變電站二次設(shè)備雷擊危害及其防雷措施研究

章建輝

摘 要二次設(shè)備主要是指對直接參與變電的一次設(shè)備運行狀態(tài)進行進行檢測、控制等附屬元件附屬元件，是變電站實現(xiàn)安全運行關(guān)鍵。二次設(shè)備在面對雷擊時往往表現(xiàn)的比一次設(shè)備更為脆弱，因此需要建立合規(guī)的防雷措施予以保護。本文系統(tǒng)總結(jié)二次設(shè)備的具體特征，分析二次設(shè)備雷擊危害，并對現(xiàn)階段主要實行的防雷措施進行分析和總結(jié)，希望能夠為變電站的安全運行以及后續(xù)的設(shè)計與建設(shè)提供指導性意見。

【關(guān)鍵詞】變電站 二次設(shè)備 雷擊危害 防雷措施

變電站是電力傳輸?shù)暮诵臉屑~，二次設(shè)備關(guān)系到變電站的安全運行。變電站內(nèi)設(shè)備自身電壓較高，在引雷方面具有一定的劣勢。發(fā)生雷擊事故容易造成二次設(shè)備損壞，造成保護失效或引起一次設(shè)備誤動等后果，威脅變電站供電安全。如何形成有效的防雷擊危害規(guī)避，提高變電站供電可靠性是變電站建設(shè)和運行過程中的重要課題。本文以此為出發(fā)點，在總結(jié)其可能危害的基礎(chǔ)上對現(xiàn)階段的主要防雷措施進行總結(jié)，為后續(xù)的相關(guān)設(shè)計與施工建設(shè)以及安全運行積累經(jīng)驗。

1 變電站二次設(shè)備特征

針對變電站主體功能的檢測、測量與自動化保護等一系列設(shè)備體系被稱之為是二次設(shè)備。二次回路不直接參與變電工作，但是對變電功能組件的控制與保護卻是必不可少的。從設(shè)計以及施工實踐的角度來看，二次設(shè)備在實際的應(yīng)用過程中往往為低壓設(shè)備，甚至是基于直流或者感應(yīng)電壓而工作的電氣元件。此種情況導致其對于電壓的變化更為敏感，而對于電壓或電流的過載極限要求更為苛刻。在同等的雷擊條件下（包括感應(yīng)雷擊），如果不存在有效的保護措施，則二次設(shè)備的損毀程度更為明顯。因此有必要采取措施來強化對二次設(shè)備的防雷保護。

與此同時，由于其與一次設(shè)備之間存在顯著的關(guān)聯(lián)，對于一次設(shè)備的保護變相也會影響到二次設(shè)備的總體有效性與安全性。這一特性也進一步增加了變電站二次防雷措施的難度與實施質(zhì)量要求。

2 二次設(shè)備雷擊危害

針對二次設(shè)備的基本特征，在面對雷擊的過程中，其往往表現(xiàn)為更大的脆弱性以及更大的危害。從實際的危害角度來看，二次系統(tǒng)雷擊危害主要分為三個方面：

2.1 脆弱性帶來的二次系統(tǒng)功能失效

二次設(shè)備主要擔負了變電站的控制、監(jiān)控、通訊等重要功能。二次設(shè)備在非直接雷擊中其也容易受到較大的感應(yīng)電流的影響，從而使得具體功能失準。如繼電器體系中的最大闕值的變化、通訊系統(tǒng)訊號延遲增加、監(jiān)控系統(tǒng)輸出信號分辨率降低等問題。上述的問題雖然不至主體功能喪失，卻能夠在一定程度上使得相關(guān)的功能弱化，進而造成其對于變電站的監(jiān)控效能降低。且存在由于控制系統(tǒng)時效性較差而產(chǎn)生更大的生產(chǎn)事故以及損失等現(xiàn)象的可能。

2.2 造成較大的經(jīng)濟損失

二次設(shè)備與一次設(shè)備相比，其功能更為復雜。而復雜的功能背后往往是設(shè)備成本的增加。以自動控制交換機為例，其工程造價成本超過3萬元人民幣，全套設(shè)備及其輔助傳感器在變電站工程成本占比超過20%。由此可見，在雷擊的情況下容易形成對二次設(shè)備的損壞，且形成更大的經(jīng)濟損失。除了上述因素之外，二次設(shè)備在恢復的過程中也存在更大的成本支出。與一次設(shè)備的獨立設(shè)備損壞后直接修復不同。二次設(shè)備在雷擊后很難存在修復現(xiàn)象，往往只能夠通過換新來達到功能恢復的效果。而在實際的換新過程中也會由于設(shè)備之間的匹配程度等方面問題進行全套設(shè)備換新或者更長的調(diào)試周期等問題，客觀上增加了雷擊的間接經(jīng)濟損失。

2.3 雷擊事故中二次設(shè)備損壞比重較大

從對變電站進行監(jiān)控與分析的過程中，我們發(fā)現(xiàn)二次設(shè)備收到雷擊的威脅更重。以其故障率為基本表示，在兩年內(nèi)一次設(shè)備由于雷擊而出現(xiàn)的損壞情況占比僅為17.2%；而相比而言二次設(shè)備的總體所占比例超過了80%。從具體的二次設(shè)備電氣元件的角度來看，電源、通訊以及后臺主機占比更大。故而二次設(shè)備是變電站雷擊危害的主要來源。

3 二次設(shè)備防雷措施研究

變電站二次設(shè)備由于其主要功能與組成等方面的原因而造成了更為容易受到雷擊影響的現(xiàn)狀。并在雷擊危害產(chǎn)生后對電力系統(tǒng)的安全運行帶來巨大威脅 ，并造成嚴重的經(jīng)濟損失?；谏鲜鰞煞矫嬖?，我們有必要對其防雷措施進行重點建設(shè)。從其運行狀態(tài)以及防雷實踐中來看，其防雷措施主要可以分為兩個方面：

一方面是對一次設(shè)備進行防雷構(gòu)建。二次設(shè)備由于感應(yīng)及控制需要常常與一次設(shè)備進行直接連接。而當一次設(shè)備存在雷擊情況時，其電能的負載會形成對二次設(shè)備傳感器的直接破壞?；蛘咄ㄟ^相關(guān)電路及感應(yīng)電流等方式對其主體設(shè)備產(chǎn)生影響。為此，在實際的建設(shè)過程中首要通過氧化鋅及主體設(shè)備接地等方式導入在雷擊發(fā)生時的一次設(shè)備不良負載。通過此種模式達到對二次設(shè)備的防雷保護。

另一方面是對二次設(shè)備自身進行防雷構(gòu)建。落實到二次設(shè)備自身的保護體系中來，其大致可以分為如下三種模式。一是完善二次設(shè)備防雷系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)變電站所處地區(qū)的氣候、地質(zhì)狀況以及變電站二次設(shè)備的運行環(huán)境等，進行全面的系統(tǒng)的雷擊風險評估，然后根據(jù)評估結(jié)果設(shè)計全面的二次設(shè)備防雷方案；二是選用恰當?shù)碾娏υO(shè)備。安全運行是變電站安全運行的首要目標，電力設(shè)備選型要求質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定。在二次設(shè)備防雷系統(tǒng)中應(yīng)選用已有多年成功應(yīng)用經(jīng)驗的成熟產(chǎn)品。根據(jù)二次設(shè)備防雷方案，選用匹配的一體化防雷設(shè)備，所選用設(shè)備的性能參數(shù)必須滿足二次設(shè)備防雷要求，其中交流電源浪涌保護器的殘壓必須低于700V；三是建立必須的全保護模式，按照其遠近端分類標準對其進行綜合保護。

通過科學系統(tǒng)的二次設(shè)備防雷技術(shù)體系建設(shè)，可以將雷電危害對于變電站二次設(shè)備的損壞降到最低。排除掉設(shè)計以及施工過程中可能存在的不遵從現(xiàn)象因素，由于雷電所造成的損壞比例可以降低到5%以下。這一指標完全滿足現(xiàn)階段我國變電站建設(shè)防雷標準，保障了防雷體系的有效性。

4 總結(jié)

變電站的二次設(shè)備由于其自身的脆弱性而導致其在防雷方面的建設(shè)水平要求更高。基于此種現(xiàn)象，本文首先分析了變電站二次設(shè)備的功能及其特征；然后以特征為基礎(chǔ)探究其在雷擊過程中的具體危害，確定其防雷重點；最后，按照一次設(shè)備以及二次設(shè)備自身的防雷需求，探究后續(xù)防雷體系的具體建設(shè)過程。希望能夠為后續(xù)的相關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)提供必要幫助。

參考文獻

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作者單位

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