ELE0510_PLC系统的防雷(上)-PLC雷击事故分析

在一个雷电交加的夜晚,位于山顶高位水池的PLC突然丢失信号。翌日前去检查,未发现任何熔化、烧毁痕迹,不过电气柜中SPD的前级保护开关未合闸。经过多方排查,发现CPU本体上的网口坏了,初步怀疑是雷击造成的。
1、正文

与PLC进行连接的电缆具体分为三部分:电源动力电缆、通讯光缆、控制电缆。

控制电缆仅有三根,分别与室外三座水池的雷达液位计连接,中间加设二次仪表,事后二次仪表运行正常,表明雷电波不是跟随控制电缆侵入的。

架空光缆采用的是中间带一根加强钢芯的光缆,此钢芯在光缆转尾纤时候已经剪掉,与PLC柜无实质性的联系。规范规定通讯光缆无金属铠装、无金属芯的光缆的入户截收面积为0[1],所以本系统光缆的截收面积也可以认为是0,事后光电转换器、交换机正常运行,表明雷电波也不是跟随架空光缆侵入的。

图1-PLC电源及通讯示意图

电源情况比较复杂,如图1所示,10kV电源引自山顶附近的架空线路,架空线路全长约7km,部分采用绝缘架空线,部分采用裸架空线,本城市属于多雷区,架空线被雷击概率较大。电气室外部附近安装有一台50kVA变压器,变压器一次侧按常规设置有HY5WS-17/50复合氧化锌避雷器,二次侧设置有T1级电涌保护器。PLC柜内未设置任何电涌保护器,并且由于某些特殊原因,UPS也被“优化”掉了。

10kV氧化锌避雷器严格来说也是浪涌保护器的一种,但它没有传统低压电涌保护器那样的精细保护,所以它只能作为粗略、原始的保护性措施[2],不能保护到低压侧。在二次侧低压进线端仅设置有T1级SPD,理论上T1级SPD应配置专用的后备保护器SCB,而实际上成套厂将其更换为普通的微型断路器,此微型断路器在事故后已经跳闸。由于SPD前级的熔断器和断路器设计初期作为配电元器件使用,无法承载雷电流的瞬间能量,有可能在雷击时候炸裂或脱扣[3]。目前不太清楚的是:微型断路器是当晚雷击跳闸,还是很早以前就因为某些原因未合闸?

2、小结

针对此事做的改进:第一,对电力柜的T1级SPD进行整改,并在PLC柜内安装T2级SPD,所有SPD均采用SCB保护,并且SCB和SPD增加辅助触点,把状态信号送入PLC内进行监控。第二,为保证在以后的工程中出现类似情况,计划建立一套PLC防雷的评价系统。

参考文献

[1]  中国建筑标准设计研究院. GB 50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012: 45.

[2]  一文带你读懂避雷器与浪涌保护器的区别[EB/OL]. https://zhuanlan.zhihu.com/p/48184784

[3]  李欣、熊鲁红、李博琛. 熔断器、断路器后备保护分析[J]. 建筑电气, 2014,33(11): 71-74.

相关文章及VBA下载
VBA_防雷接地_Rev5.xlsm   链接: https://pan.baidu.com/s/1wu0iluvoFuPDU1trdtchSw?pwd=1111

ELE0510_PLC系统的防雷(上)-山顶PLC雷击事故分析