摘要：变电站综合自动化系统是电力系统的重要组成部分，综合自动化系统遭受雷击对电力系统的稳定运行产生了极大危害，通过分流、屏蔽、等电位连接、通过防雷器接地等措施，确保在雷电活动时变电站综自系统的稳定运行，对日后变电站的综自系统防雷具有重要意义。本文结合变电站防雷系统的意义，分析变电站防雷系统的问题，探讨了变电站防雷系统的措施。
关键词：变电站；防雷；问题
引言
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。因此做好变电站防雷非常关键。
一、变电站防雷系统的意义
雷电是一种自然放电现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。随着变电站自动化、智能化的高速发展，变电站自动化设备越来越先进，精密程度越来越高。然而变电站综自系统是在高电压、强电场的环境中运行，但是其自身缺少低电压的弱电系统，由于大量电气、电子设备的存在，形成了错综复杂的电磁环境。从防雷角度来说，一次设备的防雷措施较为完善，但综自设备防雷电侵害的能力却明显偏低，近年来，综自系统遭雷击灾害的事故也时有发生，极有可能造成综自设备损坏，影响电力系统安全稳定运行。如广州某无人值班110kV变电站，遭受雷击后造成远动机损坏，河南某电力局调度所在雷电活动时造成远动及程控电话电源模块损坏。通过大量研究表明，变电站综自系统在雷雨活动时的损坏绝大部分是由于雷电过电压的入侵造成的。因此，对于综自系统的防雷研究有着重要的意义。
二、变电站防雷系统
2.1过电压
当雷电直击变电站独立避雷针或线路遭受雷击后，雷电流会经避雷针或线路上的避雷线流人接地网，如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好时，在强大的雷电流作用下，会使接地网的局部电位显著抬高，并由此对设备反击而损坏设备。从安全及运行稳定等角度来考虑，电气设备必须接地，如果雷击时，设备的接地线路为高电位，而设备的某处因某种原因为低电位，则地线对设备上该点的电位差全部由设备承受，这实际上是地线对设备某点的过电压，该过电压也是轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。这里必须说明的是，地反击是设备接地线对设备某点的电位差，如果，设备不存在低电位点则不存在电位差，单是地线高电位只能说是“水涨船高”，没有电位差也就没有过电压（在电磁学里，电位差称电压），当然设备也就不会损坏。单独的一台设备与外部没有任何导体连接时为高阻状态，此时，设备接地线为高电位，也不会存在电位差。一般来讲设备接地线高电位对设备外接的配电线路、通信线等有电位差。归根结底，地反击实际上是地线与电源等线路之间产生了过电压。对于电力系统来讲，因采用共用接地方式，不存在地与地之间反击，但地线对电源线、通信线之间是存在反击的。
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2.2 感应雷引起的过电压
感应雷是指雷击产生的感应电磁场，该电磁场通往综自设备的各种线路感应到过电压，该过电压直接传到设备，该电磁场也可使设备内的Power板上的线路或器件感应到过电压，使设备损坏。实验表明，设备（包括设备近距离的连接线）处在2.4GS的电磁场中时设备会永久性损坏，设备（包括设备的近距离连接线）处在0.07GS的电磁场中时设备会产生误动作。因此，雷电电磁场的危害最终还是使设备及线路感应到过电压。对于电力系统来讲，电力建筑物内的钢筋（当作引下线用）、变电站电缆沟内进出高压开关场的各种线路都是雷电电磁场的产生源。特别是通信线路（通信线路一般包括有网线、带金属加强筋的光纤、485通信线、载波线、电话线、控制线等）由于变电站的通信电缆出线较长，感应雷电通过通信线路侵入，以很高的电压直接加在二次设备上，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲，RS485、RJ45网线、GPS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。
三、变电站防雷系统的措施
3.1装设避雷针
避雷针可以防护直击雷。避雷针可以单独立杆，也可以利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔；但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。
选择独立避雷针的安装地点时，避雷针及其接地装置与配电装置之间应保持以下距离。在地上，由独立避雷针到配电装置的导电部分之间，以及到变电所电气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于5m。在地下，由独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3m。
3.2装设架空避雷线及其他避雷装置
这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此，要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。
35KV电力线路，一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防直击雷，但为防止变电所附近线路上受到雷击时雷电沿线路侵入变电所破坏设备，需在变电所进出线l-2km段内装设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直接雷击。为使上项保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器，其接地电阻≤10欧。对于电压35KV、容量3200KVA以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护接线方式。
3.3装设阀型避雷器
变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传人变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。6-10KV变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。
四、结语
科学系统的变电站通信系统防雷，能够确保通信设备的安全、正常使用，有利于变电站日常工作的开展。就系统论的角度而言，保持科学合理的系统结构，能够有机结合通信系统内相关要素，从而确保系统能够始终保持在高效的运行状态。变电站应当重视和落实通信系统的防雷，综合治理设备终端的感应防雷，通过安装不同类型和种类的防雷器等相关措施，最大程度的对雷电电磁脉冲和雷电感应电压进行抑制，从而有效的根治雷击安全隐患，并杜绝由于雷电过电压损坏通信设备，最终使变电站通信系统能够长期、安全和高效的运作下去。
参考文献
[1]兰松，变电站防雷设计探讨，中国科技博览，2011（24）
[2]赵洪礼，变电站二次设备防雷技术探讨及应用，煤炭技术，2013（09）
[3]赵伟杰.变电站二次系统防雷的探讨[J].建筑电气，2013（7）.
论文作者:俞鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/28
标签：变电站论文; 设备论文; 过电压论文; 防雷论文; 雷电论文; 避雷针论文; 变电所论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;