(shè)備都使用很多的集成電路和精密的元件,這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏,由經(jīng)過一級防雷而進(jìn)入設(shè)備的雷擊殘壓仍將有千伏之上,這將對后接設(shè)備造成很大的沖擊,并導(dǎo)致設(shè)備的損壞。作為第的二合一防雷器,要求有10KA以上的通流容量。
同時(shí),如線路盡可能短、盡可能不要架空走線、有條件穿管埋線、電源線與信號線盡可能分開布劃。雷電波侵入的防護(hù)主要是在線路上安裝相應(yīng)的防雷裝置并有效接地,利用合適的線路衰減來達(dá)到防雷的目的。
針對監(jiān)控設(shè)備,由于供電、控制及信號線路電壓等級低,而很多設(shè)備又是安裝在室外等特點(diǎn),一般都采用在設(shè)備前安裝三合一防雷裝置并有效接地。聯(lián)合接地時(shí)接地電阻值取弱點(diǎn)系統(tǒng)和防雷系統(tǒng)要求的最小值,比如防雷系統(tǒng)要求小于10歐姆,弱點(diǎn)系統(tǒng)要求小于4歐姆,聯(lián)合接地就取小于4歐姆。防雷系統(tǒng)要求小于1歐姆,弱點(diǎn)系統(tǒng)要求小于4歐姆,聯(lián)合接地就取小于1歐姆。
工廠配電網(wǎng)中性點(diǎn)電阻接地方式的可行性,中性點(diǎn)電阻接地方式有效地解決了單相接地過電壓問題,有關(guān)資料表明,當(dāng)電阻電流與故障點(diǎn)的電容電流相近或略大于電容電流,可以有效抑制弧光接地過電壓幅值,并對繼電保護(hù)有利。
提高供電的可靠性和安全性,采用電阻接地后,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)線路要立即跳閘,不能保證用戶的連續(xù)供電。但化工系統(tǒng)的配電網(wǎng),不是過去的單電源的輻射系統(tǒng)或樹形系統(tǒng),而是雙電源供電系統(tǒng)。因此,在這種情況下,提高供電可靠性就不再單靠要求帶單相接地故障運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)來保證,而是靠BZT裝置和短時(shí)停電再啟動技術(shù)來保證。BZT裝置是保證系統(tǒng)可靠性的重要技術(shù)手段,石化系統(tǒng)的配電網(wǎng)中幾乎百分之百使用,起到了很好效果。在工廠中廣泛應(yīng)用的保證用電連續(xù)性的“智能型快速切換裝置”可以較好地提高企業(yè)供電系統(tǒng)的可靠性。
短時(shí)停電再啟動技術(shù)在系統(tǒng)的配電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛,較好地保證了化工裝置的安全連續(xù)運(yùn)行。
屏蔽防雷措施的目的是阻擋空間電磁波感應(yīng)、過電壓以及磁場能量侵入被保護(hù)的通信設(shè)備,起到抑制、消除電磁場的干擾和危害。建筑通信機(jī)房時(shí),房屋的六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng);進(jìn)出機(jī)房的電力線、信號線如無屏蔽層,從室外引入前必須穿管埋地;架空音頻電纜的牽引鋼絲兩端應(yīng)進(jìn)行接地,最大限度衰減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓,以減少雷電電磁干擾。
隔離措施,由弱電自動化裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)中必須解決好接口信號的隔離,抑制傳輸過程中產(chǎn)生的各種干擾,才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。電源部分可以安裝交流電源隔離變壓器;對于數(shù)字輸入信號,大部分都利用光電隔離器或者串接各種信號防雷設(shè)備,也有一些使用脈沖變壓器隔離和運(yùn)算放大器隔離;對于數(shù)字輸出信號也是主要采用光電隔離器或者串接各種信號防雷設(shè)備。對于模擬量輸入信號,可采用安裝音視頻隔離變壓器、光隔離器等進(jìn)行隔離。對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口,可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)防雷器,距離較遠(yuǎn)時(shí)可采用光纖進(jìn)行傳輸。