电力系统变电二次设备的防雷措施

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【摘 要】随着计算机技术的发展变电站微机型综合自动化系统以它独特的优势在电力系统中被广泛应用研究和解决雷电对变电所二次设备的危害已刻不容缓。分析了综合自动化变电站二次设备遭受雷击的主要途径，并针对性地提出了解决方案。

【关键词】变电站；综合自动化；二次设备；防雷技术

1、引言

随着电力系统信息化建设的不断提高，调度通讯、网络等信息设备越来越多，规模越来越大一方面自动化系统、计算机网络、通讯系统等设备核心元件耐过电流、耐雷电压的水平越来越低，敏感性提高；另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更易遭受雷电波侵入，致使雷电灾害频繁发生，影响信息系统正常运行，特别是雷电多发区，轻者导致性能下降，重者造成系统损坏。实践证明电力系统采用二次防雷系统后，使二次系统运行安全可靠，满足了安全性评价要求。本文介绍了电子设备常见的雷击原因及防护措施，并针对该技术在施工过程中的应用和规范进行了论述。

2、瞬间过电压对电子设备的危害

瞬间过电压使电子设备讯号或数据的传输与存储都受到干扰甚至丢失，致使电子设备产生误动作或暂时瘫痪重复影响会降低电子设备寿命甚至立即烧毁元器件及设备。这一切都会给生产和工作带来较大损失。

3、雷电对电站的干扰途径

雷云在放电时的电压是很高的，不可能将电气设备的绝缘耐电压作到这个电压，事实上雷电的破坏作用主要是由雷电流引起的。它的危害基本可以分为2种类型：一是雷直接击在建筑物上发生的热效应和电动力作用；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应和电磁作用。电站及其负载的特殊用途决定了它们的作业环境具有广泛性。电站和负载舱体之间通过电缆连接，连接电缆一般为输电和控制电缆，电缆贴地铺设。当电站的金属舱体、输电和控制电缆处于雷云和大地间所形成的电场中时，导体上就会感应出与雷云性质相反的大量电荷。雷云放电后，云与大地间的电场突然消失，导体上的电荷来不及立即流散，因而，产生很高的对地电位。即静电感应电压。

4、变电站二次设备防雷保护

变电站的二次设备，包括站内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等是在一个干扰强度高的电磁环境中运行的，一般仅做了接地处理，其耐雷及耐过电压水平较低。多年的运行经验表明，现时变电站二次设备所损坏的部位，大部分是远动及监控设备的通信接口、电源接口板、微机保护装置电源接口板、计算机电源接口等部位，因此可认为变电站二次设备遭雷击的主要原因是电源线感应雷、信号线感应雷，本文针对这种感应雷提出相应的防雷保护措施。

4.1电源系统的防雷保护

安装在变电站内的通信调度自动化系统大多采用交流电源或直流电源为其设备供电。在其整流环节，一般有较大容量的滤波电容，对瞬态过电压冲击有一定的吸收作用，站用变压器低压侧到站用馈电屏用的是屏蔽电缆且设备都有良好的接地，运用现代防雷技术来分析，必须增加回路的分流措施。因为其工作接地、保护接地都与其它电气设备采用同一接地装置，而且设备都处于LPZOB区，电磁脉冲强度相对较强，在站用变低压侧虽然有防止线路侵人波的避雷器，但残压高，使得在变电站遭受雷击时，通过线路藕合和地电位升高而造成的反击过电压依然存在，而且高压侧的残压高达几千伏，因此必须对这些调度自动化设备的供电回路进行过电压保护。

电源系统的防护主要是抑制雷电及操作在电源回路上产生的浪涌和过电压。根据雷电防护区域的划分原则，变电站内二次设备供电系统感应雷电过电压的防护可以分级进行分流保护。第一级防雷保护一般采用具有较大通流容量的防雷装置，可以将较大的雷电流泄散人地，从而达到限流的目的，同时将过电压减小到一定的程度；第二、三级防雷起限压作用，采用具有较低残压的防雷装置，可以将回路中剩余的雷电流泄散人地，达到限制过电压的目的，使过电压减小到设备能耐受的水平。

4.2通信接口的防雷保护

通信接口过电压防护同电网供电系统相比，此回路对过电压的敏感程度要高得多，且这些设备在有过电压的情况下显得非常脆弱，设备的绝缘耐受水平也相当低。与这些设备相连的有信号线、数据线、测量和控制线路，并且这些线路基本上是处于LPZOB区域，也有穿过LPZOA区域的，线路上的感应过电压相对较强，根据正IEC（International Electrotechnicai Commission，国际电工委员会）的测试，当电磁场强度增大到0.07GS时，微型计算机设备将产生误动，丢失数据。而且这些回路运行的安全与否直接关系到一次系统设备的安全，因此须对重要回路的接口进行过电压防护。

变电站微机远动装置采用分布分散式结构，由遥信模块、智能遥测模块、智能遥控模块、智能遥调模块组成。各单元模块都装设在不同的自动化屏内，模块之间通过接口或现场总线进行通信，这些接口线路都处在室内，设备接口线路的距离较短，因此不会感应到较强的过电压，但是各自动化设备与其它二次设备，如测量单元、计算机等都有电气连接，当其它二次设备感应到很强的感应过电压时，将会反击到这些自动化设备的通信接口上，从而使设备接口电路损坏，因此有必要在这些设备的接口上加装信号避雷器。

变电站基本采用无人值守，对一次回路的各种保护、测量、控制、调节信号通过光纤、数据通信网络或载波向远方传送数据。如果采用载波，由于载波机与微机自动化装置的信号连接线路相对较长，在变电站附近或变电站遭受直接雷击时，处在LPZOB区的通信线路将感应出较强的感应过电压，因此必须在靠近微机自动化装置的信号接口端加装信号避雷器，同时处在LPZOB区并延伸到LPZOA区的通信线路非常容易感应上雷电过电压，也必须加装信号避雷器。

5、结束语

文中分析了雷电的成因和特点以及对二次设备的干扰途径以及解决方法。通过对雷电的原理及雷击方式进行较为全面介绍，同时提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策，确保变电站的防雷及防雷接地网的可靠性，为设备的安全稳定运行提供有力的保障

参考文献

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