綜合自動(dòng)化變電站中二次系統(tǒng)的防雷策略研究

龍躍達(dá)

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，變電站系統(tǒng)逐步向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。然而，變電站系統(tǒng)因長(zhǎng)期處于外界環(huán)境中，受自然環(huán)境和氣候的影響，其不能正常運(yùn)作，最常見(jiàn)的就是雷擊危害。通過(guò)分析雷電對(duì)變電站二次系統(tǒng)造成的影響，提出具體的防雷措施，以期為自動(dòng)化變電站二次系統(tǒng)防雷建設(shè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；變電站；二次系統(tǒng)；防雷

中圖分類(lèi)號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）02-0039-02

隨著工業(yè)生產(chǎn)和日常生活對(duì)電力需求量的增加，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也在不斷進(jìn)行優(yōu)化，并逐步向自動(dòng)化變電站發(fā)展。所謂的綜合自動(dòng)化變電站，即將傳統(tǒng)的二次變電站設(shè)備經(jīng)過(guò)功能的組合、設(shè)計(jì)優(yōu)化，利用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站主要設(shè)備和基本線路的自動(dòng)監(jiān)控，并在其監(jiān)控下從根本上實(shí)現(xiàn)保護(hù)、調(diào)度通信等有利于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的功能。

1 雷擊事故

綜合自動(dòng)化變電站的運(yùn)行，為電網(wǎng)帶來(lái)技術(shù)上的革新和使用上的便利。但是，在其使用過(guò)程中，遇到的各種不定性事故對(duì)變電站二次系統(tǒng)有嚴(yán)重的影響，其中最嚴(yán)重的事故之一就是雷擊事件，它嚴(yán)重威脅到了電網(wǎng)的安全使用。

1.1 雷擊放電對(duì)自動(dòng)化變電站二次系統(tǒng)的危害

在自動(dòng)化變電站中，二次系統(tǒng)中有進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制的設(shè)備，它可實(shí)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控、電路保護(hù)、小電流接地選線和故障錄波等功能，是變電站自動(dòng)化結(jié)構(gòu)中的核心組成部分。所以，如果二次系統(tǒng)受外界影響導(dǎo)致它出現(xiàn)故障，將會(huì)直接威脅到整個(gè)變電站系統(tǒng)的正常使用。

1.2 雷電放電對(duì)二次系統(tǒng)的影響

自然界中的雷電主要有兩種，即直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷主要是空氣中存在的電荷集中向地面某點(diǎn)進(jìn)行放電，而感應(yīng)雷則是在云層進(jìn)行放電的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體引起的靜電或是電磁感應(yīng)造成的雷電現(xiàn)象。這兩種雷電給電網(wǎng)中的帶電設(shè)備帶來(lái)的后果都是不容小覷的，它可以引起變電站跳閘、通信中斷等問(wèn)題，還可能會(huì)威脅到人身安全。

由于變電站的工作空間是不超過(guò)3層的建筑物，歸屬為二類(lèi)防雷建筑物。但是，由于變電站處于強(qiáng)電工作環(huán)境中，相比于一般建筑物，它受雷擊的概率更大。雷擊主要是通過(guò)以下幾種方式影響變電站的正常運(yùn)行。

1.2.1 雷擊通過(guò)配電線路放電

在雷電進(jìn)行放電的過(guò)程中，可流經(jīng)變電站的線路直通母線，再經(jīng)過(guò)變壓器中高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，形成感應(yīng)雷，產(chǎn)生過(guò)電壓，并通過(guò)弱電子設(shè)備，對(duì)其造成擊穿等危害，再加到其他交流電源中，干擾輸出電源。

1.2.2 雷擊通過(guò)通信線路

在自動(dòng)化變電站中，通信線路有通信網(wǎng)絡(luò)線、高頻載波線、電話線等。受通信距離的制約，通信電纜線一般都比較長(zhǎng)，更容易產(chǎn)生感應(yīng)雷電，以更高的輸出電壓作用在二次設(shè)備系統(tǒng)中，引起設(shè)備的通信口或整個(gè)設(shè)備的損壞。

1.3 雷擊造成的地反擊

由于變壓器系統(tǒng)中裝有接地線路，所以，在雷擊情況下，如果接地性能較差，則會(huì)發(fā)生地反擊現(xiàn)象，即地電位相對(duì)于電子設(shè)備生成正電位差，對(duì)設(shè)備有反向擊穿的作用，可能會(huì)損壞電子設(shè)備。

1.4 雷電的強(qiáng)電磁場(chǎng)作用

雷電的強(qiáng)電磁場(chǎng)作用是指在雷電作用下，變電站中的交變電磁場(chǎng)作用于二次系統(tǒng)，引起過(guò)電壓，對(duì)二次設(shè)備造成破壞。另外，該磁場(chǎng)也會(huì)使PCB板上電磁感應(yīng)元件發(fā)生過(guò)電壓，損壞元件的使用。

2 綜合自動(dòng)化變電站的防雷策略

2.1 針對(duì)直擊雷的防護(hù)措施

由于直擊雷只針對(duì)于地面上某點(diǎn)，所以，對(duì)于直擊雷的防護(hù)主要是使用避雷針、避雷線或避雷網(wǎng)裝置作為接閃器使用，再利用性能良好的接地裝置將雷電電流引入到大地進(jìn)行釋放。

2.2 針對(duì)感應(yīng)雷的防護(hù)措施

2.2.1 電源防護(hù)

在綜合自動(dòng)化變電站中，電源來(lái)源于變電站中10 kV/ 380 V所屬變壓器，且電源系統(tǒng)受雷擊的故障發(fā)生率占總故障的60%，所以，應(yīng)重視對(duì)電源的防護(hù)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，使用3～4級(jí)的電涌保護(hù)器對(duì)變電站系統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，將雷電電流控制在其裝置所能承受的范圍內(nèi)，保障變壓器安全、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.2 對(duì)通信線路的防護(hù)

在自動(dòng)化變電站二次系統(tǒng)中，使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，例如網(wǎng)卡、路由器、交換機(jī)等，這些設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線或數(shù)據(jù)傳輸線等與局域網(wǎng)連接。在通信線路的兩端和通信電源處安裝電涌保護(hù)器裝置，對(duì)由強(qiáng)電磁場(chǎng)引起的地反擊問(wèn)題，可安裝等電位連接器，這樣就可以全方位地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

2.2.3 加強(qiáng)信號(hào)線路段的防護(hù)

在整個(gè)自動(dòng)化變電站系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和通信是監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的主要方式。變電站二次系統(tǒng)主要是利用串口通信實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的傳遞，同時(shí)，將信息通過(guò)并口連接到打印裝置進(jìn)行打印。所以，需要加強(qiáng)對(duì)串口和并口端口的防雷保護(hù)措施，可以在信號(hào)采集裝置端口和接收端子處安裝控制信號(hào)電涌保護(hù)器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行全面保護(hù)。

2.3 采用屏蔽、分流、隔離的方法防止雷電危害

屏蔽即利用屏蔽電纜、人工屏蔽箱或天然的屏蔽體阻擋、干擾變壓站電子設(shè)備的電磁信號(hào)。它要求屏蔽體外圍需有效接地，且受屏蔽保護(hù)的信號(hào)線、電源線等需要使用有效的電磁脈沖進(jìn)行隔離，用高頻濾波線路對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，并在機(jī)房周?chē)佋O(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，以保證屏蔽效果。分流主要是針對(duì)直擊雷的，這種方法需使用多根接地引線將雷電流引入到地面上分散、吸收。將變電站建筑物頂部各裝置的外殼和主要接地引線或接地線以放射性方式連接，各設(shè)備的外殼應(yīng)避免使用串接，另外還要加強(qiáng)對(duì)接地引線的檢測(cè)工作。針對(duì)處于不同接地網(wǎng)的通信線，為防止其因地反擊，造成線路故障，需利用光電隔離、變壓器隔離等方式使其獨(dú)立工作，互不干擾。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)綜合自動(dòng)化變電站二次系統(tǒng)各設(shè)備受雷擊的影響進(jìn)行分析，在現(xiàn)有防雷技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)變電站二次系統(tǒng)的防雷策略給出參考性建議。

通過(guò)上述措施在變電站二次系統(tǒng)的使用，可以有效提高其抗雷擊能力，但是卻無(wú)法從根本上避免雷擊事故，所以，只有提高防雷擊技術(shù)，將其造成的危害和影響降到最小，才能保證變壓器安全、穩(wěn)定的工作。

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〔編輯：白潔〕

Lightning Strategy Secondary Substation Integrated Automation System

Long Yueda

Abstract： With the advancement of technology substation to the progressive development of automation and intelligence. However， due to the long substation in the external environment， affected by natural environment and climate， it can not work properly， the most common is the lightning hazard. By analyzing the effects of lightning on the substation secondary systems caused by lightning propose specific measures to provide guidance for building automation substation secondary lightning protection system.

Key words： automation； substation； secondary system； lightning