關于變電站防雷接地系統的探究

房芳

摘 要：雷雨季節發生雷害直接影響變電所安全的時有發生，牽引變電所的防雷引起了相關部門的極大重視，在變電站防雷接地系統的研究中要綜合雷電防護方法是在全面考慮雷電損壞信號設備的各種可能途徑的基礎上進行。

關鍵詞：變電站，防雷，接地

1概述

雷電是一種大氣里的放電現象，它產生在積雨里. 積雨的云在形成的過程中， 部分云團帶有正電荷， 部分云團帶有負電荷， 因此，當電荷總量積聚到了一定的程度時， 在不同的電荷云團之間， 或者云團和大地之間的電壓數值非常大，足夠擊穿空氣。當云團開始游離放電的時候， 我們稱這個過程為先導放電。云團對地的先導放電現象是云團向地面的跳躍式逐漸發展的過程， 當先導放電現象到達地面的時候（地面的建筑物和架空輸電線路等） ， 就會產生從地面向云團的主要放電階段.在主要放電階段中， 由于不同種電荷進行劇烈中和， 往往此時會出現非常大的雷電流（一般為在幾百千安到幾千千安之間） ， 并且隨后會產生強烈的閃電及巨大的響聲， 從而形成了雷電.雷電的防護措施包括以下三個部分： 直擊雷的防護、側擊雷的防和感應雷的防護。防雷工程的一個十分方面是接地和引入下地下線路的基本布線工程， 整個防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取決這一點， 所以，我們應當認真的研究變電站中電力設備和電子設備的接地效果，它是保障電力設備的安全、操作人員的安全以及設備正常工作運行的必要部分. 可以這樣說，只要是和電網相連的儀器和設備都必須接地;只要有電力需要的地方，就會是接地工程需要配置的地方。

變電站接地技術是用來防止電力設備和電子設備遭到雷擊從而采取的基礎性的保護措施，它的目的是把由雷電產生的巨大的雷擊電流引到大地中，進而起到保護變電站的作用。同時，變電站接地技術也是保護我們人身安全一種十分有效手段，如果由于某種原因而引起了相線與設備外殼相碰觸的時候，電力設備的外殼將會有非常危險的電壓產生，此時，故障產成的電流將會流經接地保護裝置到達大地，進而起到了保護的作用。因為變電站具有的特殊環境，比如強大的電磁場、巨大的雷電等其他許多因素影響，使得變電站特別容易受到各式各樣的干擾，因此，為了提高變電站運行時的安全及工作時的可靠性，我們應該根據現實存在的不同的干擾源，來采取相應的防雷和抗干擾的措施。

2變電站接地設計的必要性

接地是避雷技術最重要的環節，不管是直擊雷，感應雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置導入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。

變電站的接地網上連接著全站的高低壓電氣設備的接地線、低壓用電系統接地、電纜屏蔽接地、通信、計算機監控系統設備接地，以及變電站維護檢修時的一些臨時接地。如果接地電阻較大，在發生電力系統接地故障或其他大電流入地時，可能造成地電位異常升高;如果接地網的網格設計不合理，則可能造成接地系統電位分布不均，局部電位超過規定的安全值，這會給出運行人員的安全帶來威脅，還可能因反擊對低壓或二次設備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護系統、變電站監控和保護設備會發生誤動、拒動，釀成事故，甚至是擴大事故，由此帶來巨大的經濟損失和社會影響。

3常見的幾種雷擊原因

3.1電源線引入雷電

雷電引起的瞬時高電壓，若不加以遏制，直接由電源線引入信息系統及二次設備，將影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高，嚴重時甚至損壞模塊，燒壞元器件（IC）。

3.2通信線及網線引入雷電

由雷電引起通信線兩端設備之間電位差直接作用于相對脆弱的串行通信口，損壞RTU、綜自及與其通信設備的串行口，嚴重時損壞整個功能板及MIS系統。

3.3二次電纜引入雷電

直接與一次設備相連的二次連接電纜感生的感應過電壓作用于RTU及綜自的各隔離板，擊穿隔離板輸入隔離器件，造成板件損壞。

3.4接地不規范

由于接地不規范，不同接地點之間雷電時易形成較高的電位差，產生的電磁干擾影響二次設備運行，損壞二次設備模板;同時，雷電引起地電位升高，亦通過設備接地線引入二次設備，過電壓同樣損壞二次設備模板。布線、走線不規范。由于通訊網絡線布線雜亂，電源線與信號線交織，產生了線間電容和感應電壓干擾。雷電和開關操作瞬間電壓過大就對設備的安全運行帶來嚴重的安全隱患，易損壞通訊接口。

3.5侵入雷干擾

從電壓互感器和電流互感器傳來的干擾電壓都低于國家規定的二次設備抗干擾標準GB/T14598的相關指標，這證明二次設備還是能夠經受住操作過電壓干擾的，但是高頻通道卻是一個薄弱環節，當前許多變電站采用載波通道來傳送遠動數據，在遭受雷擊時RTU的通訊端口就會出現損壞，通常都是通訊板上的濾波電容或者接口芯片損壞，原因是RTU上都是弱電設備，最高電壓為24V，按照電子元件最高3倍額定電壓的耐壓標準，RTU通訊接口最高只能承受72V的雷電波。后來采取在RTU信號端口前加信號避雷器的措施，該類故障大為減小。

4變電站防雷及抗干擾措施

變電站防雷的措施總體可以為兩種：第一種是避免雷電電流進入電網系統，第二種則是利用二次保護裝置把雷電流引入接地網絡。在實際不同的電網中，我們應該根據現場采集的雷電的形式、雷電的頻率、電流強度和需要保護的設施重要性，來采取符合需要的保護措施。

4.1正確屏蔽雷電流

對于微機保護的控制裝置，電力系統的通信線路應該采用帶有屏蔽層的多絞屏蔽電纜，并且應該盡可能把強電的導線單獨安裝，同時保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個點。這是因為在變電站中，電力裝置里既有模擬的電路還有數字的電路，所以，數字設備和模擬設備必須應該分開，最后它們只能夠具有一個連接點，假如兩者不分開，將會互相地干擾，嚴重時甚至可能損壞設備。

4.2加裝浪涌的二次保護器

變電站開關的操作、靜電放電現象及閃電放電時產生的瞬時過電壓可能會對電力設備造成毀滅性的傷害或者加快它的老化過程。

對于浪涌現象的保護方法主要是在變電站系統內加裝浪涌的二次保護器。浪涌的二次保護器是采用同等電位的原理，及時把浪涌電流導入接地系統。當系統的過電壓現象發生時，瞬時的高電壓將會抑制電力二極管（Rm）作為反應速度最快的電力元件首先動作，同時開始泄放巨大的雷電電流，并且把輸出的電壓鉗位控制在它的截止電壓之上，從而十分有效地防止了巨大的過電壓對于電力設備的損傷。當加在TVS里的放電的電流隨著電壓幅值的上升進而使得充氣式的放電器（HFB）兩端放電電壓超過了它的點火電壓UM時，GDT將會瞬時動作，并且也會開始泄放雷電電流。這時，GDT呈現低阻的狀態，它的兩端僅僅只有20～40V的電弧電壓，所以可以避免因為過電壓的持續時間長進而把TVS燒毀。

4.3變電站接閃器

在變電站發生雷擊之后，防雷系統可以通過直接攔截的方法，引導雷電流進入接地網。接閃器有避雷針和避雷線兩種。小型的變電所多數裝備獨立的避雷針，大型的變電所通常在變電所的架構上采取避雷針和避雷線，或者把兩者相結合，并且大型變電所對于引流的線路和接地的裝置都有十分嚴格的要求。

4.4變電站避雷器

避雷器能夠把侵入變電所中的雷電流降低至電氣裝置的絕緣強度允許范圍以內。我國的變電所避雷器主要采用的是金屬氧化物的避雷路器（ROA），西方的國家除了使用ROA之外，還在所有的電氣裝置內安裝空氣的間隙，并作為ROA失效之后的備用設備。

4.5合理布置避雷裝置的安裝位置

目前，大多數的RTU子站（或者一體化的微機二次保護裝置等），大部分安裝在了高壓室的配電開關柜上，電力的量測信息通過從高壓配電室接到主控臺的通信電纜來傳輸，以MS-525等接口的方式與RTU（或者通信管理機器等）進行數據傳送。所以，通信電纜非常容易受到來自于開關的誤操作、電力負荷的波動和強電的電纜所產生的巨大電磁場干擾，這些巨大的干擾輕則會增大電力量測信息的誤碼率，重則可能使得MS-525等數據接口發生損壞。此外，夏天時高壓室里的溫度比較高，RTU的子站（或者一體化的微機二次保護裝置等）內部因為熱量過高而產生的干擾噪聲現象不容忽視。

5 結語

雷電所帶來的危害越來越大，對雷電的防護已成為保證變電所的重要措施，雷害多發地段就是微電子設備和微電子設備集中的區段，隨著科技的發展，電子設備越來越多地應用于各種系統，所以變電站防雷接地系統的探究就顯得非常的重要。

參考文獻

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