變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷保護(hù)

張 明，張振嶸

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 廣州供電局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

變電站廠區(qū)處于戶外環(huán)境工作，很容易受到天氣等外在因素的影響，這對(duì)變電站運(yùn)行的安全系數(shù)和穩(wěn)定性而言十分不利。為保障110 kV變電站可以為人們提供正常的供電服務(wù)，工作人員要針對(duì)變電站運(yùn)行的實(shí)際情況，落實(shí)好電氣設(shè)計(jì)和相關(guān)的防雷保護(hù)工作。若想要降低工作難度，可以選擇在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上合理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣不僅能夠提升110 kV變電站的自我防控水平，還能有效延長(zhǎng)其使用壽命，為社會(huì)供電帶來更穩(wěn)定的保障。

1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)分析

1.1 防雷保護(hù)原則

在設(shè)計(jì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)計(jì)劃時(shí)，工作人員需要掌握雷電入侵的主要途徑[1]。電力資源是我國社會(huì)各方面發(fā)展的重要能源，保護(hù)電能是各行業(yè)發(fā)展的主要需求，但即便工作人員落實(shí)了保護(hù)策略，自然環(huán)境和天氣依舊會(huì)對(duì)110 kV變電站的運(yùn)行產(chǎn)生明顯影響。尤其是變電站一旦遭遇雷擊，對(duì)其安全穩(wěn)定性產(chǎn)生影響是必然情況，也會(huì)產(chǎn)生不必要的財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)變電站整體工作壽命的影響十分巨大。面對(duì)此種情況，采取有效手段對(duì)變電站進(jìn)行保護(hù)很有必要，主要目的是減少變電站遭遇雷擊的概率[2]。通常情況下，變電站設(shè)備不會(huì)直接遭受雷擊，而是會(huì)通過信號(hào)入侵，即雷電沿著通信網(wǎng)入侵之后，導(dǎo)致通信設(shè)備的電壓不正常。

防雷保護(hù)工作的落實(shí)原則就是盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[3]。自動(dòng)化系統(tǒng)防雷應(yīng)綜合使用多項(xiàng)技術(shù)，如攔截、均壓、分流以及屏蔽等，最終構(gòu)成比較完整的防雷體系[4]。這一體系應(yīng)具備雷電防護(hù)分區(qū)保護(hù)和分級(jí)確定的等級(jí)要求，同時(shí)需要保護(hù)的電子信息系統(tǒng)也要盡可能與接地保護(hù)設(shè)施相連接。

1.2 電源的防雷保護(hù)

60%左右的變電站雷擊事故都是由于防雷保護(hù)工作不到位導(dǎo)致的。對(duì)此，在自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)工作當(dāng)中，工作人員需要盡可能提高對(duì)變電站電源的防雷保護(hù)。具體工作落實(shí)可以按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范當(dāng)中的需求，針對(duì)變電站低壓配電系統(tǒng)，選擇3級(jí)電涌保護(hù)器，在遭受雷擊的第一時(shí)間就能將大部分雷電流放至大地，達(dá)到躲避雷擊的防護(hù)效果。不僅如此，電涌保護(hù)器還能夠吸收出變電站電源中的誤輸入電壓和開關(guān)高壓送電線路中產(chǎn)生的浪涌電壓等[5]。通常情況下，變電站的電涌保護(hù)器需要承擔(dān)的電流都會(huì)超過本身能夠承受的雷電流。因此，選擇信號(hào)電涌保護(hù)器時(shí)，工作人員需要按照變電站本身線路工作的頻率、傳輸介質(zhì)、速率、寬帶以及電壓等參數(shù)，選擇能夠與之相匹配的器件。

1.3 信號(hào)的防雷保護(hù)

首先，變電站通信線在引入雷電后，設(shè)備與通信線之間會(huì)產(chǎn)生電位差，這對(duì)通信口產(chǎn)生的影響較大，最終通信裝置也會(huì)受損。為了避免產(chǎn)生此類問題，工作人員可以在主控室內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)工作站到通信機(jī)房?jī)陕吠ǖ喇?dāng)中安裝兩套SDY-A1模擬通道防雷器，即選擇合理設(shè)備配合變電站防雷工作。其次，將直流電源防雷器安裝在電源的進(jìn)線處。最后，促使計(jì)算機(jī)和后臺(tái)控制器之間的連接都通過串口，即將串口隔離器安裝在變電站端口之前。在進(jìn)行此項(xiàng)操作時(shí)，需要控制光隔離電壓≥500 V，隔離電阻＞10 MΩ，瞬時(shí)隔離電壓≥7 000 V[4]。

除了上述幾種方式之外，具體工作還可以某110 kV變電站的防雷保護(hù)工作為例[6]。該變電站的通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)線路敏感度較高，工作人員的主要工作是避免設(shè)備受到靜電放電、電源和雷電感應(yīng)過壓等情況的干擾產(chǎn)生損壞，在變電站網(wǎng)絡(luò)線兩端都安裝網(wǎng)絡(luò)防雷器。此外，在為變電站安裝GPS信號(hào)接收天線時(shí)，工作人員在保障安裝位置可以接收到信號(hào)的同時(shí)，使用金屬支架進(jìn)行固定，在充分考慮雷擊影響之后才確認(rèn)了GPS信號(hào)接收器的最終安裝位置。不僅如此，該變電站工作人員還需保障建筑物和GPS信號(hào)接收天線之間的距離＞2 m，且信號(hào)接收天線也比防雷帶低。

1.4 接地的防雷保護(hù)

通常情況下，變電站接地網(wǎng)都是一次設(shè)備使用。在保障接地線安全的前提下，工作人員應(yīng)盡可能縮短接地線，目的在于降低損失電壓。需要注意的是，信號(hào)接地不能與交流接地和安全保護(hù)接地等混接，而是應(yīng)該嚴(yán)格落實(shí)絕緣工作，匯成接地母排之后再與接地網(wǎng)相互連接。自動(dòng)化設(shè)備也要盡可能共用接地，以方式展開工作時(shí)，即使變電站遭遇雷擊，電子插件也不會(huì)產(chǎn)生明顯的電位差。

2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施實(shí)例分析

2.1 變電站基本情況

某110 kV變電站中的主變有兩臺(tái)，其中一臺(tái)的容量為6 300 kVA，另一臺(tái)容量達(dá)到了5 000 kVA[7]。由于該變電站設(shè)備位于戶外，因此線路安裝采取的形式為架空形式，以“一進(jìn)一出”的方式安裝。此外，該變電站中還安裝了戶內(nèi)開關(guān)柜。

高變電站內(nèi)部的接線情況比較復(fù)雜，遭受雷擊或者雷雨云放電擊中附近環(huán)境，都會(huì)直接產(chǎn)生沖擊過電壓，最終電磁感應(yīng)和靜電之間產(chǎn)生的沖擊過電壓也需要面臨通過與系統(tǒng)相連的接地系統(tǒng)等，最終就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的雷擊事故。

2.2 防雷保護(hù)措施

在該變電站的防雷保護(hù)工作中，工作人員選擇將電源安裝在供電線路上，一旦發(fā)生雷擊事故，則產(chǎn)生的電流能夠直接泄放入地，同時(shí)瞬間過電壓也可以被控制在安全的范圍之內(nèi)[8]。此外，該變電站應(yīng)對(duì)信號(hào)防雷輸入端接線和輸出對(duì)地接線的線徑也進(jìn)行了嚴(yán)格控制，具體如表1所示[9]。

表1 輸入端引線線徑和輸出端對(duì)地引線的線徑

2.3 接地技術(shù)措施

該變電站的接地工作落實(shí)始終堅(jiān)持共網(wǎng)不共線，同時(shí)嚴(yán)格控制防雷接地和共用接地參數(shù)與規(guī)定一致，若與標(biāo)準(zhǔn)不符立即要求工作人員檢修維護(hù)[10]。

3 結(jié) 論

未來在110 kV變電站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，工作人員需要盡可能保障工作計(jì)劃制定的科學(xué)性，同時(shí)也要與110 kV變電站的實(shí)際運(yùn)行情況相適應(yīng)。不僅如此，防雷計(jì)劃的制定還要盡可能與變電站所處區(qū)域的環(huán)境和天氣變化規(guī)律等因素結(jié)合起來，保障工作落實(shí)的科學(xué)性。