电气自动化系统防雷措施研究

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  摘要:通过研究发现,尽管电气系统自动化水平较以往有所改善,但微机装置易干扰性依然较强,不具备抵御电流冲击的能力,在雷雨电气,比较容易受到损坏,从而诱发经济损失。尽管目前,防雷措施应用较多,但雷击破坏依然没有减少,为了改善现状,提高防雷击能力,本文将介绍有效、稳妥的防雷方法,以供借鉴和参考,共同提升自动化设施防雷水平。
  关键词:防雷;有效措施;电气自动化
  引言:
  在科技的牵引下,电气系统迅速发展,容量不断增加。除此之外,自动化的水平也在稳步提高。通过实践表明,自动化设备的使用,虽然便利性较强,但其配备的微机装置稳定性不佳,很容易受外界的干扰。在具体使用中,对电压、电流耐受力不强。基于这样的前提,受到雷击时容易损坏,为了提升电气自动化系统稳定性,增强其雷电抗干扰能力,需要采取积极的防雷措施,加强系统的自身保护。
  1 电气自动化防雷重要性
  在电气自动化工程中,有效的防雷击是核心保障,是维护自动化运行稳定的前提。电气自动化工程意义特殊,对促进地方经济发展贡献值较大,积极推动着社会进步。结合现实可知,有些自动化项目是建立在雷电高发区域的,在电气自动化运行期间,容易受到雷电攻击,从而出现系统瘫痪或者是严重的设备异常问题[1]。为了不影响电气化运作,提高电气系统运行质量,避免系统瘫痪发生,需要借助合理手段,实施科学的自动化系统防雷措施,保障经济效益的同时,也为安全生产夯实了基础。
  2 雷击破坏类型
  2.1直击雷
  直击雷发生概率高,其形成的伤害将是致命的。基于此,必须高度重视电气设备雷电保护,提高电气系统雷雨天气的应对能力。当直击雷形成后,通常情况下,会通过地面突出物体(将其充當放电介质)完成有效的放电。我们可以假设,如果直击雷将自动化设备视作放电对象,那么形成的电流会在不经意间不断向地下渗透,从而在地下形成极强的地电压,从而无限放大破坏力。
  2.2球状雷
  在雷暴天气当中,球形雷比较好区分,因为不仅耀眼夺目,还会伴随刺眼的红光,观其外貌就像是火球,所以被称为球状雷。在实际的工程项目中,如果工程有烟囱或是细缝等情况,就将无法阻挡球形雷的介入,球形雷会借助这些媒介,直捣工程的操作中心,在没有阻挡的情况下,对工程自动化设备实施高强度破坏,由于可以推断,相比直击雷,现实中遭遇球形雷危险系数会更高,破坏力也要更强。
  2.3雷电感应
  雷电感应对自动化系统也会形成无法预估的破坏,静电感应是其中最为常见的类型,除了静电之外,还存在电磁感应现象。雷电感应较为特殊,属于化学感应现象。通过研究发现,当雷电与金属物件碰撞,将会发生感应,一旦出现这样的情况,火花或者是火球的损害一定是不可逆的。实际应用中,突出地面的物体需要重点关注,可以成为雷电传导介质,在此基础上通过感应电荷,形成与雷云相吸状态[2]。在这样的前提下,地面突出物体会作为传导物,自身附带的电荷,会脱离开物体束缚,同时完成传导、流窜等操作(和雷电波一起),在整个过程中,电气自动化设备破坏性将加大。
  2.4雷电侵入波
  除了上述几种形式外,雷电侵入波也较常见。现实中,雷电攻击情况下需引起关注,因为会诱发大量的电流形成,电流形成之后,可以通过地下传导完成电流的释放。同时,也可以嫁接输电电线,在输电电线辅助下,将电流传导至设备当中。研究发现,在电流传导阶段,需要考虑的事项较多,电气设备的绝缘性在此阶段将会弱化,或者是直接消失。此时,高压与低压之间电流稳定、持续性流通时,同样会诱发触电事故。基于此,需要保持较高的警惕,合理降低经济损失。
  3针对自动化系统的有效防雷措施
  通过前文分析可知,在电气自动化系统中,需采取有效防雷措施,因为一旦出现雷电袭击,就会让电气系统直接瘫痪,不得不引起重视。总结相关经验可知,自动化系统的有效防雷措施主要有以下几种。
  3.1瞬态抑制二极管保护
  通过细致研究发现,在所有微电子器件中,抵抗能力最差的(对外部冲击抵抗)要数三极管数字电路。实践证实,在脉宽冲击电压下,电气设备性能将下降,同时可能面临损坏。基于这样的前提,在无电磁异蔽情况下,要采取积极、稳妥措施,将潜在隐患规避掉。但即使保持较远的距离(雷电流通道距离一般要控制在1m之外),也可能误动电子设备。现实工作中,为了尽可能周密、严格保护微电子器件,避免其遇雷击时被损坏,需要灵活采取保护策略,选用新型保护器件,实施多角度的维护。这一器件被称作瞬态电压抑制器,下文将其简称为TVS管。它的作用十分显著,当其两极受到反向以及瞬间的高能量冲击时,可以达到极高速度,通常在10~12s。此时,会出现阻抗骤然降低情况,在此前提下,吸收数千瓦浪涌功率。为了保证效果,需要将两极间的电压适当、合理调节,使其调整到一个预定值,借此合理、多角度保障精密元器件,在有效措施维护下,使各项元件性能稳定,免受瞬态高能量冲击,降低元件破坏程度。
  3.2载波机过电压保护
  在现实应用中,载波机应用频繁,载波机受到雷击时,电源盘、用户话路盘等均是比较脆弱的地方,属于易损坏的部分,尤其是高频电路盘,要密切留意其状态。高频电路盘上,配备了放电管,这种放电管的耐雷水平相对理想。为取得好的效果,实际操作期间,用户话路盘等过电压保护需要制定四级保护策略。在应用阶段,过电压保护器性能较关键,最好可以自动报警,同时还要保证在停电后,相关的数据不丢失。实践表明,电压与感应雷会促使电源电压骤升,诱发UPS设备损坏。为了应对这一情况,有些UPS中,虽然设计了压敏电阻,但应用期间,这种电阻的设计还是很难优质完成后接微电子设备保护任务[3]。针对电源的防雷,四级保护是可靠有效的。四级保护之所以能发挥效用,主要源于每一级都是独立的,均采用三极气体放电管,通过这样的设计,可以将大的雷电限制,将其限制到后续保护系统范围内。在此基础上层层叠加,第二级用限流模块,增强辅助功能;第三级用压敏电阻,强化应用效果;第四级用TVS管,确保电压输出结果达到规定要求。经实际应用证实,采用上述四级保护后,一般雷击情况下,UPS功能性将得到保护,不会因雷击而损坏。   3.3电源过电压保护(不断电电源)
  通过上述研究证实,感应雷或雷电侵入波影响力非凡,沿电源线进入室内整个路径中,会使电源电压骤升,电压骤升会牵连出其他后果,从而让后接设备损坏,降低UPS性能。在应用期间,尽管ups中配备了性能平稳的压敏电阻,但在多种情况下,由于微电子设备身处环境复杂,所以保护难度较大。基于此,同样需要采取上述四级保护措施,避免電源受雷击损坏。
  除此之外,三合一防雷器应用,也为防雷效果强化提供了可能。三合一防雷器应用效果积极,实际上是一种多角度实施监控的防雷箱。需要强调的是,使用三合一防雷器时,为了达到理想效果,一定要做好接地连接。采取该防雷器不仅可以实施雷电防护,还可以满足防护电磁脉冲击层面的要求。
  3.4接地保护
  接地保护应用较多,是防雷中重要的一环。现实应用中,需要适当、合理降低接地电阻,借此升级电气自动化系统功能。现实工作中,调度通信综合楼内,为了强化保护效果,需另设接地网,并辅助击穿保险器,确保必要时发挥隔离作用,为雷击时均衡电位提供保障。
  3.5屏蔽保护
  现实工作中,为了减少电磁干扰,需要形成屏蔽保护。通信机房的建筑钢筋至关重要,在搭建时,需要将多种因素考虑其中,最佳的方案是将其与金属地板焊接,在此基础上,形成等电位法拉电充。架空电力线较为特殊,其应用需要结合实际灵活调整方法,由站内终端杆引下后,要对周围环境评估,将其更换为屏蔽电缆,借此突出屏蔽电缆功效。需要强调的是,采用屏蔽电缆时,想要发挥出作用,屏蔽层两端需要始终保持接地状态。现实应用表明,若在电力线与铁管间采取合理化措施,例如:合理加接压敏电阻等,会让实际的防雷效果得到强化。这样的措施,可以大范围推广。
  3.6综合性的防雷措施
  除了上述措施之外,还可以采用综合性的防雷措施,确保电气化设备运转顺畅,不会出现雷击风险。结合电气自动化特点,“整体防御、多重保护”的有效方针需要落在实处。配电变压器高低压侧(属于关键部位),需要匹配优质的、性能完善的金属氧化物避雷器,这一点非常关键,属于基础性保障手段,不容忽视。另外,在此基础上三点联合接地。现实表明,只有这样,保护作用才可以确保最大化。适当的地网改造外,为了强化保护效果,在易受雷击的设备前,还可以辅助过电压保护器,借此全面提升电气自动化平稳运行能力,减弱雷电袭击的影响,让电气系统始终优质、高效运转,为相关行业的可持续夯实基础。
  结论:总而言之,在新的要求下,电力系统自动化设施想要体现出优越性,始终保障良好运行状态,防雷工作必不可少。为了强化防雷工作实施效果,需要结合现实,充分落实防雷接地规程办事,在此前提下,应用新技术新装置,辅助有效的接地,实现防雷效益的最大化。研究发现,电气自动化系统防雷相对复杂,涉及因素较多,是个系统工程,想要达到有效防雷目标,必须根据实际情况,对防雷采用针对性措施,确保防雷系统搭建的经济、合理,满足电气自动化高效益运转的要求。
  参考文献:
  [1]郝红勋.关于水利工程电气自动化系统防雷措施分析[J].门窗,2019(10):154.
  [2]滕军.水利工程电气自动化系统防雷措施探讨[J].治淮,2019(03):49-50.
  [3]贺欣欣.水利工程电气自动化系统防雷措施的应用研究[J].通讯世界,2018(11):95-96.
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