变电站防雷方案

变电站防雷方案

目录

第一章概述 (3)

第二章雷电危害途径 (4)

第三章雷电入侵变电站建筑物内设备的途径分析 (4)

第四章设计方案 (6)

第五章产品清单 (12)

第六章产品性能参数……………………………………………………………１3

第一章概述

雷电灾害亘古有之,雷电这个早已被我们所“克服”的困难,却像突然被注入了新的活力般，让我们在感受科技的同时也品尝了许多突然而至的无奈和烦恼。随着现代科学技术的发展，计算机技术(Coｍｐutｅr)、控制技术(Ｃonｔrｏl)、通讯技术(Coｍmunicａtioｎ)、显示技术（CRＴ)得到广泛发展和应用，并有机结合构成功能强大的综合自动化控制系统。

由于这些系统中的很多设备内部集成电路工作电压很低,对瞬态过电压极其敏感,因雷电及各种浪涌会导致的系统瘫痪、设备损坏、甚至造成人员伤亡比比皆是，造成不计其数的经济和物力损失，其间接损失及政治影响更是无法估量。

具体到现代化程度较高的变电站，大规模集成电路为核心的各种设备在变电站保护、远动、通讯升级中的使用，其高度集成化的CMＯS电路和CPＵ单元,对瞬间过电压的承受能力大幅降低,很容易成为受雷电损害的主要设备。

新设备和系统的投入运行,带来了防雷方面的客观需求，大量的微机保护等在变电站保护、远动、通讯的升级中使用，大规模集成电路的耐过电压水平比原来的晶体管电路脆弱了许多,晶体管设备的耐压水平可达到500～1000V,而大规模集成电路的耐压水平不到100V。变电站一次系统和二次系统是一个相辅相承的整体，其相互关联，但二次系统的耐过电压水平要比一次系统小的很多很多,如果二次系统的防雷设施不完善，雷电变电站二次系统,造成变电站二次控制部分瘫痪而发生变电站毁灭性的事故。

从目前的不完全统计数据分析,变电站综合自动化系统因雷电造成的损坏并非个案，而且南宁地区年平均雷暴日高达90.3天/年，因此对于雷电多发地区各系统采取有效的防雷保护措施是非常必要的。

本方案制定的目的是考虑实际环境因素和用户实际需要而做出一套比较完整而易于操作的防雷设计方案，从而保障变电站综合自动化系统安全地运行。

我们认为,要做到在建筑物及其内部设备安装了防雷装置以后达到万无一失的水平,从经济角度出发,做到这一点就太浪费了,而且即使按照国家标准规范设计的防雷装置的防雷安全度也并非10０％。

本方案依据国家、国际有关标准,本着安全可靠，技术先进,经济合理和特殊化需要原则,以及高度负责的精神,并根据贵单位的具体要求，结合贵单位提供的资料和情况介绍，对现场进行了初步勘

查,精心设计，力求将雷击的损害降到最低点。

第二章 雷电危害途径

雷电是一种自然放电现象,按其造成的危害可分为:ﻫ (１)直击雷。大气中带有电荷的雷云,其对地电压高达几亿伏。当雷云与地面凸出物之间电场强度达到空气击穿强度时，就发生放电现象，闪电直接击在建筑物、其他物体、大地、或者防雷装置上,产生电效应、热效应和机械力。

当雷电直接击在建筑物上,强大的雷电流使建(构)筑物水份受热汽化膨胀,从而产生很大的机械力,导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器,电流沿引下线向大地泻放时,这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击,称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。ﻫ (2）雷电感应。雷电感应俗称感应雷，它分为静电感应和电磁感应。

静电感应是带有大量电荷的雷云所产生的电场使金属导体上感应出被电场束缚的相反电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱)，那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。

电磁感应是雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了,对用电设备造成极大危害。因此,避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态。

(３)雷电波侵入。由于雷击，在架空线路或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两方向迅速传播的雷电波称为雷电波入侵。其传播速度为3０0 m ／μs （在电缆中为１5０ ｍ/μｓ）。可以导致设备损坏、人员伤亡、建筑物损坏或电气系统故障，严重者还可导致火灾和爆炸。

第三章 雷电入侵变电站建筑物内设备的途径分析

由于变电站设备处在一个强电和弱电系统形成的错综复杂的电磁环境中，高压开关设备的操作切换，雷电闪击，一次设备短路接地，二次回路切换，人员及邻近物体的静电放电和无线电辐射等产生的电磁干扰可能通过各种耦合进入变电站综合自动化系统形成浪涌。

其中雷击在线路上引起的上万伏的过电压、过电流及极强的交变电磁场是损坏设备的主要原因,雷电入侵建筑物内设备的途径有配电线路、通信(讯）线路、电磁感应、地电位反击等四种途径,具体分析如下：

3-１：延配电线路引入的雷电过电压

雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线,再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合,进入低压出线, 途中经过了线路避雷器，母线避雷器等多级削峰,再经过变压器低压出线的平波作用, 电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大, 虽然雷电波在经过上述避雷器后,大部分能量得以消除，但仍有部分雷电波以幅值相对很高且作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线,加到变电站内所有的38０V交流回路中。220Ｖ等直流线路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路。

3-2：延通信（讯)线路引入雷击

通信（讯)线路(通信线路一般包括一般有载波线、电话线、控制线等)由于变电站的通信电缆出线较长,感应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入,以很高的电压直接加在二次设备上,该过电压轻则使设备加速老化,重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲,RS485、RJ45网线、ＧPＳ及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信（讯)线路。

3-3：电磁感应

上述两条途径是有形的途径，而电磁场是空间传播的看不到的东西,这里的雷电电磁场是指雷击引起的电磁场变化，该瞬变电磁场使各种线路产生感生电动势，从而危害设备,该电磁场也可使设备内的线路板内部线路产生感生电动势，使设备损坏。实验表明,设备(包括设备近距离的连接线)处在2.４GS的电磁场中时设备会永久性损坏,设备(包括设备的近距离连接线)处在0.０7GＳ的电磁场中时设备会产生误动作。

雷电电磁场的危害最终还是使设备及线路感应到过电压。对于电力系统来讲,电力建筑物内的钢筋（当作引下线用)、变电站布线层内进出高压场地和连接室内外的各种金属线路都是发生雷电感应的通道。

3-4：地电位反击

当变电站或线路遭受雷击后, 雷电流会经避雷装置流人接地网,如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好时，在强大的雷电流作用下,会使接地网的局部电位显著抬高,并由此导致电地位