變電站二次系統(tǒng)防雷措施研究

李志國(guó)

淇縣中光太陽(yáng)能有限公司

隨著高新技術(shù)和信息化建設(shè)的發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的衛(wèi)星通信、保護(hù)監(jiān)控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和遙控、遙測(cè)系統(tǒng)等電子設(shè)備產(chǎn)品更加廣泛地應(yīng)用于電力行業(yè)，特別是在近幾年的電力變電站無(wú)人值守和電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中大量使用了這些微電子儀器設(shè)備，使得電力行業(yè)的自動(dòng)化整體能力、現(xiàn)代化管理水平以及電力服務(wù)質(zhì)量均有了顯著的提高。但是，變電站二次設(shè)備大都采用大規(guī)模的集成電路，電子元器件的性能大大提高的同時(shí)，其抗電磁干擾、抗過電壓特別是抗雷擊的能力卻變得十分脆弱了。

1 變電站二次系統(tǒng)防雷的重要性

1.1 雷電的危害

雷電作為自然現(xiàn)象的一種，當(dāng)雷電擊中變電站時(shí)，會(huì)對(duì)變電站二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，甚至是威脅到變電站工作人員的生命安全。在變電二次設(shè)備的母線被雷擊中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高數(shù)值的過電壓。當(dāng)過電壓數(shù)值過大時(shí)，則有可能將變電站電氣設(shè)備的絕緣擊穿，從而造成事故。所以，應(yīng)當(dāng)在高壓線路沿線、變電站內(nèi)設(shè)置必要的避雷和防雷設(shè)施。如避雷線、避雷器、避雷針等。

1.2 雷電對(duì)二次設(shè)備的主要入侵途徑

(1)電地位干擾。在雷電對(duì)二次設(shè)備的入侵中，電地位對(duì)設(shè)備的干擾主要分為三種途徑。其中包括雷擊獨(dú)立避雷針引起的反擊電壓造成對(duì)設(shè)備的干擾、電流通過避雷線入地造成的電地位干擾以及避雷器接地線引起的反擊過電壓造成的干擾。

(2)傳導(dǎo)雷干擾。傳導(dǎo)雷干擾的主要方式是一處雷擊通過二次系統(tǒng)的線路傳導(dǎo)到系統(tǒng)的其他部分，對(duì)二次設(shè)備造成干擾。在傳導(dǎo)雷干擾中分為避雷器動(dòng)作和不動(dòng)作兩種情況，當(dāng)系統(tǒng)一出遭到雷擊，在線路傳導(dǎo)中雷電的過電壓數(shù)值太高時(shí)，則避雷器動(dòng)作。而當(dāng)線路才換到中的過電壓數(shù)值較低時(shí)，避雷器不動(dòng)作。

(3)變電站附近落雷。當(dāng)變電站附近落雷時(shí)，雷擊會(huì)讓變電站二次系統(tǒng)附近的磁場(chǎng)發(fā)生變化，通過系統(tǒng)設(shè)備的電磁感應(yīng)對(duì)二次設(shè)備造成干擾。其中，雷擊的強(qiáng)度和對(duì)二次設(shè)備干擾強(qiáng)度成正比。

2 變電站二次系統(tǒng)的防雷措施

2.1 變電站二次系統(tǒng)防雷的主要手段

在現(xiàn)代變電站二次系統(tǒng)防雷措施中，主要有以下幾個(gè)防雷手段。其一，分流手段，也稱多級(jí)引流手段。分流手段是防止雷電進(jìn)入二次系統(tǒng)對(duì)設(shè)備造成干擾和將其引入地下。其二，屏蔽手段。通過屏蔽器將二次系統(tǒng)各設(shè)備間的感應(yīng)屏蔽，防止雷電造成的電磁感應(yīng)對(duì)設(shè)備造成影響。其三，接地手段。對(duì)接地網(wǎng)和接地系統(tǒng)的合理完善和科學(xué)改造，以達(dá)到防雷效果。其四，等電位連接。利用減少二次設(shè)備裝置電位內(nèi)外電位差的原理，對(duì)雷電的干擾效果進(jìn)行控制。

2.2 變電站二次系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀

(1)直擊雷防護(hù)現(xiàn)狀。在直擊雷的防護(hù)現(xiàn)狀中，主要在于利用接閃器、引下線和接地網(wǎng)三方面。我們常見的避雷針就是接閃器的一種。在變電站防雷現(xiàn)狀中，引下線主要針對(duì)于對(duì)建筑的防護(hù)。其中主體鋼就作為防雷環(huán)節(jié)中的引下線。而接地網(wǎng)方面，主要依靠于接地網(wǎng)的合理布局和電阻值進(jìn)行直擊雷的防護(hù)。

(2)感應(yīng)雷防護(hù)現(xiàn)狀。感應(yīng)雷對(duì)變電站二次系統(tǒng)的干擾主要在于各設(shè)備接收到雷電造成的電磁感應(yīng)而對(duì)影響設(shè)備的正常工作。通過現(xiàn)狀中的實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)我國(guó)很多地區(qū)變電站對(duì)感應(yīng)雷的防護(hù)還沒有采取具體的實(shí)際行動(dòng)。其中，感應(yīng)雷的防護(hù)重點(diǎn)應(yīng)該主要在于配電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、空間電磁場(chǎng)和地電位反擊等方面。

3 針對(duì)現(xiàn)狀提出對(duì)二次系統(tǒng)防雷措施的建議

3.1 改變二次系統(tǒng)的接地方式

改變二次系統(tǒng)的接地方式是避免雷擊時(shí)通過電地位傳導(dǎo)對(duì)二次系統(tǒng)造成干擾和影響的最有效的途徑。合理科學(xué)地對(duì)變電站接地網(wǎng)進(jìn)行改善和趕緊，減少雷電通過接地網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)造成破壞性的干擾。同時(shí)，改變二次系統(tǒng)接地方式的措施在雷電的電地位干擾中起到了阻絕傳導(dǎo)途徑的作用。

3.2 安裝電涌保護(hù)器

電涌保護(hù)器作為變電站二次系統(tǒng)中重要的保護(hù)裝置，起作用主要在于對(duì)變電站系統(tǒng)雷電干擾時(shí)對(duì)二次設(shè)備的防護(hù)。其中，電涌保護(hù)器能直接過濾掉干擾強(qiáng)度較大的信號(hào)。能夠在一定程度上防止雷電對(duì)二次系統(tǒng)線路的損壞，從而對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

3.3 改善接地網(wǎng)電位分布

改善接地網(wǎng)的電位分布措施在二次系統(tǒng)雷電防護(hù)中主要通過設(shè)備各裝置之間的等電位而減少雷電對(duì)設(shè)備的干擾。電位差越高對(duì)設(shè)備造成干擾的程度也會(huì)越高。因此，改善接地網(wǎng)的電位分布對(duì)提高二次系統(tǒng)防雷措施的有效性具有重要的作用。

3.4 完善二次系統(tǒng)的屏蔽

完善二次系統(tǒng)的屏蔽的效果在于雷電開始對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行干擾時(shí)，對(duì)其干擾途徑進(jìn)行切斷或盡可能地阻止。加強(qiáng)屏蔽的效果有利于對(duì)雷電產(chǎn)生的干擾進(jìn)行有效控制和減少，對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在二次系統(tǒng)屏蔽措施的實(shí)踐中，可以根據(jù)情況不同而增加屏蔽強(qiáng)度以及采用多重屏蔽。

4 結(jié)語(yǔ)

由于變電站微機(jī)保護(hù)設(shè)備種類繁多，它們的耐過壓能力也各有差別，系統(tǒng)遭受雷擊危害機(jī)率大大增加。通過采取上述措施，變電站二次控制系統(tǒng)遭雷擊現(xiàn)象明顯減少，但不能完全根除，只能不斷采取防范，將雷害事故和干擾減少到最低程度。

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