变电站系统中的二次设备防雷接地

变电站系统中的二次设备防雷接地
发表时间：2016-12-22T13:38:27.130Z 来源：《电力设备》2016年第21期作者：李天宇马远[导读] 文中对变电站系统中的二次设备防雷接地进行了分析，仅供参考。

（国网河北省电力公司行唐县供电分公司河北行唐 050600）摘要：目前，随着我国电力系统不断发展，系统对防雷保护能力提出了更高的要求。

而从当前我国电网防雷技术的发展来看，一次系统防雷基本达到了安全、可靠的目的，不会出现严重的雷击事故。

但随着现代科学技术的发展，以计算机、微型电子仪器为基础的二次系统在电网中所占的比例越来越大，而这些设备由于耐压水平低，一旦出现雷击事故就可能出现损坏，对电网安全运行产生严重影响。

因此，需要重视对变电站二次系统防雷保护技术的研究，为推动变电站平稳运行奠定基础。

文中对变电站系统中的二次设备防雷接地进行了分析，仅供参考。

关键词：关键词：变电站；二次设备；防雷接地 1导言
工业的发展对电力行业的发展提出了更高的要求，越来的供电量已将无法满足现代化工业发展的需要，电力行业不断提升发电量，在原来标准上提高输送电量的容量。

电力系统包括发电、变电、输电、配电、用电整个过程的各个环节，因此电力行业要做好各环节的质量保证工作。

由于我国是雷电频发的国家，南方地区每年的5、6月份是雷电频发的高峰期，如果雷电侵入变电站系统中的二次设备造成雷击事故，将会产生很大的损失。

文章主要通过说明雷电对变电站二次系统的入侵途径，以及二次设备的耐雷电强度，阐述变电站系统中的二次设备防雷接地技术，以实现我国发电站的安全可靠运行。

2雷电入侵变电站建筑物内设备的途径分析 2.1配电线路引入的雷电过电压
变电站二次设备在运行过程中，雷电流主要通过通信电缆或电源线传至母线，然后通过母线传导至配电机房控制系统。

在传导过程中，其电压峰值被安装在变电系统中的避雷保护装置削弱，又受到变压器低压出线的平波作用的影响，最后到达配电控制系统的电压强度基本不会对配电系统造成安全威胁。

但是如果发生雷电，避雷装置只能消除一部分雷电波能量，对于峰值较高、作用时间较短的强雷电波，只能通过变压器低压出线加到变电站内所有的380V交流回路中。

2.2通信线路引入雷击
变电站通信线路走线一般较长，在雷电天气下，这些远距离传输通信信号的电缆极易遭到感应雷电的侵入，使得关联的二次设备受到强电压袭击而逐渐老化，当老化到一定程度时，部分元件就直接被损毁，使设备无法正常工作。

在供电系统中，雷电可侵入的通信线路，除了电话线，还可能包括RS485、RJ45网线、GPS及微波载波等馈线。

雷电侵入场站内的其它线路时，这些通信线路极易发生过电压感应，最终遭到雷电破坏。

2.3雷电电磁场
变电站室内线路在雷电作用下通常会形成一个电磁场，即雷电电磁场。

雷电发生时，它能使室内线路产生过电压感应，并传输到二次设备控制系统中，导致二次设备的PCB板发生过电压感应，最终导致相关元件受损。

一般情况下，0.07GS的电磁场会使二次设备及其连接线在运行过程中产生误动作，2.4GS的电磁场能使之彻底损坏。

2.4地反击
如果线路、变电站出现雷击，防雷装置上会产生很大的雷电流，经过接地装置泄放。

当接地装置的均压效果不理想、接地装置的接地电阻很时，受雷电流影响，会使接地装置的局部地电位升增大，造成反击而损坏设备。

3雷击问题研究
雷击主要可以划分为感应雷与直击雷，由于当前变电站出线段、进线段都设有避雷针，因此其避雷线能有效规避雷击危害。

当前常见的防雷保护结构如图1所示：
在一般情况下，变电站的主要雷击事故类型为感应雷害事故：在正常情况下雷击先击中避雷针，有助于保护输电线路，而雷电会在引线的干预下快速流入大地；但在实际上，雷电存在陡度大、电波峰值高等特点，可能会经过系统母线进入二次系统，导致二次系统出现电容性耦合等，再加之二次系统自身具有特殊性，因此在雷击作用下就会出现损坏或发出错误动作。

感应雷过电压、浪涌过电压被认为是导致变电站雷击事故的主要原因，其入侵变电站主要分为以下三种方式：方式一：经过弱电系统信号控制入线进入。

若雷电流经过导线而进入大地，此时雷电流较大，因此往往会在周围产生电磁感应，致使导线上产生不同电压降，最终形成过电压。

这种过电压会影响二次系统设备，导致二次系统设备损坏。

方式二：经过弱电系统电源线进入。

在发生雷击过程中，雷电侵入波先到达变压器，此时变压器高压侧避雷器首先动作，将入侵的雷电流引入大地。

但在这个过程中，残压系数较大，电压器高压侧电压很大，则低压侧电压也会处于较高水平。

在这种情况下，第二次系统设备绝缘水平受到影响，可能会导致设备损坏。

方式三：经过弱电系统接地线进入。

在一般条件下，在雷击发生时，雷电流会随着地下引线进入大地。

但在实际上，雷电流进入大地的过程不是一瞬间完成的，因此往往会存在一个传播过程中。

同时由于大地存在电阻，由雷电流引入点到不同点的电阻大小存在差异。

雷电流幅值很大，因此往往会出现十分明显的电位差，对变电站二次系统弱电设备产生反击作用，导致设备损坏。

总体而言，雷电侵入二次系统的结构如图2所示：
4变电站二次设备的防雷技术
4.1电源防雷
将电源的防雷采用三级防雷保护。

第一级防雷保护，电源设备配置避雷器和防雷器，避免直击雷对电源产生损坏，将防雷器接在电源交流配电屏输入端的三根相线和零线地线之间。

第二级防雷保护，机械设备配电箱输入端配置电源防雷器，直流电源输出端配置小型断路器，其中放电电流选用20KA的，以实现对雷击过电压过电流的吸收，保证直流电源和机房设备的安全。

第三级防雷保护，主要是指针对变电站机房内的路由器、服务器、交换机、小型机等设备的输入端配置电源避雷器，以防感应雷击或者过电压。

4.2等电位点连接
等电位连接主要是针对变电站二次系统中的自动化设备和控制屏柜采取的保护措施，采用等电位连接构成等电位面，可以有效保证自动控制系统安全可靠运行，避免传统的就近铜排接地产生的接地点之间的较大电位差，干扰系统的正常工作。

构造等位面可以通过采用将保护柜底部的接地铜排通过焊接相连，形成一个铜网络，使得控制室内的各接地点相连形成位移的接地点。

也可以在微机保护柜底部设置专门的铜网络，控制柜的专用的接地端与铜网络相连。

4.3屏蔽电缆屏蔽层屏蔽电缆必须可靠接地，其中接地方式主要分为两种：单端接地和双端接地。

第一、单端接地。

电缆连接被控设备的一段悬空，另一端接地。

当雷击大电流流入地面时，由于接地网的高阻抗性，电流衰减非常快，这就使得屏蔽电缆接地点的感应电压大大降低，电缆外层感应电压在电缆芯线内部的感应电压就大大降低，从而实现保护变电站的作用。

第二、双端接地。

电缆双端接地是为了改善接地电网的电位分布情况，采用等电位连接方式以控制屏蔽电缆两接地端的电位差，以保证电缆的正常传输电能。

其中在防护高频雷电造成的对地电位的升高方面，单端接地效果较好，但是抗电磁干扰能力差。

双端接地具有良好的抗电磁干扰能力，但是容易引起额外的冲击或者干扰电压。

在进行具体选用接地方式时，可以根据防护要求具体选择。

5结束语
总之，文章主要针对雷电通过交流电源、系统通信线、电位反击等途径侵入变电站系统中的二次设备，影响变电站的运行安全性和可靠性。

这就要求在日厂工作中，做好变电站的防雷接地保护工作，以保证供电的可靠性。

参考文献
[1]王燕.集控中心雷击特性分析及其雷电防护策略[J].贵州电力技术，2014（12）.
[2]陈祥勇.数字化变电站二次系统防雷措施探讨[J].科技创新导报，2014，15：81.
[3]苏扬，陈家桐.电力二次系统应急响应工作体系构建及研究[J].计算机安全，2014（10）.。