變電站防雷措施的技術應用

陳 亮

(馬鋼股份公司設備部 安徽馬鞍山 243003)

變電站防雷措施的技術應用

陳 亮

(馬鋼股份公司設備部 安徽馬鞍山 243003)

以一起變電所遭受雷擊事故為線索，深入分析了雷電波入侵變電站通信系統的途徑，提出了通信防雷改造措施，介紹了變電所接地網的制作，總結了應用效果。

變電站；通信系統；雷擊；接地網

隨著馬鋼變電所電力自動化的改造不斷深入，變電所通信系統的自動化程度越來越高，雷電對變電所通信系統的危害越來越突出。由于改造后的變電所通信系統含有大量的電子元器件，它抵御過電壓、過電流的能力變得脆弱。這樣，在雷雨季節里，當雷電波通過電力線傳入變電所內，進而侵入到通信系統電子設備的內部時，會導致設備損壞。

馬鋼地處長江流域，是雷電天氣多發區域，年平均雷暴日為33.6天。在2009年8月，馬鋼 11#變電站通訊系統遭雷擊侵襲，損壞通訊管理機插件四塊，寬帶接口三個。雖然本次雷擊損失影響范圍不大，但是管理人員高度重視，要求相關電氣技術人員調查分析雷電損壞設備的事故原因。本文根據這起事故的分析結論，介紹防雷改造措施及應用后的效果。

1 變電站通訊設備易受雷擊損壞的原因分析

為查清雷擊事故的原因，經對現場勘查與分析，總結雷擊損壞通信設備的途徑有3條，①雷電直擊變電所外輸電線路，而后雷電波沿電力線路擴散至變電站，侵入電源設備，損壞監控主機、后臺管理機及微機的電源模塊等。②雷電流通過避雷針引下線進入接地網，當設備接地不良，接地電阻較大時，就會抬高地電位電壓，這樣，雷電流通過地線入侵電子設備，造成損壞。③變電站的調度自動化系統均采用光纜連接，光纜多數沿電力線路下架設。雷電直擊在通訊架空光纜通訊線路上時，會在線路上產生瞬間過電壓，沿光纜金屬加強芯迅速向線路兩端擴展進入變電所，損壞與光纜直接相連的終端盒，并經站內通訊線侵入通訊管理機，造成管理機損壞。

經過分析原因后，我們決定把通訊系統防雷重點放在“電源系統防雷、通信防雷、接地防雷”三個部分并實施改造。

2 防雷擊改造措施

2.1電源系統防雷

對電源設置三級防雷保護,第一級在交流電源的母線處，并聯安裝防雷器，選用Ⅰ級電源防雷器，最大通流容量為80kA，額定通流容量40kA，該防雷器泄放流量較大，響應時間快。第二級在所內總交流配電屏內，防雷器選用Ⅱ級電源防雷器。第三級防雷在所內UPS電源進線處，選用Ⅲ級電源防雷器；直流屏內選用Ⅲ級電源防雷器。

三級防雷保護設置完成后，可以將電源回路上流入的過電壓鉗制在1.2 kV內，確保電源回路安全穩定。

主控室內的交、直流配電柜機殼做好接地保護，交流保護接地線從接地母線上直接引出，杜絕采用中性線作為交流保護接地線。

2.2通信防雷

對變電站的通訊線路逐級檢查，確保線路兩端的屏蔽層接地良好。通訊用的光纜進入主控室后，加強芯用16 mm2銅導線接到主控室接地母線上，防止雷電波竄入通信管理機。對變電所的通訊線路逐級檢查，確保通訊線路兩端的屏蔽層接地良好。

對于GPS時鐘系統，在GPS天線進線處串接防雷器，防止雷電通過天線從戶外流入設備，造成損壞。

視頻監控系統配置了許多傳輸視頻信號的同軸電纜，為防止雷擊電纜引起浪涌電壓，在視頻信號輸入端安裝視頻信號避雷器。

變電站二次設備間通信主要是以太網。在通信端口安裝網絡浪涌保護器，防止線路上的過電壓摧毀通信端口及集成電路板。

2.3防雷接地改造

為保證變電站內弱電系統(網絡數據及語音、安全防范)的電子設備和操作人員的安全，所有各類電氣、電子信息設備均應進行等電位連接對于進出機房的信號電纜選用有金屬屏蔽層電纜并埋地敷設，并在不同防護區將電纜金屬屏蔽層進行等電位可靠連接并接地。

具體接地措施如下：

系統接地采用變電站聯合接地方式，在站所內靜電地板下敷設一組均壓環，連接至站所內部等電位連接端子板，站所內所有設備的機殼機架均用多股銅芯線就近接至均壓環，以減少各系統設備之間或設備與設備之間因雷擊而產生電位差。

進入變電站的光纜，在入所處將光纜中的加強鋼筋作接地處理，接地線就近接至均壓環或接地匯集排。通過對以上各系統的設備及金屬線路的接地處理，可保證變電站內各系統的設備處于等電位狀態，在變電站遭受雷擊時不至于產生電位差。

接地網的制作。

在距離變電所建筑2 m處，以矩形6 m×3m為標準，挖寬度為0.8 m，深0.8 m的土溝，矩形的長邊中間要挖通。用六根5號鍍鋅角鋼，尺寸為截面5×50×50mm，長度為2.5m的鍍鋅角鋼，垂直打入溝底，形成垂直接地體，然后用4號鍍鋅扁鋼，尺寸截面4×40mm，將六根角鋼焊接連成整體，形成水平接地體；接著用4號鍍鋅扁鋼焊接在接地網框架的中間位置，并引出至變電所房屋墻外，高出地面0.3m，作為接地端；然后用16 mm2的護套線從接地端引出，穿墻進入室內，連接到變電站內等電位接地排上。土溝回填土使用土壤電阻率低的田園土。

變電所的避雷針設立獨立接地裝置，避雷針接地引線的入地點與電氣設備的接地網的距離，在地下應設置為3m以上。避雷針接地裝置與道路或人行出入口的距離應大于3m，如果滿足不了，路面應采取措施，鋪設礫石，厚度≥15cm。

圖1 接地網結構示意圖

3 應用效果

變電站通信設備自實施如上的防雷措施，至今未再發生雷擊故障，通訊系統運行穩定，說明防雷措施切實有效。

[1] 陳祥勇.數字化變電站二次系統防雷措施探討[J].科技創新導報.2010.15

[2] 韋建新.綜合自動化變電站二次系統防雷措施及應用[J].云南電業.2010.3

Application of Lightning Protection Measures of Substation

CHEN Liang

Taking together substation lightning accident as the clue，in-depth analysis of the ways of lightning wave intrusion in substation communication system，the lightning protection measures，the grounding network technology in substation, summarizes the application effect.

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2014-06-28

陳亮(1967-)，男，馬鋼股份公司設備部，電氣工程師。

TM63：TM862+.1

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1672-9994(2014)04-0031-02