广东电网公司东莞供电局 广东东莞 523120
摘要：为减少雷击对综合自动化变电站二次系统的危害，结合变电站综自改造和近两年二次系统防雷反措改造实例，阐述变电站二次系统防雷策略的优化措施。
关键词：二次系统；防雷；变电站
0 引言
在信息系统中，当雷击过电压入侵，避雷针、避雷带在接闪雷电时，雷击电流沿着避雷针引下线导入大地瞬间，会在引下线周围形成一个强烈变化的磁场，所有处在这个强烈变化磁场作用范围内电源信号线路就会产生感应高压。且在高压线路上空的雷云之间放电，或对线路附近的大地放电，都会是线路因电磁感应而产生雷电冲击波或浪涌电压，这种冲击波会沿着高压线路入侵到与之相连的低压系统，造成系统运行错误或者损坏对电力系统二次设备危害很大。
变电站内集线路测控保护、主变测控保护，计算机、交直流逆变电源、网络设备等组成的二次系统，且内部连接线路纵横交错、复杂，当雷击附近大地、架空线路和空中雷雨云放电时直接形成的过电压，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，以及分断高压断路器时产生的瞬间浪涌电压，极易侵入变电站二次系统的电源、信号回路。通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，穿过各种接口，以传导、耦合、辐射等形式，侵入变电站二次系统，从而影响变电站二次系统的安稳运行，严重时可能酿成极大的雷击事故。
2 变电站二次系统防雷现状分析
以一座建在小土岭上220kV变电站为例，主控楼是一栋框架式钢筋混凝土结构建筑，变电站四周安装有多支高达30米的避雷针，高压线路为220kV、110kV的进出线，站内交变磁场大，在当地区域遭雷击的概率远远高于周围其它建筑物，变电站周围的雷电磁场环境在当地属较恶劣的区域之一，主控楼内的二次设备遭受雷电影响的概率比较高。变电站现有完善的防直击雷设施，其外部防护如避雷针的架设、引下线和地网结构和参数都符合国家标准和行业规范，站内的屏蔽措施装置也比较到位。但在现场勘察发现站内二次系统的各个设备屏柜内均未按照要求安装相应的防雷器，主要状况如下：
1）变电站的二次系统低压进线屏内第一级防雷器采用老式蝶形氧化锌避雷器，该避雷器残压高，且其接线采用BV6mm2铜芯线，不符合变电站二次设备防雷设计规范要求，存在安全隐患。
2）变电站监控保护室内直流电源系统的高频充电电源装置AC380V输入电源处安装小通流量防雷器，防雷设备参数不达标，存在雷击过电压侵入的安全隐患。
3）第二级防雷即在变电站主控室的直流电源系统上防雷措施不完善，在直流电源系统中的直流馈线屏内输出电源母排上未安装防雷器。
4）第三级防雷不完善，主要存在变电站二次系统中的具体保护、远动等设备柜内的直流工作电源、信号采集传输通道无防雷设施。
5）变电站远动测控系统的电源防雷器无遥信装置，部分防雷器已经损坏，而已安装防雷器无防短路保护装置，存在安全隐患；远动通道的防雷器选用参数不符合技术规范要求；交换机上的网络线无防雷措施，存在安全隐患。
6）变电站监控保护室内的UPS装置直流电源无防雷措施，存在安全隐患。
7）后台监控电脑电源线路均无防雷措施，存在安全隐患。
8）部分信号防雷器的技术参数不符合防雷技术规范的要求，主要存在以下问题：
（1）信号防雷器的额定工作电压选择偏大，例如用24V的通道防雷安装在101、103协议通道上；
（2）防雷器未安装接地线，接地线是防雷器对地泄流的通道，没有接地的信号防雷器在雷击发生时未能起到防雷效果；
（3）防雷器的残压偏高，如在101、103通道上安装残压Up≧30V的信号防雷器。
9）安装的信号防雷器采用简易绑扎方式。
3变电站二次系统防雷策略优化
3.1 配置策略优化措施
针对220kV变电站自动化系统多年的运行及在雷电季节性的安全隐患存在的问题，以及对变电站现场查勘，采取“防雷加固、全面优化”对策和措施，着重对安装SPD进行等电位连接进行详细设计与配置。配置策略优化措施如下：
1）分别在变电站监控保护室站用站380V侧进线屏内的一路AC380交流电源进行断路器进线侧母排上安装一台智能型雷电监测仪，外置60kA防雷模块，采用4+0模式安装，标称通流量60KA，保护水平不大于2.0kV），作为监控保护室二次设备的 B级保护，防止雷击过电压从站用变交流电源线路入侵监控保护室，作为站用变电源系统的总保护（泄放掉侵入监控保护室二次系统过电压能量的50％左右）。该设备同时作为变电站雷击监控采集点，对变电站的交流电源总进线处进行雷击实时在线监控。设备相线、零线连线采用BVR16mm2的多股铜芯线，地线采用采用BVR25mm2的多股铜芯线接到柜内汇流排上。
2）分别在变电站监控保护室直流充电机屏内的两路AC380V的交流电源进线端子处设计各并联安装一台三相交流电源防雷器（标称通流量40KA，保护水平不大于2.0kV），作为监控保护室二次设备的 C级保护，防止雷击过电压入侵屏内高频电源模块，造成设备损坏，作为变电站直流电源系统高频电源模块的精细保护。安装时防雷器与专用后备保护装置采用专用防雷连接汇流排连接安装，相线、零线连线采用不小于4mm2的多股铜芯线，地线采用采用不小于10mm2的多股铜芯线接到柜内汇流排上。
3）分别在变电站监控保护室直流馈线屏内的两路DC220V的直流电源输出母排上各设计并联安装一台直流电源防雷器（标称通流量20KA，保护水平小于550V，C级保护，电力专用新型直流电源防雷器），作为直流馈线屏及后续直流用电设备的防护 C级保护，防止这些进出直流馈线屏的电源线在电缆层布线感应过电压入直流馈线屏及后续直流用电设备，防雷模块采用OT35标准导轨安装，安装时防雷器与专用后备保护装置采用专用防雷连接汇流排连接安装。
4）分别在变电站监控保护室USP电源屏I内的一路DC220V的直流电源输入端子上设计并联安装一台直流电源防雷器（标称通流量20KA，保护水平小于550V，C级保护，电力专用新型直流电源防雷器），作为屏内UPS装置设备的防护 D级保护，防止直流电源线路在电缆层布线中感应到过电压侵入屏内，造成屏内UPS装置故障；在屏内两路交流电源（AC220V输入电源、输出母排）上各并联安装一台单相交流电源防雷器。
5）分别在变电站监控保护室总控屏、主变、线路、母联、分段、PT、公用测控屏、GPS对时屏、网络交换机屏、以太网交换机屏、故障录波屏、远动屏、规约转换器屏、直流屏、通信接口屏上设计各并联安装一台（标称通流量10kA，保护水平小于550V，D级保护，电力专用新型直流电源防雷器），作为设备屏柜内设备直流工作电源的精细保护，防止直流工作电源线在电缆层布线感应过电压侵入柜内设备，造成设备损坏，安装时防雷器与专用后备保护装置采用专用防雷连接汇流排连接安装。
6）在变电站配电室10kV交换机屏内的8台网络交换机前端设计各串联安装一台（标称通流量3KA，机架式网络通道信号防雷器），作为设备屏柜内交换机设备的精细保护，防止网络线在电缆层布线感应过电压侵入交换机设备，造成设备损坏，安装时防雷器接地线采用BVR10mm2黄绿色多股铜芯线直接接到屏内接地排上。
7）在变电站监控保护室公用测控屏内安装2台数据采集器，一台8线网络交换机。变电站二次系统新安装的所有防雷器的遥信点均通过采集线接入该K-DAU-24数据采集器采集端口，再通过网线接入交换机上。
8）在二次安防屏内安装一套变电站雷电防护监测与管理平台（由服务器、显示器、鼠标及键盘等组成），该平台用网线接至8线网络交换机上，实现对变电站二次系统防雷装置的实时在线监控。
9）接地整改方面，变电站监控保护室设备屏柜内的接地汇流排需采用BVR多股铜缆做接地处理，接到电缆层二次接地网上，符合电力设计规范。
3.2二次系统防雷优化配置策略
以东莞供电局220kV彭洞变电站为例，优化后的二次系统防雷策略如下：
4 结束语
综上所述，变电站二次系统防雷配置策略对整体二次系统防雷水平起决定性作用，其配置策略的优化有利于提升整体防雷功效，有利于提升二次系统设备运行稳定性和寿命，后续还需通过状态评估、效果评估等手段对优化策略进行科学的评判，促进二次系统防雷技术改进。
参考资料
[1]广东电网公司二次系统SPD防雷规范配置指导意见（试行）[广电运〔2013〕4号].
[2]广东电网公司变电站直流电源系统技术规范[Q/GD001 1176.03-2008].
[3]中国南方电网有限责任公司继电保护及有关二次回路验收规范[M].北京，中国电力出版社，2008.
作者简介：
陈彩娜（1979-），女，本科，技师，从事变电大修技改工作与研究工作；
论文作者:陈彩娜
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：变电站论文; 防雷论文; 过电压论文; 防雷器论文; 系统论文; 设备论文; 柜内论文; 《电力技术》2016年第10期论文;