变电站二次系统防雷问题及措施

摘要:雷电一直是影响变电站安全运行的重要危害。随着变电站的数字化改造和建设，做好变电站二次系统的防雷工作更加重要。文章阐述了变电站二次系统的特点，进而揭示了雷害与二次系统的关系。在此基础上，总结了雷电危害的主要形式，最后提出了变电站二次系统防雷的具体技术措施。

论文关键词:变电站防雷；二级系统；雷电防护；技术措施

一.前言

随着电力体制改革的推进，变电站的数字化改造和建设也在向纵深发展，综合自动化变电站的数量越来越多，雷电对弱电设备的危害日益突出。从国内报道和变电站实际运行情况来看，变电站二次设备遭雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出的情况比较普遍。这不仅严重威胁着电网的安全运行，也给人们的生活带来了诸多不便。摘要:根据工作实践，针对变电站二次系统的特点，分析了雷电波的危害途径，并结合当前的一些防雷技术和供电局变电站的情况，探讨了变电站二次系统的防雷措施。

二、变电站二次系统的结构特点

变电站二次系统是指内部保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交流及DC供电系统等各类二次设备。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，具有微机监测、监视、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域发挥着重要作用。

由于二次系统内部连接线纵横交错，在雷击附近大地、架空线、雷雨云放电时直接形成的，或静电、电磁感应引起的浪涌过电压，很容易通过与其相连的供电线路、信号线或接地系统，通过各种接口以传导、耦合、辐射的形式侵入自动化系统，可能造成危及系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。

三、雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式

闪电是自然界中一种强大的脉冲放电过程。雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害的途径有很多。一般来说，有直击雷、感应雷、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入和反击。

(1)直击雷:主要破坏力在于电流特性而非放电产生的高电位，其产生的强大雷电转化为热能对物体造成伤害。

(2)感应雷击:从密集雷云到闪电放电的整个过程中，两种物理现象——静电感应和电磁感应——几乎同时出现在闪电活动区，可能会造成一种危害形式，称为感应雷击。

(3)电磁脉冲辐射:雷电放电时，其电流随时间变化而非均匀变化，脉冲电流辐射电磁波。这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增加而减少，但是相对缓慢。雷电的电磁脉冲辐射以电磁波的形式通过空间耦合到对瞬时电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备损坏。

(4)雷电过电压的侵入:直接雷击或感应雷可在电线或金属管道上引起过电压，这些过电压会沿着电线或金属管道从远处的雷区或防雷区侵入建筑物或设备内部。

(5)反击:在雷雨活动区，当雷电击中建筑物的雷电接收装置时，尽管雷电接收装置的接地系统很好，接地电阻很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，接地引下线和接地装置的电位会突然上升到数百伏。

第四，变电站二次系统防雷技术措施分析

弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节易受雷电波袭击，造成设备损坏和误操作。弱电设备的供电系统可能因侵入过电压和感应过电压而损坏。在实际应用中，应安装SPD进行多级保护，将过电压降低到无害水平。引入控制室的信号线、网络线和微波馈线应安装信号防雷保护器，以保证自动化系统、远动设备和通信的正常工作。作为一个整体，弱电设备的防雷是一个综合性的问题。长期的防雷实践告诉我们，在防雷中，要认真对待从直接防雷到接地、均压、屏蔽、限制、分流、隔离等各个环节，确保设备的安全。

(1)接地和电压共享

接地是提高二次设备防雷水平最直接有效的措施。所有雷电流都可以通过接地网引入大地，是可靠的。接地可以有效避免浪涌电压对二次设备的危害。防雷规范规定不同的接地网有不同的电阻值。在经济合理的前提下，尽可能降低接地电阻，可以有效限制地电位的上升。

接地和电压均衡相辅相成。所谓均压，就是在同一水平、同一房间的周围，应设置一个闭环接地母线带。同一房间内的所有仪表、设备外壳、电力电缆、信号电缆、金属管道均应直接与接地母线连接，并牢固连接，以保证各接地点的等电位。雷电流的幅度和陡度都很大，它所流过的地方，相对于零电位的大地，立即上升到高电位，周围仍处于零电位大地的物体会产生侧向闪络放电。这种侧向闪络不仅会导致充满易燃易爆物质的建筑物发生火灾爆炸，而且伴随其放电过程的脉冲电磁场会对室内电子设备造成感应电势，使其受到损坏。完美等电位可以有效防止非等电位体之间的电位差造成的事故。

(2)屏蔽

屏蔽是指利用屏蔽电缆、各种人工屏蔽盒、箱、法拉第屏蔽笼和各种可利用的天然屏蔽体来阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰。需要强调的是，屏蔽外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线和信号线必须用电磁脉冲和高频电磁波滤波装置进行有效隔离，否则来自干扰源环境的一根没有经过滤波或隔离的电线就会使屏蔽笼失去屏蔽效果。

一般来说，为了减少外界雷电电磁干扰，通信机房和通信调度综合楼的建筑钢筋和金属地板框架应相互焊接，形成等电位法拉第笼。当设备对屏蔽有较高要求时，应在机房的六面铺设金属屏蔽网，屏蔽网应在偶数点连接到机房内的环形接地母线上。

(3)分流和隔离

分流器的主要作用是将直击雷的接闪器通过多个分散的接地引下线直接连接到接地装置上，将雷电流分流到地下，避免在每个接地引下线上流动的过大雷电流及其周围产生的强电磁场造成极大干扰。直击雷的雷电流通过接地引下线有效地引入地面，而不是跳入弱电设备的工作区。需要强调的是，建筑物顶部的各种设备(如微波接收机)的外壳应与主接地引下线或接地带放射性连接，设备外壳不应串联。前者是为了避免雷电流在不接地引下线上产生强感应电势，后者是为了避免雷电流串联到设备上后造成设备损坏。为了保证分散电流的效果，接地引下线要有足够的面积，特别是要防止接地引下线中间被腐蚀断裂或中间与设备连接。必须定期测量和检查接地引下线和接地网。