摘要：伴随电力系统发展，电压等级不断提升，这也在一定程度上增加了变电站数量，提高了变电站的综合自动化水平，而变电站二次设备受到的雷电危害也逐渐突显出来，多数变电站二次设备因遭到雷击，导致设备损害，中断通信，甚至退出系统，对电力系统稳定运行有严重影响。本文对变电站二次设备防雷保护进行探讨。
关键词：变电站；二次设备；防雷保护
雷电灾害属于自然灾害，严重威胁电力系统安全运行。现阶段，伴随电力系统自动化程度提高，变电站中主要原件为微小电子的控制设备、信号设备、监控设备、保护设备、通信设备等应用广泛。常规电磁保护装置单元主要涉及到电感、电阻以及电容，热容量大，对尖峰脉冲的承受能力较强，可以承受较强的雷电暂态冲击。但就微安级二次设备而言，通常无法承受较强的雷电冲击，雷电灾害所带来的二维空间侵入将会向三维空间侵入转变，主要侵害微小电子器件等，严重影响二次设备。
一、变电站二次设备防雷保护的必要性
变电站二次设备在电磁环境下运行，具有高强度干扰，不仅涉及到雷电冲击，还涉及到高压设备操作中所产生的干扰，尤其是在带电的一次设备故障、变电站邻近输电线路故障等因素影响下而导致的干扰，这些因素均会对二次设备带来不良影响，导致电磁冲击或电压冲击等，甚至可能会对自动化设备控制产生影响，出现控制紊乱现象，还可能导致设备损坏，影响电网稳定运行，同时对用户供电稳定性产生影响。
尽管雷电直击变电站站内设备的可能性比较小，但有可能耦合二次回路或经行波侵入，产生干扰电压，进而损害设备，同时如果雷电击中变电站内避雷针或附近高大构件，其所泄放的强大电流，则会提高地网电位，还可能在各接地点有过大电位差产生，而敷设于地下的二次电缆所形成的屏蔽层，将雷电流分流泄放出来，在芯地间、缆芯间形成干扰电压。
由于变电站二次设备多为大规模集成电路，这在一定程度上提高了电子元器件性能，但却对其抗电磁、抗雷击、抗过电压等能力产生影响。电子设备工作电压通常仅为几十伏，而其工作电流仅为几十毫安，另外其耐压水平仅为100V，明显比电磁型设备的耐雷水平低，如电磁型继电器摧毁能量仅为0.1J，但现阶段所用微机保护摧毁能量一般在0.001J，相比于电磁型保护设备明显降低了数量级，所以随着变电站自动化程度提高，加上继电保护微机化程度提高，因此需要做好防雷保护和过电压保护工作。
二、变电站二次设备防雷保护的措施
变电站中所涉及到的二次设备如下：一是站内保护设备；二是自动化设备；三是通信系统；四是计算机网络设备及监控系统；五是交直流电源系统。通常情况下，变电站二次设备仅给予接地处理，耐过电压、耐雷水平相对较低。据多年运行经验指出，现阶段变电站二次设备所出现的损坏现象，通常出现在以下部位，一是远动及监控设备的通信接口，二是电源接口板，三是微机保护装置电源接口板，四是计算机电源接口，由此可见变电站二次设备防雷保护的关键在于电源系统和信号系统，下面对从这两个方面探讨防雷保护措施。
（一）电源系统防雷保护
通常情况下，变电站中通信调度自动化系统的设备供电均由直流电源或交流电源提供，在整流环节中通常涉及到大容量滤波电容，可以在一定程度上吸收瞬态过电压冲击，变电站中所用变压器从低压侧开始直至站内馈电屏通常涉及使用屏蔽电缆，同时设备接地良好，根据现代防雷技术分析发现，需要增加设置回路分流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于不管是工作接地，还是保护接地，其均与其他电气设备所用接地装置相同，另外设备均位于LPZOB区，有较强的电磁脉冲，尽管变电站中低压侧设置了避免线路受到侵害的避雷针，但有较高的残留电压，容易在遭受雷击时，使变电站因地电位升高、线路耦合而导致反击过电压存在，另外高压侧残留电压为上千伏，所以需要对调度自动化设备的供电回路给予保护，做好过电压保护工作。
对于电源系统来说，其防护工作的关键在于抑制雷电，并且对电源回路中存在的过电压和浪涌进行处理。以雷电防护区域划分原则为依据，可以通过分级的方式对变电站二次设备供电系统进行分流保护，以感应雷电，做好过电压防护，具体分级如下：第一级通常是利用通流容量较大的防雷装置，可以将大量雷电流向大地泻散，进而实现限流的效果，并在一定程度上减小过电压。第二级与第三级可以通过有低残压的防雷装置，向大地泻散回路中剩余雷电流，以实现限制过电压的效果，降低过电压，使其达到与设备耐受程度相近的水平。
因变电站通常建立在相对空旷的区域，所以有较强的电磁强度，通信电缆、电力线路均容易受到雷电侵袭。沿着通信线路、电力线路，感应过电压进入设备，进而损坏设备，所以交流母线部位可以增加设置第一级电源防护措施，使整个控制室安全得到保障。同时大量过电压向大地泻散之后，可以实现初级保护的效果。但在交流馈线上，线路上仍有第一级电源防雷所残留的电压以及部分过电压，所以需要注重交流馈线出的保护，如UPS、直流充电屏等，给予第二级和第三级保护，抑制过电压向后端设备侵袭。
（二）通信接口防雷保护
相比于电网供电系统，通信接口对过电压更加敏感，同时这些设备如果接触过电压则会表现得非常脆弱，同时绝缘耐受程度也相对较差。变电站微机远动装置的结构为分布分散式，组成包括四块，一是要信模块，二是智能遥测模块，三是智能遥控模块，四是智能遥调模块，不同单元模块均在不同自动化屏中装设，同时不同模块通过现场总线或接口相互通信，通常情况下这些接口线路均在室内，距离较短，所以对过电压的感应较弱，但对于自动化设备和计算机、测量单元等其他二次设备，均与电气连接，所以如果二次设备对过电压的感应强烈，则会向这些自动化设备反击，并表现在通信接口上，进而损坏设备接口电路，所以需要在这些设备接口位置增加设置信号避雷器。
变电站能量计费系统通常通过多功能电子电能表采集点能量，而电子电能表可以承受的过电压极低，因此变电站中微机远动设备、电能表有较长的通信线路，且处于LPZOB区，如果变电站或其附近受到累及，将有较强的感应过电压，为避免损坏设备，可以在与电子电能表靠近的端口设置信号避雷器。
结语：
变电站二次设备防雷保护与电力系统运行有直接关系，所以需要给予重视，不仅要做好有效接地、电源防雷措施，还需要注重电源系统和通信系统防雷保护工作，为电力系统安全、稳定运行提供支持。
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论文作者:曾剑红
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：过电压论文; 变电站论文; 设备论文; 防雷论文; 雷电论文; 电压论文; 电磁论文; 《基层建设》2018年第34期论文;