綜合自動化變電站中二次系統的防雷策略研究

龍躍達

摘 要：隨著科技的進步，變電站系統逐步向自動化、智能化發展。然而，變電站系統因長期處于外界環境中，受自然環境和氣候的影響，其不能正常運作，最常見的就是雷擊危害。通過分析雷電對變電站二次系統造成的影響，提出具體的防雷措施，以期為自動化變電站二次系統防雷建設提供指導。

關鍵詞：自動化；變電站；二次系統；防雷

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0039-02

隨著工業生產和日常生活對電力需求量的增加，電網結構也在不斷進行優化，并逐步向自動化變電站發展。所謂的綜合自動化變電站，即將傳統的二次變電站設備經過功能的組合、設計優化，利用先進的電子信息技術，實現對全變電站主要設備和基本線路的自動監控，并在其監控下從根本上實現保護、調度通信等有利于變電站綜合自動化系統運行的功能。

1 雷擊事故

綜合自動化變電站的運行，為電網帶來技術上的革新和使用上的便利。但是，在其使用過程中，遇到的各種不定性事故對變電站二次系統有嚴重的影響，其中最嚴重的事故之一就是雷擊事件，它嚴重威脅到了電網的安全使用。

1.1 雷擊放電對自動化變電站二次系統的危害

在自動化變電站中，二次系統中有進行監測、控制的設備，它可實現微機監控、電路保護、小電流接地選線和故障錄波等功能，是變電站自動化結構中的核心組成部分。所以，如果二次系統受外界影響導致它出現故障，將會直接威脅到整個變電站系統的正常使用。

1.2 雷電放電對二次系統的影響

自然界中的雷電主要有兩種，即直擊雷和感應雷。直擊雷主要是空氣中存在的電荷集中向地面某點進行放電，而感應雷則是在云層進行放電的過程中，通過導體引起的靜電或是電磁感應造成的雷電現象。這兩種雷電給電網中的帶電設備帶來的后果都是不容小覷的，它可以引起變電站跳閘、通信中斷等問題，還可能會威脅到人身安全。

由于變電站的工作空間是不超過3層的建筑物，歸屬為二類防雷建筑物。但是，由于變電站處于強電工作環境中，相比于一般建筑物，它受雷擊的概率更大。雷擊主要是通過以下幾種方式影響變電站的正常運行。

1.2.1 雷擊通過配電線路放電

在雷電進行放電的過程中，可流經變電站的線路直通母線，再經過變壓器中高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，形成感應雷，產生過電壓，并通過弱電子設備，對其造成擊穿等危害，再加到其他交流電源中，干擾輸出電源。

1.2.2 雷擊通過通信線路

在自動化變電站中，通信線路有通信網絡線、高頻載波線、電話線等。受通信距離的制約，通信電纜線一般都比較長，更容易產生感應雷電，以更高的輸出電壓作用在二次設備系統中，引起設備的通信口或整個設備的損壞。

1.3 雷擊造成的地反擊

由于變壓器系統中裝有接地線路，所以，在雷擊情況下，如果接地性能較差，則會發生地反擊現象，即地電位相對于電子設備生成正電位差，對設備有反向擊穿的作用，可能會損壞電子設備。

1.4 雷電的強電磁場作用

雷電的強電磁場作用是指在雷電作用下，變電站中的交變電磁場作用于二次系統，引起過電壓，對二次設備造成破壞。另外，該磁場也會使PCB板上電磁感應元件發生過電壓，損壞元件的使用。

2 綜合自動化變電站的防雷策略

2.1 針對直擊雷的防護措施

由于直擊雷只針對于地面上某點，所以，對于直擊雷的防護主要是使用避雷針、避雷線或避雷網裝置作為接閃器使用，再利用性能良好的接地裝置將雷電電流引入到大地進行釋放。

2.2 針對感應雷的防護措施

2.2.1 電源防護

在綜合自動化變電站中，電源來源于變電站中10 kV/ 380 V所屬變壓器，且電源系統受雷擊的故障發生率占總故障的60%，所以，應重視對電源的防護。根據相關規定要求，使用3～4級的電涌保護器對變電站系統的低壓配電系統進行防護，將雷電電流控制在其裝置所能承受的范圍內，保障變壓器安全、穩定地運轉。

2.2.2 對通信線路的防護

在自動化變電站二次系統中，使用多個網絡通信設備，例如網卡、路由器、交換機等，這些設備通過網線或數據傳輸線等與局域網連接。在通信線路的兩端和通信電源處安裝電涌保護器裝置，對由強電磁場引起的地反擊問題，可安裝等電位連接器，這樣就可以全方位地保護網絡通信系統。

2.2.3 加強信號線路段的防護

在整個自動化變電站系統中，對信號進行采集和通信是監測整個系統運行狀態的主要方式。變電站二次系統主要是利用串口通信實現對信號的傳遞，同時，將信息通過并口連接到打印裝置進行打印。所以，需要加強對串口和并口端口的防雷保護措施，可以在信號采集裝置端口和接收端子處安裝控制信號電涌保護器，對信號進行全面保護。

2.3 采用屏蔽、分流、隔離的方法防止雷電危害

屏蔽即利用屏蔽電纜、人工屏蔽箱或天然的屏蔽體阻擋、干擾變壓站電子設備的電磁信號。它要求屏蔽體外圍需有效接地，且受屏蔽保護的信號線、電源線等需要使用有效的電磁脈沖進行隔離，用高頻濾波線路對信號進行過濾，并在機房周圍鋪設金屬屏蔽網，以保證屏蔽效果。分流主要是針對直擊雷的，這種方法需使用多根接地引線將雷電流引入到地面上分散、吸收。將變電站建筑物頂部各裝置的外殼和主要接地引線或接地線以放射性方式連接，各設備的外殼應避免使用串接，另外還要加強對接地引線的檢測工作。針對處于不同接地網的通信線，為防止其因地反擊，造成線路故障，需利用光電隔離、變壓器隔離等方式使其獨立工作，互不干擾。

3 結束語

本文通過對綜合自動化變電站二次系統各設備受雷擊的影響進行分析，在現有防雷技術的基礎上，對變電站二次系統的防雷策略給出參考性建議。

通過上述措施在變電站二次系統的使用，可以有效提高其抗雷擊能力，但是卻無法從根本上避免雷擊事故，所以，只有提高防雷擊技術，將其造成的危害和影響降到最小，才能保證變壓器安全、穩定的工作。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕

Lightning Strategy Secondary Substation Integrated Automation System

Long Yueda

Abstract： With the advancement of technology substation to the progressive development of automation and intelligence. However， due to the long substation in the external environment， affected by natural environment and climate， it can not work properly， the most common is the lightning hazard. By analyzing the effects of lightning on the substation secondary systems caused by lightning propose specific measures to provide guidance for building automation substation secondary lightning protection system.

Key words： automation； substation； secondary system； lightning