淺析110KV變電站二次系統防雷設計

摘 要：變電站作為電力系統安全穩定運行的基礎，其站內一次系統和二次系統所包含的設備較多，通常二次系統中涉及到保護、自動化、計算機、監控等一些設備，這些設備在升級換代時需要充分考慮到其過電壓的情況，要采取必要的措施防止過電壓的發生，同時在一次設備發生雷擊時會反作用到二次系統上，從而導致二次控制系統失去作用，出現部分癱瘓或是全部癱瘓的情況，從而引發變電站內發生毀滅性的事故。文章分析了110kv變電站二次系統的發現雷擊的情況，并進一步對變電站二次系統雷擊的途徑及防止雷擊所采取的措施進行了具體的闡述。

關鍵詞：變電站二次設計；現狀；途徑；措施

1 110kv變電站二次系統發生雷因的情況

在目前的變電站中，其二次系統全面集中了自動化監控管理的重要設備，可以充分實現眾多功能，從而使電力調度自動化得以安全有效的運行。但由于該系統較為復雜，線路縱橫交錯，所以雷雨天氣時，當雷電對附近大地、線路等所形成的沖擊過電壓產生時，極易使這種過電壓通過各端口侵入到自動化系統中來，從而導致雷擊事故的發生。

2 雷擊的途徑

2.1 電源線引入雷電

雷電可以通過電源線進入到自動化系統中，同時其在侵入時引發的瞬時高壓會使電源模塊無法正常工作，甚至導致模塊的損壞，或是燒毀元器件。

2.2 信號線引入雷電

變電站內的自動化系統需要與外界進行聯系時，會通過通信線路來進行，在變電站內的通信線路主要有載波線、RS232、RS485信號控制線、CAN網電纜連接到后臺監控主機、RS422連接到10kv饋線保護測控裝置、電話撥號音頻與MODEM相連接線等，通過這些信號線可以實現與外界的聯系，這些線由于需要與機房終端的設備相連，所以其出線都較長，同時在實際敷設工作中還往往以架空的線路較多，這樣就導致發生的雷擊的概率較大，當雷擊侵入到線路時，則會直接加諸在二次設備上，從而使二次設備的端口及芯片在雷擊作用下發生毀損。

2.3 GPS饋線引入雷電

站內的時鐘同步GPS系統因為有饋線與設備進行相互連接，所以其發生雷擊的概率較大，當雷擊發生時，瞬間的強電流會直接導致GPS系統的端口被損壞。

2.4 接地不規范

當雷擊發生時，如果接地存在著不規范的地方，則各接地點之間的電位差則會較高，同時通過接地線進入到自動化系統當中，從而導致二次系統各功能模式發生損壞的情況。

3 變電站雷擊解決措施

在通常情況下，往往是下行雷會對變電站產生影響。下行雷會直接擊在電氣設備上或是通過架空線路所關生的感應雷或是雷電波來侵入到變電站。所以在變電站的日常工作中，需要做好對直擊雷和感應雷的防護工作，從而保證二次系統的正常運行。

在變電站的防雷措施上，對直擊雷的防護則較為簡單，采用避雷針、避雷器、避雷線和避雷網作為接閃器，同時還要保證接閃器具有限流的作用，這樣接閃器可以通過接地裝置將雷電流引入大地，同時限流接閃器還能對所通引入大地的電流起到限制其幅值的作用，從而避免發生雷電反擊的現象發生。

而對感應雷的防護工作則較為復雜，需要建立起三維防護體系來達到從整體和系統上的保護。具體措施如下：

3.1 電源的防護

因綜合自動化裝置的電源均取自變電站內10kv/380V所內變壓器，且經驗證明變電站內60%的累積事故均為電源系統防雷措施不完善造成的，故對綜合自動化裝置的防雷，電源系統防護應放于首位。

級電源保護：由于自動監控系統的控制電源及采集機構的需要，必須將交流電轉換成直流電，因此直流電源的安全穩定是控制及采集機構安全穩定的基礎，為防止雷電電磁脈沖對直流電源造成損害，我們在整流電源側以及各控制裝置及采集機構前加安KJRA系列電源型電涌保護器，進而從根本上解決雷擊對直流系統的損害。

通過逐級的防護，可以將雷電流最大限度的控制在自動化裝置允許的耐受范圍之內，以確保設備穩定運行。

3.2 通信系統的防護

變電站二次自動化設備中包括很多網絡設備如網卡，調制解調器等。這些設備通過網線和電話線同局域網和廣域網相連。所以應該在其通信線路兩端加裝信號電涌保護器，包括保護電話線的音頻電涌保護器和保護網絡連接設備的RJ45型電涌保護器，以及在通信設備電源處加設電涌保護器。并針對雷電電磁脈沖產生的地電位反擊而安裝等電位連接器，這樣能夠針對變電站中的網絡傳輸系統就有了一個比較全面的保護。

3.3 信號采集及控制線路的防護

在監控系統中，不可避免的要有采樣信號和控制信號的傳遞，在變電站二次自動化設備中也是如此，在現有的使用二次自動化設備的變電站中絕大多數是使用串口進行信號傳輸的，同時通過并口連接打印設備。這就需要我們就計算機的串口和并口兩種信號傳遞端口進行保護，在兩種端口前端加設DB9和DB25兩種電涌保護器。在信號采集和控制的執行機構前增加控制信號電涌保護器，并且針對雷電電磁脈沖產生的地電位反擊而安裝等電位連接器，這樣能夠比較完善的保護信號采集及控制線路。

3.4 計量及保護系統的防護

為了提高防護質量，應該同電源防護一樣進行分級防護，一級防護：在電流互感器或電壓互感器的低壓側安裝電流、電壓互感器型電涌保護器；二級防護：在電流互感器或電壓互感器線路進入控制配電柜處安裝電流、電壓互感器型電涌保護器。如此，經過雙層保護，使從互感器竄入的雷電流基本能夠控制在線路能夠承受的額度之內，從而保證了整個系統的正常運行。

3.5 溫度檢測系統的防護

變壓器作為變電站的核心設備，其他的設備都是為了保證變壓器得以穩定的運行，所以保證變電器穩定的運行是非常重要的，所以在很大一部分變電站二次綜合自動化系統中都加入了溫度檢測系統，從而實現對變壓器溫度的檢測工作，當變壓器溫度較高時，則溫度控制器、降溫風扇和警玲組成的報警回路則會接通，從而實現對變壓器進行自動降溫和報警，一旦發生雷擊時，則會在回路中產生非常高的感應電壓，從而使回路中的設備受到損壞，因此為了有效的保護回路中的裝置，則應在溫度傳感器和溫度控制器處安裝電涌保護器，從而實現對裝置的保護作用，使變壓器得以正常的運行。

4 結束語

近年來，由于電網結構改造的不斷進行，變電站進入了快速建設階段，對于二次系統的防雷工作則應在變電站進行設計階段就予以考慮，可以根據各變電站自身的特點及雷害發生的頻繁來制訂切實可行的防雷方案，同時在設備的選擇上也應選用質量可靠的設備，做好接地裝置，從而使接地網能有效的實現防雷和接地的功能，使變電站可以有效的避免受到雷擊的危害，確保安全穩定的運行。

參考文獻

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