[电力调度自动化设备的现代防雷新技术]防雷和接地做法的细节
1雷电侵入通道
雷电直接击中变电站设备，可能性较小，因为设计施工会考虑安装独立的避雷针、避雷带和防雷网。
雷电可能沿电力线侵入，雷电波可能沿线路侵入变电站。比如避雷器动作时，避雷器的残压通过所用变压器的电磁感应叠加耦合到低压网络，损坏微机保护和综合自动化的电源模块。此时低压电网过电压的幅值主要与避雷器的残压、避雷器与变压器的距离、避雷器接地引下线的长度有关。
雷电可能沿通信线路侵入，雷电引起的过电压在通信线路和设备之间有一定的电位差，直接作用于串行通信端口(RS232/422/485等。).根本原因是400V低压供电侧缺乏必要的防雷措施，特别是缺乏相应电压等级的避雷器保护，使得低压网络中的雷电过电压无法得到有效限制。同时，微机监控系统、调度自动化系统、通信系统的电源未与其他电源分开，或采取特殊措施防止雷电干扰造成雷击事故。
雷电感应经常发生，通过35kV或10kV高压感应到400V低压线路。如果低压网络较大，或者有低压架空线，当雷电在其附近移动时，会在400V低压网络上感应出很高的过电压，损坏与低压网络相连的微机保护、综合自动化系统、调度系统或通信系统的供电部分。
此外，雷电还通过反击、波拦截和倒灌作用于设备，如图1所示。
2目前二次设备防雷存在的问题
2.1 MOV残压与二次设备的耐压值不合理匹配。
由于目前制造工艺的限制，避雷器的残压比额定电压高6倍。比如220V线路上使用的低压避雷器残压为1.3kV，而一些敏感芯片的耐压只有6 ~ 10V，大大超过了芯片的安全电压。
2.2斩波过电压引起的MOV动作。
避雷器运行时电压降低(截止)，避雷器安装点与二次设备端之间的导线电感和二次设备输入端对地电容形成谐振电路。通过谐振电路的拦截波会产生高过电压(斩波过电压)。
3解决问题的对策
3.1供电系统的等电位技术
羶C1024规定，为实现防雷电位平衡，应采用等电位导体或过电压保护器连接外部防雷装置、建筑钢架、安装设备、各种导体、电源和通信设备在被保护空间内。雷击时，接地网电位上升φ = IRCH = 100 Ka× 2ω = 200 kV，水平电位以1 kV/m的速度下降..由于二次设备用电由变电站变压器提供，变电站内二次设备分布在不同位置，而设备外壳就近接地，电源中性点与设备外壳之间的电位差引起反击，如图2所示。供电系统造成的巨大电位差导致反击和“倒灌”。
电位差的计算。三种器件的壳势为:φ (a，b，c) = IR-L (1，2，3)ε；电源的电位为:φd = IR-l4ε；设备外壳与电源之间的电位差为δφ=φ(a，b，c)-φ d .其中ε为电压降常数1 kV/m..
各二次设备及供电系统电位差数据表见表1。
解决方法:二次设备的电源通过1: 1的隔离变压器向二次设备供电，使被保护对象的各部分尽可能形成等电位，从而防止电位差损坏电子设备。如图3中所示
隔离变压器的作用:电位波动。二次设备由电源通过1: 1隔离变压器供电，利用“水涨船高”的原理，实现二次设备局部接地网电位的“浮动”，消除反击。
雷电波隔离，通过隔离变压器一、二次开路的原理，隔离沿电源侵入的雷电波，被隔离的雷电能量通过隔离成为一、二次避雷器进入大地。
3.2避雷器残压衰减技术
鉴于避雷器残压远大于二次设备芯片的耐雷水平，可采用新型中和变压器进行衰减。
中和变压器由环形铁芯和缠绕在铁芯上的线圈组成。如图4所示，新型中和变压器的工作原理:一般情况下，中和变压器处于差模输入状态，产生的反方向感应电势相互抵消，对二次系统没有影响。
当雷电侵入时，变压器处于* * *模式输入状态，雷电流经避雷器放电，会在线圈中感应出很高的电位，这部分变化的电压会抵消一部分残压，从而达到降低残压的目的。
U输出=U输入剩余压力-δU，
δ u = l (di/dt)，两个线圈中的电流方向相同，则
Φ=Φ1+Φ2,
因此总电感值为:
L=L1+L2+2M .
两个线圈的互感m由磁通量和雷电流决定。
雷电流的陡度很大。根据上述公式，可以清楚地看到，中和变压器输出到二次系统的电压大大降低。
此外，使用中和变压器还可以消除直接使用避雷器造成的过电压。
4结论
随着计算机通信设备在电力调度自动化系统中的大规模使用，雷电造成的危害越来越严重，以往的防护体系已经不能满足计算机通信网络安全的要求。应从防直击雷、防感应雷波侵入、防雷电电磁感应、防地电位反击等方面进行系统全面的考虑。严格遵循防雷接地规定，应用新技术、新设备，采用供电系统等电位技术和避雷器残压衰减技术，是确保电力调度自动化系统大幅降低雷害的重要手段。
参考资料:
唐星佐。高电压技术[M]。重庆大学出版社，1991。
王建，张，。输电线路防雷改进措施研究[J].华北电力科技，1998 (10): 1 ~ 5。
周泽存。高电压技术[M]。中国电力出版社，2004。
[4]王巨峰。现代防雷新技术[M]，2007.7。
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