變電站二次系統(tǒng)防雷及防護(hù)措施

任安濮

國網(wǎng)河南省電力公司范縣供電公司 河南濮陽 457500

1 雷電入侵途徑

雷擊一般分為直擊雷擊和感應(yīng)雷擊。微電子設(shè)備遭雷擊損壞，80%以上是由感應(yīng)雷擊引起的。

1.1 電源線引入雷電

雷電引起的瞬時(shí)高電壓，如果直接由電源線引入自動(dòng)化系統(tǒng)，會影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞模塊，燒壞元器件。

1.2 通信線路引入雷電

目前，變電站二次系統(tǒng)采用了多種多樣的通信線路做連接作用。導(dǎo)體型通信線路感應(yīng)到雷電后，雷擊過電壓直接傳到設(shè)備，該過電壓輕則使設(shè)備加速老化，重則直接將設(shè)備損壞。對于電力系統(tǒng)來講，電話音頻與MODEM連接線、RS485、RJ45網(wǎng)線、GPS及微波載波等饋線都是引入雷電的通道[1]。

1.3 雷電電磁場

雷擊引起的室內(nèi)的電磁場，主要集中在電纜溝、布線層及電纜井內(nèi)。該電磁場使室內(nèi)的線路感應(yīng)到過電壓，該過電壓直接傳到設(shè)備，進(jìn)出高壓場地的各種線路都是雷電電磁場的產(chǎn)生源。

1.4 接地不規(guī)范

由于接地不規(guī)范，不同接地點(diǎn)之間出現(xiàn)雷電時(shí)易形成較高的電位差，產(chǎn)生的電磁干擾會影響自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行；同時(shí)，雷電引起的地電位升高，通過設(shè)備的接地線引入自動(dòng)化系統(tǒng)，該過電壓也會損壞各種功能模塊。

2 變電站二次系統(tǒng)防雷工作現(xiàn)狀

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國大多數(shù)變電站都是通過設(shè)置防雷保護(hù)分區(qū)對二次系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，這種方法需要根據(jù)不同分區(qū)雷電的特點(diǎn)采取不同的防護(hù)方法，比如說，在變電站建筑物外部這個(gè)分區(qū)中，一般會設(shè)置避雷針、避雷帶等將雷電引入地下的裝置，同時(shí)要降低接地網(wǎng)上具有的電阻，這樣可以防止接地電位的反擊。在變電站二次系統(tǒng)中設(shè)備的電源線位置，也要安裝SPD等設(shè)備，這樣可以實(shí)現(xiàn)雷電的泄流。但是，通過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前各大變電站所使用的避雷針等避雷設(shè)施已經(jīng)不能夠?qū)纂娺M(jìn)行有效地防護(hù)，即便是在安裝了避雷設(shè)施的情況下，變電站二次系統(tǒng)中的設(shè)備還是會在不同程度上受到過電壓的影響[2]。同時(shí)，由于我國到目前為止并沒有出臺強(qiáng)制措施，因此一半以上的變電站為了節(jié)省成本，并沒有安裝針對各種電源以及電線的保護(hù)裝置，智能化的雷電檢測系統(tǒng)也沒有普及，因此，總體上來說，大多數(shù)變電站二次系統(tǒng)依然會受到較大的雷電威脅。

3 變電站雷電防護(hù)措施

3.1 電源系統(tǒng)雷電過電壓防護(hù)

安裝在變電站內(nèi)的通信調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)大多采用開關(guān)電源或直流電源為其設(shè)備供電，在其整流環(huán)節(jié)中，一般有較大容量的濾波電容，對瞬間過電壓沖擊有一定的吸收作用，變壓器到變電站一般都用屏蔽電纜且設(shè)備都有良好的接地，運(yùn)用DBSG技術(shù)來分析，必須增加線路的分流措施，因?yàn)槠涔ぷ鞯?、保護(hù)地都與其他電氣設(shè)備采用同一地網(wǎng)，而且設(shè)備都處于LPZ0B區(qū)，電磁脈沖強(qiáng)度相對較強(qiáng)，在變電站用變低壓端雖然有防止線路來波的避雷器，但殘壓高，變電站遭受雷擊時(shí)，通過線路耦合和地電位升高而造成的反擊過電壓依然存在，而且高壓側(cè)的殘壓有時(shí)高達(dá)幾千伏，因此必須對這些調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的供電回路進(jìn)行過電壓保護(hù)。

3.2 信號系統(tǒng)設(shè)備過電壓防護(hù)

同電網(wǎng)供電系統(tǒng)相比，信號回路對過電壓的敏感程度要高得多，且這些設(shè)備在過電壓的情況下顯得非常的脆弱，設(shè)備的絕緣耐受水平也相當(dāng)?shù)?。與這些設(shè)備相連的有信號線、數(shù)據(jù)線、測量和控制線路，并且這些線路基本是處于LPZ0B區(qū)域，也有穿過LPZ0A區(qū)域的，線路上的感應(yīng)過電壓相對較強(qiáng)。根據(jù)IEC的測試，當(dāng)電磁場強(qiáng)度增大到0．07GS時(shí)，微型計(jì)算機(jī)設(shè)備將產(chǎn)生誤動(dòng)，丟失數(shù)據(jù)。而且這些回路運(yùn)行的安全是關(guān)系到一次系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，因此，須對重要回路的接口進(jìn)行過電壓防護(hù)[3]。

3.3 GPS衛(wèi)星時(shí)鐘接口過電壓保護(hù)

防護(hù)位置：主控室遠(yuǎn)動(dòng)屏上的GPS單元與建筑物頂部的衛(wèi)星天線采用同軸電纜進(jìn)行連接，由于該線路穿越了室外LPZ0B區(qū)域，非常容易感應(yīng)上過電壓，因此必須在GPS單元接口處加裝防雷器。安裝方式：串聯(lián)安裝。安裝位置：GPS單元接口處。

3.4 監(jiān)控柜視頻信號過電壓保護(hù)

防護(hù)位置：監(jiān)控柜內(nèi)視頻信號采用同軸電纜進(jìn)行連接，由于該線路均是由室外、室內(nèi)攝像頭引入主控室監(jiān)控柜內(nèi)，這些線路穿越了室外LPZ0B區(qū)域，非常容易感應(yīng)上過電壓，因此必須在視頻信號接口處加裝防雷器。安裝方式：串聯(lián)安裝,防雷器采用35mmDIN導(dǎo)軌固定。安裝位置：監(jiān)控柜視頻信號接口處。

3.5 通信部分防護(hù)措施

變電站二次自動(dòng)化設(shè)備中包括很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些設(shè)備通過網(wǎng)線和電話線同局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)相連。所以應(yīng)該在其通信線路兩端加裝信號電涌保護(hù)器，包括保護(hù)電話線的音頻電涌保護(hù)器和保護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的RJ45型電涌保護(hù)器，以及在通信設(shè)備電源處加設(shè)電涌保護(hù)器。并針對雷電電磁脈沖產(chǎn)生的地電位反擊而安裝等電位連接器，這樣對變電站中的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)就有了一個(gè)比較全面的保護(hù)。

4 結(jié)語

二次防雷目前存在的問題，建議請專門的防雷設(shè)計(jì)單位進(jìn)行二次防雷設(shè)計(jì)，防雷電設(shè)計(jì)應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝浪涌保護(hù)器裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。為確保防雷設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性，在設(shè)計(jì)前應(yīng)對現(xiàn)場雷電環(huán)境進(jìn)行評估。變電站二次防雷器和接地網(wǎng)要定期進(jìn)行檢查和測試，以滿足變電站二次系統(tǒng)防雷的要求。加強(qiáng)對二次防雷接地知識及其重要性的學(xué)習(xí)，通過舉辦二次防雷方面知識培訓(xùn)班等形式，不斷提高工作人員的業(yè)務(wù)水平。