浅谈关于变电站二次系统的防雷保护问题及措施吕海玲

浅谈关于变电站二次系统的防雷保护问题及措施吕海玲
发布时间：2021-10-09T07:23:37.976Z 来源：《中国科技人才》2021年第19期作者：吕海玲
[导读] 随着变电站自动化设备的不断更新，其精密程度也不断提高，但是就目前防雷角度看来，其防雷电电磁脉冲侵害能力逐渐下降，在有雷电入侵时，很容易对二次设备和系统造成损坏。

包头供电局内蒙古包头 014030
摘要：随着变电站自动化设备的不断更新，其精密程度也不断提高，但是就目前防雷角度看来，其防雷电电磁脉冲侵害能力逐渐下降，在有雷电入侵时，很容易对二次设备和系统造成损坏。

近些年来，电力二次系统遭受雷击灾害的事故时有发生，所以对变电站二次设备进行防雷保护十分重要。

本文就对变电站二次系统的防雷保护问题及措施进行深入探讨。

关键词：变电站；二次；防雷；保护
我国电力行业发展的速度越来越快，而且在电力系统建设方面也逐渐趋于完善，尤其是自动化的设备以及应用系运用，有效提升电力系统的工作效率，同时对电力系统中各个元件精度提升也带来积极作用。

其中在防雷方面需要引起高度注意，二次设备中线路、接地线路以及通讯线路作为雷击进入重要途径，不仅可以提升雷击的概率，而且还会对电力系统的安全性带来威胁。

因此，为了进一步提升二次设备可靠性，需要加强对二次设备防护工作。

在本文中主要分析变电站中二次设备具体防雷的方式，希望能够对电力系统的安全性提供帮助。

1、变电站二次系统的结构特点
变电站二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。

二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。

由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。

2、雷电入侵变电站二次系统的方式以及造成的危害
2.1雷电的入侵方式
雷电有地闪和云闪两种不同的放电类型，在放电过程中会在短时间内释放出大量的光和热，由于电磁之间存在电磁场效应，因此位于放电通道的部分设备会产生感应电压，地闪是造成雷电对地面事物具有较大危害性的主要原因。

雷电入侵变电站二次系统的主要方式分别有:①直击雷。

雷电一般以变电站二次系统中的架空输电线为导线，直接击中二次系统，而且其过电压数值很低，二次系统中的避雷针并不会对这种雷进行处理，这时二次系统的正常运行就会受到一定的影响。

如果变电站从站外引入了35KV或者是10KV的电源，那么直击雷对变电站二次系统的伤害会进一步增强。

②感应雷。

在放电的瞬间，与放电位置距离较近的信号线和电源线就会在电磁脉冲的作用下产生感应电压，这种电压会对变电站二次系统中的设备造成直接的破坏，导致二次系统不能够正常地进行运转。

2.2雷电入侵对变电站二次系统造成的危害
变电站二次系统的结构是非常复杂的，其中包含着大量的计算机设备、电子设备以及微电子设备，与一次系统相比，二次系统对于过电压的抵抗能力非常小。

如果变电站没有根据实际需要为二次系统设置防雷的设备，那么雷电的入侵就极有可能对其中的设备造成非常严重的危害。

雷电入侵对变电站二次系统造成的危害分别有:①地电位反击。

雷电入侵变电站之后，会通过接地网到地下，但是由于接地网具有较大的电阻，因此雷电通过电网并到达大地的瞬间，接地网上会产生非常大的冲击高电位，如果冲击高电位通过地网被引入到变电站二次系统中，那么系统内部的各种设备可能会遭受严重的损害。

②近点感应过电压。

位于变电站外部的避雷针以及其他的避雷设备会将雷电引入地下，但是，在这个过程中，雷电的巨大电流会在引入通道中产生非常强的电磁场，这时，变电站二次系统中的各种配电线路以及金属管道上都会出现感应过电压，电压大小在几百伏到几万伏，没有固定的数值，这时感应过电压的存在就会给二次系统中各个设备带来一定的安全威胁。

③远点雷电过电压。

如果雷电击中了变电站二次系统中设备的线路或者光纤金属芯，那么就会产生雷电过电压，这样远处的过电压就会被引入到二次系统的设备或者其他装置中，设备的正常运行就会被切断，甚至会受到一定的损坏。

3、变电站二次系统的防雷保护及其措施
3.1均压与接地
提高变电站二次系统防雷保护的最佳方式之一就是接地，利用接地网将全部的雷击电流都通通引入到大地中，若接地方式可靠，那么必然能够防止变电站二次系统被电涌电压所危害。

不同接地网，有着不同的电阻值；基于经济性的角度来看，为了能够对地电位的升高予以限制，最好能够将接地电阻尽量降低。

值得注意的是，均压与接地是有机结合在一起的，相辅相成。

“均压”是指将闭环的接地母线带设
置在同一房间、同一层面设备的四周。

为了确保每个接地点都能够处于等电位的状态，需要将同一房间、同一层面内全部设备的金属管道、壳体、信号电缆、电力电缆都与附近的接地母线连接在一起，并且务必要使之处于牢固状态，这样一来，就不会出现非等电位体间电位差的问题，最大限度避免变电站出现安全事故。

3.2屏蔽
屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。

一般来说，为减少外界雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。

设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。

3.3分流与隔离
分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。

由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。

需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。

要经常性对接地引下线及地网进行测量和检查。

对于不同接地网之间的通信线宜采取防止高、低电位反击的隔离措施，如光电隔离、变压器隔离等。

在电力调度通信综合楼内，需另设接地网的特殊设备，其接地网与大楼主接地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，可用地电位均衡器或220V低压氧化锌避雷器（箱），通流容量应大于10KA，残压不超过1.5KV。

以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。

3.4限幅
在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。

在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度内。

并且，各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。

电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。

对于变电站站用低压电源线路或220V直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。

对于装置之间到通信管理机485通信控制线、到调度及后台通信控制线、载波高频通信电缆、电话线等信号线路防雷采用全面拦截原则，分别采用控制信号防雷器、过电压保护器等相应的防雷设备。

4、结语
二次系统的安全稳定运行关系到变电站一次设备的安全及电网安全，二次系统的防雷保护措施是其中最重要的工作内容之一，而要想加强变电站二次系统的防雷保护，可以综合应用电压防护技术、通讯设备的过电压保护技术以及抗干扰技术。

变电站的二次系统一旦受到雷电波的入侵，会对整个电力系统的正常运行造成很大的影响，也是电力事故的常发点，做好这方面的防护工作对电网安全稳定运行和电力的有供序供应提供有力保障。

参考文献:
［1］扈海泽，容展鹏，赵军，等．变电站二次系统防雷保护分析［J］．电力与能源，2015，36(4):512－515．［2］郭新安，胡卫卫．变电站二次系统的干扰及其防范研究［J］．通讯世界，2013(21):51－52．。