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摘要：随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，变电站二次设备遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。基于此，本文将着重分析探讨110kV变电站二次系统的防雷保护措施，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：110kV；二次系统；防雷
引言
雷击发生时产生的强烈的电磁脉冲辐射，会给变电站二次系统（指站用变提供电源的变电站二次设备）的供电线路、信号传输线路设备造成电磁感应形成线路浪涌，造成设备损坏。随着自动化技术、计算机技术、通信技术的发展，变电站综合自动化技术得到了迅速发展和广泛的应用。然而，这些以微电子技术为基础的设备因其集成度高、工作电压低，耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差，在变电站复杂的电磁环境下，很容易遭受雷电电磁脉冲感应过电压及地网反击的危害。
1、雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式
1.1 直接雷击
主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。
1.2感应雷击
从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象—静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。
1.3电磁脉冲辐射
当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。
1.4雷电过电压的侵入
直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。
1.5反击
在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。
2.110kV变电站二次系统防雷保护措施
2.1高压室防雷设计
变电站高压室的电缆进线段，在电缆与架空线连接处应装设阀型避雷器，其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆末端的金属外皮应直接接地；对单芯电缆，应经护套绝缘保护器接地。在每组母线上和每回路架空出线上应装设阀型避雷器。避雷器应以最短的接地线与高压设备的主接地网连接，同时宜在其附近装设集中接地装置。变电站高压室接地装置的型式和布置，应尽量降低接触电势和跨步电势。其接地装置，除利用自然接地体外，还应敷设人工接地体。人工接地体应构成外缘闭合的接地网，且各角应成弧形。对经常有人出入的走道外，应采用高电阻率的路面或均压措施。
2.2保护室静电防护设计
保护室的工作台面及座椅垫套材料应是导静电的，其体积电阻率应为3.0×107～3.0×1010Ω•cm。基本工作间不用活动地板时，可辅设导静电地面，导静电地面可采用导电胶与地面粘牢，导静电地面和台面采用导电胶与接地导体粘接时，其接触面积不小于10cm2。导静电地面的体积电阻率应为3.0×107～3.0×1010Ω•cm，其导电性能应长期稳定，且不易发尘。
2.3二次系统防雷设计
二次系统应结合防雷区的划分情况，综合运用屏蔽、合理布线、等电位连接和接地、安装SPD等防雷措施，对项目建筑物内各类电子信息系统进行综合防护，其雷电防护等级应按评估结论要求分别设计。建筑物内的电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路应采用TN-S系统的接地方式。室外设置的现场终端设备应具有直击雷防护措施，不得直接接闪。
3工程实例分析
某110kV变电站位于多雷区，年雷暴日45d，属于夏季雷电活动强烈。
3.1根据变电站二次系统接地网存在的问题、相关电力规程对接地网的要求以及矿井安全供电实际需要，确定了接地网改造的目标：设置独立的接地网，将一次、二次系统接地网分离；采取有效的降阻措施，使新改造的地网接地电阻满足R≤0.5Ω的要求；采用有效的防雷装置减少二次过电压次数，保护二次装置；作为长久的隐蔽性工程，独立的二次接地网要有严格的防腐措施，保证接地网的使用寿命在20a以上，并使其在使用期内接地电阻始终满足标准要求。
3.21）通过变电站现场环境合理布置接地网，选择在距主控楼3m外布置环形闭合二次接地网。同时为了消除一次接地网对二次网的影响，应与原一次接地网保持5～10m以上的间距。2）二次接地网敷设安装完毕后，分别在110kV高压室、35kV高压室、10kV高压室和SVC控制室用绝缘子支撑固定60mm×4mm规格的紫铜条来形成室内汇流排，长度根据现场情况铺设。3）在变电站的进线交流屏断路器出线侧、各高压室独立的二次交流屏各段母线出线侧以及保护屏、后台、小电流接地屏等的交流电源输入端设立了三级电源防雷保护，将过电压全部引入二次接地网，如图1所示。
结束语
总而言之，由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。故而雷电一直是影响变电站安全运行的重要危害，随着变电站数字化改造与建设，做好变电站二次系统的防雷保护显得更加重要，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。
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论文作者:周菁,赵健
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/24
标签：变电站论文; 过电压论文; 系统论文; 雷电论文; 防雷论文; 脉冲论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第11期论文;