雷电对变电站二次系统的危害及防范措施

吴江雄（广西电网公司桂林供电局，广西桂林541002）【摘要】雷电对变电站二次系统的危害极大，文章分析了雷击过电压入侵变电站二次设备主要途径，并针对雷击入侵的途径，提出了变电站二次设备雷击过电压防护措施，对变电站二次系统防雷有较好的指导意义。【关键词】危害；雷击过电压；二次系统；措施【中图分类号】TM862【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2014）24-0028-02随着现代电子技术的发展，变电站综合自动化系统及各种微机保护已经在变电站广泛应用。新技术的应用一方面可以应用更先进的微电子设备来监控、保护、测量一次设备，但另一方面，这些微电子设备的耐过压能力都很低，雷击过电压将严重危害这些微电子设备的安全稳定运行。如不采取必要的防雷措施，将会造成不可估量的损失。因此对二次系统防雷的研究非常必要。的是48V直流电，它们所需直流电都来自站内直流馈线屏。直流馈线都是从直流馈线屏通过电缆沟或电缆井到主控室的各个设备，部分直流馈线还通过户外电缆沟到高压场地，直流馈线感应到雷电的几率及强度都是很大的，因此，直流馈线是雷电进入变电站二次设备的主要途径之一。2.3通信线路引入雷击过电压变电站的监控系统采用RS485、RS422等协议数据线或以1雷电对变电站二次设备的危害雷电对变电站二次设备的危害及可能造成的后果主要包括太网络线（五类线）等来通信。这些通信线都是在电缆层或电缆沟或电缆井内与进出高压场地的电源线一起敷设，感应到雷电的几率及强度都很大，因此，这些通信线路也是引入雷电的主要途径之一。以下几方面。1.1导致二次设备通信中断变电站二次设备与监控的通信是通过以太网线、交换机来连接的，而交换机受雷击过电压很容易损坏，造成二次设备通信中断。2.4电压、电流二次回路引入雷击过电压电压互感器是并联在高压线路上，主要是将一次高电压降为二次系统所用的低电压，其基本原理与变压器相同，相当于一个降压变压器，电压二次回路有两种可能产生雷击过电压：一是高压线路上的雷击过电压（高压线路遭直接雷击或被感应雷电所产生的过电压）经过电压互感器一次线圈传到二次线圈（电压二次回路）；二是电压二次回路电缆（电压二次回路电缆一般敷设在电缆沟内）被感应到雷击过电压。电流互感器串联在高压线路上，主要是将一次大电流降为二次系统所用的电流，其基本原理与变压器相同，相当于一个升压变压器。电流二次回路有两种可能产生雷击过电压：一是高压线路上的雷击过电流经过电流互感器一次线圈传到二次线圈。二是电流二次回路电缆（电流二次回路电缆一般布设在电缆沟内）被感应到雷击过电压。由此可知，电流、电压二次回路是将雷电引入电力二次设备的主要途径之一。1.2导致保护装置误动或拒动雷电容易造成保护装置电源插件、cpu插件等插件的损坏，从而导致保护装置误动或拒动，造成不可估量的损失。1.3重要数据丢失变电站内五防机及后台监控机内存有很多重要数据，雷击过电压会损坏五防机及后台监控机，导致重要数据丢失。2雷击过电压入侵变电站二次设备主要途径分析2.1交流馈线引入雷击过电压雷击过电压可通过变压器传到低压配电线路。对于电力系统来说，380/220V交流电源线路理所当然是主要引入雷电的线路，而且低压馈线主要布设在电缆沟及电缆井中，线路感应到雷电的几率及强度都很大，因此，交流馈线是雷电进入变电站二次设备的主要途径之一。2.5雷电电磁场影响雷击时其周围产生较强的电磁场，这个电磁场主要影响在2.2直流馈线引入雷击过电压测控、保护等主要设备用的是220V直流电，通信设备用【作者简介】吴江雄（1986—），男，湖南郴州人,电缆沟、电缆层及电缆井内的电缆线路。雷击过电压的危害如此大，因此必须采取措施来控制，而任职于广西电网公司桂林供电局。28qiyekejiyufazhan

2014年第24期（总第388期）企业科技与发展通过分析雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径，也为防雷措施制定提供了依据。3变电站二次设备雷击过电压防护措施3.1变电站二次设备雷击过电压防护基础措施变电站二次设备不断地更新，雷击过电压的要求越来越高，首先应该做到基础的防雷措施。（1）良好的接地：高压室、主控室等地设备接地基本良好，地网电阻普遍低于1Ω。良好的接地对分流、屏蔽有很好的效果。（2）二次设备连接到户外场地的电缆，二次设备屏柜之间的380V/220V交流、直流电源电缆，以及主控室到高压室的连接电缆等电缆采用屏蔽电缆，利用人工屏蔽箱、自然屏蔽体来阻挡、衰减过电压能量，对雷电、电磁干扰等有较好屏蔽效果。（3）对同一楼层、同一部位的不同电缆外皮、设备外壳、金属构架、管道做好电气搭接，以均衡电位。（4）设备自带过电压防护措施：目前电气设备都具备一定的浪涌防护能力，对于较小的雷击过电压可以防护，但不能称为系统的、专业的雷击过电压防护。最基础的变电站雷击过电压防护措施已经不能满足目前高自动化、高集成的二次设备需要，应该有更系统的、更专业的防雷措施。3.2变电站二次设备雷击过电压防护系统措施变电站的二次设备的安全非常重要，应采用国际最先进的技术改造变电站二次设备雷击过电压防护措施，应该强调综合治理、整体防御、分级泄流、层层设防的思路，把防雷看成一个系统工程。这就要求做到以下两点。（1）完善的系统的设计，先对变电站的二次设备进行全面的系统的雷电风险评估，之后设计全面的解决方案。（2）根据系统的设计选用恰当的产品进行安装。电力系统产品要求性能稳定，安全运行是电力系统头等大事。应选用在电力系统有多年成功应用经验的优质产品。现有的防雷装置有气体放电管、氧化锌压敏电阻、齐亚二极管（TVS），还有浪涌防护器（SPD）。由于SPD性能优越，现代防雷多选用SPD。根据变电站二次设备安装位置等实际情况，SPD的性能参数必须满足二次设备要求，其中交流电源SPD的残压必须低于700V，必须是全保护模式。安装地点应全面，不留漏洞。3.3变电站二次设备雷击过电压防护具体实施措施根据雷电过电压入侵变电站二次系统的途径分析，可以确定具体的二次系统防雷措施，主要包括电源系统防雷和信号系|应用技术|统防雷两个部分。3.3.1电源系统的防雷电源系统的防雷主要是防护雷电在电源输入线上的浪涌及雷电过电压。根据雷电入侵的途径分析，应该在电源母线处加装第一级电源防护来保证整个电源系统的安全，并且可以将大部分的的过电压泄放到大地，起到初级保护的作用；虽然第一级电源已将电源线路的过电压进行了大量的泄放，但在电源馈线上仍有部分过电压和一级电源防雷的残压，因此还应该在主要的电源馈线处（如通信电源柜、继电保护试验电源柜、检修电源箱、交流操作电源箱等）加装二级电源防雷器，从而将过电压抑制到二次设备能够耐受的水平。3.3.2信号系统的防雷同电网供电系统相比，信号回路对过电压的敏感程度要高得多，且这些设备在过电压的情况下是显得非常的脆弱，设备的绝缘耐受水平也相当低。与这些设备相连的有信号线、数据线、测量和控制线路，并且这些线路基本是处于直击雷防护区，也有穿过直击雷非防护区的，线路上的感应过电压相对较强，根据IEC的测试，当电磁场强度增大到0.07GS时，微型计算机设备将产生误动，丢失数据。而且这些回路运行的安全是关系到一次系统安全的重要环节，因此，须对重要回路的接口进行过电压防护。另外，其他二次设备在感应到很强的感应过电压时，将会反击到这些自动化设备的通信接口上，从而损坏设备接口电路，因此有必要在这些设备的接口上加装信号电涌保护器。变电站二次系统用信号防雷器应满足被保护设备对传输协议、传输速率的要求，它的装设不能影响到二次设备的正常运行。4结语本文通过分析雷电入侵变电站二次系统的主要途径，并针对这些入侵途径提出了防范雷击危害的措施。通过本文提出的措施，可以形成一个比较完善的二次防雷系统，将雷电对二次设备的影响降到最低，从而保障电力系统的正常运行。二次防雷系统是一种预防性措施，还未引起足够的重视，但本着一切事故都可以预防的理念就应该大力推广，以小投入来保障电网的安全、稳定、可靠。参考文献1］李宏博，李卫国，李景禄，等变电站二次系统雷电侵入波防护［J］电瓷避雷器，2008（4）［责任编辑：黄庆发］qiyekejiyufazhan

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