浅谈电力系统变电二次设备的防雷措施李波

浅谈电力系统变电二次设备的防雷措施李波

李波裴兴

（国网河北省电力有限公司保定供电分公司河北省保定市071100）

摘要：变电二次设备的防雷措施，直接影响到电力系统的正常运行与否，随着电力电子技术的不断发展，计算机及通信技术也在电力系统得到了广泛的应用。本文主要论述电力系统变电站二次设备遭受雷击的原因和途径，并提出了一些二次设备的防雷措施。

关键词：变电站；二次设备；防雷技术

1雷电的成因及主要形式

根据大量科学测试可知，地球上空存在一个带正电的电离层，与大地之间形成一个已充电的电容器，场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升，或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物（雨滴、冰雹），并由于地球静电场的作用而被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞，其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷，从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部，而带负电荷的水成物在云的下部。不论是雷云间闪击或雷云对地闪击，都有可能发生感应雷而形成电磁场，当磁场强度到达一定水平将会对电气设备的集成电路造成暂时的、甚至永久性的损坏，影响电子设备的稳定性，令通讯设备的传输信号失真等。因此对于自动控制系统而言，更应该关注如何有效防止感应雷，避免（减少）感应雷引起的损害。

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LFZOA区域的，线路上的感应过电压相对较强。根据正IEC（／ntemationalE1ectrotechnicaiCominiSSj0n。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电能量计费系统采用多功能电子电能表进行电能量采集。电子电能表承受过电压的水平极低由于电能表与站内微机远动设备的通信线路较长。又处在LPZOB区域。在变电站附近或变电站遭受直接雷击时。将感应出较强的感应过电压。为了防止设备的损坏，在靠近电子电能表的端口加装信号避雷器此外。电子电能表采集器的MODEM由电话线将数据传送到远端。由于电话线路从室外引人。线路上感应到的感应雷电流相对较强。容易将调制解调器设备钓接口损坏。因此须在调制解调器的电话线路接口处加装一个接口信号避雷器。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：

[1]袁浩.电力系统变电站二次设备的防雷措施.硅谷，2014，7.21.123+132.

[2]任守涛，洪佳.电力系统变电站二次设备的防雷措施.科技创业家，2014.06.118.

[3]唐东平.电力系统二次设备综合防雷措施.河南科技，2013.12.137-138.