電力系統(tǒng)變電二次設(shè)備的防雷措施

朱林+陳玉潔

摘要：變電系統(tǒng)變電二次設(shè)備的防雷措施，對(duì)電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生直接的影響，當(dāng)今社會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)也得到了充足的發(fā)展，通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)都廣泛的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。本文主要是對(duì)變電二次設(shè)備受到雷擊的原因以及途徑進(jìn)行了概述，并就電力系統(tǒng)的變電二次設(shè)備提出了一些防雷措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變電二次設(shè)備；雷擊的原因與途徑；防雷措施

由于現(xiàn)在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行信息化建設(shè)的力度不斷加大，網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度以及通信等信息化的設(shè)備不斷地運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，隨著規(guī)模的不斷加大，一方面計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化操作系統(tǒng)以及互聯(lián)通訊系統(tǒng)等核心設(shè)備元器件的耐雷電壓與耐過電流的水平變得越來越低，敏感性更強(qiáng)；另一方面因?yàn)樵絹碓蕉嗟男盘?hào)通訊路徑的使用，與以前比較，現(xiàn)在的系統(tǒng)更加容易發(fā)生雷電波的侵入現(xiàn)象，從而使得雷電災(zāi)害發(fā)生頻率更高，信息系統(tǒng)的良好運(yùn)行受到影響，尤其在雷電經(jīng)常發(fā)生的區(qū)域，輕者會(huì)使得系統(tǒng)的性能下降，嚴(yán)重者將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中證明變電二次防雷系統(tǒng)的使用，會(huì)使得整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行得到加強(qiáng)，使得安全性評(píng)價(jià)的要求得到滿足。文中對(duì)變電二次設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)的雷擊原因與途徑以及防雷擊措施做了詳細(xì)的介紹，并就這些技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)的規(guī)范性以及實(shí)用性做了針對(duì)性的論述。

1、瞬間過電壓對(duì)變電二次設(shè)備的危害

瞬間過電壓將會(huì)對(duì)變電二次設(shè)備的信號(hào)的傳輸和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)產(chǎn)生干擾嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成信息的丟失，從而使得變電二次設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生誤動(dòng)作或是出現(xiàn)暫時(shí)的癱瘓現(xiàn)象，嚴(yán)重影響將會(huì)使得變電二次設(shè)備的壽命降低更甚會(huì)使得設(shè)備元器件立即燒毀。這一切的危害都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)與運(yùn)行帶來極大的損失。

2、雷電對(duì)電力系統(tǒng)變電站的干擾原因與途徑

雷電天氣出現(xiàn)時(shí)，放電過程將會(huì)產(chǎn)生很高的電壓，而且變電二次設(shè)備的耐壓絕緣能力不能承受這個(gè)電壓。實(shí)際的研究發(fā)現(xiàn)，雷電流在雷電的破壞中起到的作用是最大的。它的危害可以從下面兩個(gè)方面來進(jìn)行討論：一方面是雷電直接擊中建筑物產(chǎn)生電動(dòng)力作用以及熱效應(yīng)；另一方面是雷電產(chǎn)生的二次效用，是指雷電流會(huì)產(chǎn)生電磁作用以及靜電感應(yīng)。變電站與其控制室是通過電纜進(jìn)行連接的，這些連接使用的電纜一般作為輸電以及控制來進(jìn)行使用，電纜鋪設(shè)采用貼地的形式。當(dāng)變電站的使用的控制與電纜以及金屬艙體處在大地與雷云所形成的雷電電場中時(shí)，金屬導(dǎo)體上將會(huì)感應(yīng)出大量的電荷，這些電荷與雷云具有相反的性質(zhì)。雷云放電完成后，大地和云之間產(chǎn)生的電場就會(huì)突然的消失，導(dǎo)體金屬導(dǎo)體上聚集的電荷不能立即流散，從而會(huì)產(chǎn)生很高壓強(qiáng)的對(duì)地電壓。這種電壓即是靜電感應(yīng)電壓。

3、電力系統(tǒng)變電站變電二次設(shè)備的防雷保護(hù)措施

電力系統(tǒng)變電站的變電二次設(shè)備，包括通信系統(tǒng)、站內(nèi)保護(hù)設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備、交直流電源系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。這些系統(tǒng)設(shè)備是在一個(gè)電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境下操作運(yùn)行的，但是僅僅只是做了接地處理，因此具有的耐過壓以及耐雷的水平較差。經(jīng)過多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以看出，實(shí)際中變電站的變電二次設(shè)備大部分出現(xiàn)損壞的部位是監(jiān)控以及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的電源接口板和通信接口還有微機(jī)保護(hù)裝置中的計(jì)算機(jī)電源接口以及電源接口板等設(shè)備部位，從而分析可得變電站的變電二次設(shè)備主要遭到雷擊的原因可以歸結(jié)為信號(hào)線以及電源線感應(yīng)雷電，因而本文就針對(duì)上述分析的感應(yīng)雷電的原因來進(jìn)行防雷保護(hù)措施的介紹。

3.1 電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施

變電站中安裝的自動(dòng)化通信調(diào)度系統(tǒng)多是采取直流電源或交流電源的方式來為運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行供電。在變電站設(shè)備的整流環(huán)節(jié)，一般會(huì)安裝容量較大的濾波電容，能夠吸收一定的瞬態(tài)過電壓沖擊，變電站在變壓器低壓側(cè)到饋電屏之間的連接采用的是屏蔽電纜而且變壓器中的設(shè)備均具有良好的接地保護(hù)，通過現(xiàn)代防雷技術(shù)對(duì)電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)進(jìn)行分析，必須在回路中增加分流措施。因?yàn)槠涔ぷ鲄^(qū)的各個(gè)設(shè)施（工作、保護(hù)以及其他設(shè)備）的接地均是采用的同一個(gè)接地裝置，并且這些設(shè)備均處在LPZOB區(qū)域，具有較強(qiáng)的電磁脈沖信號(hào)，需要在變電站的變壓器低壓側(cè)需要對(duì)這些自動(dòng)化調(diào)度設(shè)備的進(jìn)行供電回路的過電保護(hù)，即使有避雷器能夠?qū)€路侵人波進(jìn)行防止，然而殘壓較高，當(dāng)變電站遭到受雷電擊中時(shí)，通過地電位升高以及線路藕合依然會(huì)造成反擊過電壓，并且有高達(dá)幾千伏的殘壓在高壓側(cè)。

電源系統(tǒng)的主要防護(hù)措施是避免雷電擊中以及進(jìn)行操作時(shí)產(chǎn)生在電源回路上的過電壓與浪涌。在變電站的對(duì)雷電防護(hù)區(qū)域進(jìn)行劃分的原則，供電系統(tǒng)的變電二次設(shè)備對(duì)感應(yīng)區(qū)域可以分級(jí)的對(duì)雷電過電壓進(jìn)行分流保護(hù)。一級(jí)的防雷保護(hù)統(tǒng)稱采取防雷裝置擁有較大通流容量，從而使得大量的雷電流流入地下，使限流的目的達(dá)到，可以將產(chǎn)生的過電壓降低到能夠承受的程度；二、三級(jí)防雷保護(hù)作用是限壓，采用的防雷電裝置具有較低的殘壓，能夠?qū)⑹Ｓ嘣诨芈分械睦纂娏髁魅氲叵?，使限制過壓的目的達(dá)到，減小過電壓，達(dá)到變電站二次設(shè)備能夠承受的水平。

3.2 通信接口的保護(hù)措施

變電站多是沒有人在值守，通常是通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、載波以及光纖來將一次設(shè)備的調(diào)節(jié)、控制、測量以及保護(hù)的信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方。

通信接口與電網(wǎng)的供電系統(tǒng)對(duì)過電壓保護(hù)相比具有更高的要求，因?yàn)橥ㄐ沤涌诘拿舾行愿鼜?qiáng)，而且用于通信的設(shè)備具有非常脆弱的承受力在過電壓的情況下，設(shè)備具有較低的絕緣耐受力。與通信設(shè)備相連的線路（測量線路、信號(hào)線、控制線路以及數(shù)據(jù)線）大多數(shù)是在LPZOB區(qū)域，有些也在LPZOA區(qū)域穿過，線路對(duì)于過電壓有較強(qiáng)的感受，當(dāng)電磁場的電磁強(qiáng)度大于0.07GS時(shí)，微型計(jì)算機(jī)通信設(shè)備將會(huì)發(fā)生誤動(dòng)使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟失。并且一次系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)備是否安全與這些回路的安全運(yùn)行有關(guān)，因此須要將過壓防護(hù)運(yùn)用到重要的通信接口。

變電站采用的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置是分散的分布式結(jié)構(gòu)，由遙信、智能遙控、智能遙測以及智能遙調(diào)四個(gè)模塊組成。各模塊分別裝設(shè)在各自的自動(dòng)化屏內(nèi)，各個(gè)模塊之間的通信采用現(xiàn)場總線或是接口的模式，設(shè)備接口都在室內(nèi)進(jìn)行線路連接，線路之間具有較短的距離，從而不會(huì)對(duì)過電壓有較強(qiáng)的感應(yīng)，然而當(dāng)這些設(shè)備與變電站的其他二次設(shè)備（計(jì)算機(jī)、測量單元等）連接時(shí)，當(dāng)這些二次設(shè)備感應(yīng)到的過電壓較強(qiáng)時(shí)，將會(huì)對(duì)上述的通信接口產(chǎn)生反擊，損壞通信接口，因而需要加裝避雷器在這些通信設(shè)備上。

4、結(jié)束語：

文中通過對(duì)電力系統(tǒng)中的變電二次設(shè)備在送到雷擊時(shí)存在的安全隱患進(jìn)行記錄與分析，指出了對(duì)電力系統(tǒng)變電二次設(shè)備的過電壓保護(hù)能力進(jìn)行加強(qiáng)具有重要的意義。文中對(duì)變電站的電源以及通信設(shè)備在雷擊的情況下存在的危險(xiǎn)以及電力系統(tǒng)變電站的設(shè)備受雷電干擾的途徑進(jìn)行仔細(xì)的分析，認(rèn)真判斷了雷擊發(fā)生時(shí)的具體情況。針對(duì)電力系統(tǒng)變電站二次設(shè)備提出防雷措施。

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