變電站自動化監控系統防雷電干擾措施

摘要：文章探討了變電站中的雷電干擾對自動化系統的影響和破壞，分析了干擾產生的原因和危害，提出解決監控系統抗雷電干擾的有效措施，從而達到抑制雷電干擾的目的。對自動化系統安全穩定運行起到極其重要的作用。

關鍵詞：變電站 自動化 監控系統 雷電干擾 措施

隨著科學技術的進步，變電自動化技術得到越來越快的發展，它們以通信網絡技術為基礎，把各種繼電保護裝置、自動裝置、RTU（遠程終端）和調度端連接起來，使變電站實現高質量、高速度、高靈活性和低成本的生產管理。實際中，在增加自動控制系統的時候，往往對自動控制系統的防雷性能也要求越來越高，因為對現在的綜自變電站中的微機保護、監控系統來說，雷電波一旦侵入，往往會極大的損壞設備，有的可能引起整個系統的癱瘓，導致巨大的損失。在石家莊供電公司主網或是用戶的配網中，2001年有據可查的就有十數次因雷擊引起的弱電損壞事故，有的由于變電站線路落雷，導致設備和主控地出現電位差而使很多保護設備被損壞；有的由于變電站的微波塔落雷，因為感應過電壓而使很多遠動和通訊設備受損；有的由于雷擊造成線路過電壓而使監控系統和微機保護誤動作。

1 雷擊變電站包括兩方面

一是雷擊變電站的構架或獨立避雷針；二是雷擊變電站控制室所在建筑物的防雷系統。雷電會對控制室等四周的空間造成輻射和傳導的電磁干擾。雷電波等值頻率范圍內的電磁干擾屬電感耦合型的。多數電線和電纜是通過戶外的電纜溝引入控制室內，很少受到因雷電形成的空間電磁場的干擾，其緣由是線的走向垂直于避雷針。但若在建筑物內走線感應回路就易出現，而且感應回路的一端接入輸入阻抗大的電子設備，和開路類似，穿透建筑物鋼筋水泥墻壁的電磁脈沖會在感應回路中感應出暫態電壓。

人們頗為重視高電壓等級的電網防雷，尤其是將很多防雷措施設置在變電所和發電廠，防直擊雷有各級避雷器、避雷線及避雷針保護，但一般的對400v低壓電網未設置防雷設施，由于變壓器低壓側的絕緣裕度較大，若使在變壓器的高壓側的雷電過電壓不超出要求的幅值，一般不會引起變壓器低壓側的絕緣被擊穿。此外，由于之前的電網很少受低壓側設備的影響，因此未過多關注。但是由于近來采用了很多通過計算機監控的微機保護、調度自動化系統及綜合自動化系統等，真正扭轉了上述發展趨勢，電網的安全與微機監控系統有直接的關系。所以，需高度重視雷電干擾對變電所和發電廠的微機監控系統電源的影響，同時制定相應的防范保護措施。

2 微機監控系統電源防止雷電干擾的措施

2.1 將電壓等級的氧化鋅避雷器安裝在廠用變、所用變的低壓側。按照400v低壓電網的負荷狀況，將低壓氧化鋅避雷器安裝于主要用電設備及其支線路上。

2.2 通信系統、微機監控系統和調度自動化系統需通過專用的變壓器單獨供電，不能和生活、辦公等共用電源，也可利用隔離變壓器隔離供電。應通過電纜對對向微機監控系統、通信系統及調度自動化系統供電的低壓電源線路供電，使用屏蔽電纜最為適宜，避免在變電所和發電廠近區雷電活動時，感應雷過電壓發生于低壓電源網絡上，對通信系統、微機監控系統及調度自動化系統的電源安全造成威脅。

2.3對廠用變、所用變的中性線要在變壓器處接地且在低壓網絡各分支處重復接地，以避免中性線在發生雷害故障時突然斷線，或中性線在雷電頻發時帶高電壓，相電壓升高到線電壓，使通信系統、微機監控系統及調度自動化系統的電源模塊被燒壞。

2.4將雷電浪涌吸收器安裝在通信系統、微機監控系統及調度自動化系統上，避雷器、電感和電容構成了雷電浪涌吸收器的吸收單元，對高頻雷電脈沖起到很好的過濾和吸收作用，限制雷電過電壓，使其免受雷電過電壓的破壞。將電壓和電流互感器型電涌保護器安裝于電壓或電流互感器的低壓側；采取二級防護：在電流及電壓互感器線路進入控制配電柜處，即PT和CT保護系統、信號采集、二次回路、控制回路、信號回路及通信系統等，按照需求完成相應的電涌保護器的安裝。同時可根據雷電電磁脈沖產生的地電位反擊而進行等電位連接器的安裝。

3 微機監控系統的防雷措施

微機監控系統的防雷措施包括內部防護、外部防護。內部防護是指在建筑物內部微機監控系統對過電壓(雷電或電源系統內部過電壓)的防護。可采取等電位聯結、屏蔽、保護隔離、合理布線、設置過電壓保護器等方法進行內部防護；外部防護是指對安裝微機監控系統設備的建筑物本體的防護。其方法包括接地、屏蔽網、避雷針、均衡電位和分流等，以下是對這兩種防護措施的具體闡述。

3.1 微機監控系統的外部防護 第一，通過建筑物的避雷針將主要的雷電流引入大地；第二，雷電流被引入大地時使將雷電分流，以防引起過電壓對設備造成損壞；第三，使用建筑物內的鋼筋及金屬部件作為法拉第籠，起屏蔽作用，若建筑物中的電器屬小功率信號電路、遙控及低壓電子邏輯系，就需安裝專門的屏蔽網，在整個屋面構成5m-5m，6m-4m范圍內的網格，全部使用避雷帶對均壓環等電位連接；第四，均衡建筑物各點的電位，以防電位差對設備造成損害；第五，確保建筑物接地良好，在建筑物遭受雷擊時，盡量避免接點電位對設備造成的損壞。

3.2 微機監控系統的內部保護 從電磁兼容方面來分析，應將防雷保護劃分成多級保護區。最外層屬直接雷擊區域，危險系數最高，是0級，越往里危險程度越低。金屬管道、防雷系統及鋼筋混凝土等組成的屏蔽層劃分出了保護區界面，從0級保護區到最內層保護區，一定要分層多級保護，降低過電壓降，使其不超出設備的承受范圍。經傳統避雷設備往往仍有50%左右的雷電流直接泄入大地，另外50%將流進金屬管道、電源線和信號線等的電氣通道。但對微機監控系統而言，操作瞬間過電壓和雷電會在很大程度上損壞系統，因此，需從一維防護轉化成三維防護，綜合考慮防地電位反擊、防雷電電磁感應、防感應雷電波侵入和防直擊雷等作多中要素。例如對380V低壓線路應進行過電壓保護，根據要求應分為三方面：一級保護應在高壓變壓器后端至二次低壓設備的總配電盤間的電纜內芯線兩端應對地加保護器、避雷器；二級保護應將保護器和避雷器安裝在二次低壓設備的總配電盤到二次低壓設備的配電箱間電纜內芯線兩端應對地；三級保護應將避雷器或保護器安裝在全部精密的設備和UPS的前端應對地。目的是通過分流(限幅)技術達到保護的目的，因此，網絡保護的關鍵就是分流(限幅)技術中所用的防護器的性能及品質，所以，選用合格優良的保護器、避雷器至關重要。

3.3 良好的接地系統對防雷電干擾也很重要，因全部防雷系統均要通過接地系統將雷電流泄入大地，以對人身安全及設備起到保護作用。不良的接地系統將導致設備出現故障，元器件被燒壞，甚至會對工作人員的生命安全造成威脅。此外，防靜電及防干擾的屏蔽問題均要求接地系統必須良好。

4 結語

總體來說，自動化系統的抗干擾及防雷不是簡單的避雷、抗干擾設備的安裝和堆砌，而是一項要求高、難度大的系統工程，涉及多方面的因素。因此在自動化系統的防雷及抗干擾實施過程中一定要從現場實際出發，本著經濟、實用、高標準、嚴要求、高起點、高可靠性的原則進行，嚴格遵照國家和行業有關標準，以達到更好的防護效果。