摘要：防雷措施是屬于預防性的措施，在雷害發生之前人們往往忽視其意義，待事故發生后才發現其重要性。故此。本人針對目前變電站設備中防雷技術的中存在的問題，提出詳盡的防雷解決方案，以供同行參考。
　　關鍵詞：保護措施；二次設備；防雷
　　
　　前言
　　隨著科技的發展，大規模集成電路廣泛應用于變電站二次設備，集成度越高，電路也就越復雜，元件工作電壓越低，對環境要求也就越高。一旦有雷電波侵入，容易造成二次設備損壞，有的甚至使整個系統癱瘓，造成無可挽回的損失。
　　
　　一變電站防雷存在的問題
　　按現有的雷電理論，雷擊從形式上來講，可分為直接雷擊和感應雷擊兩種。直接雷擊會造成建筑物損壞并引起火災事故，一般構筑物避雷設施只能保護其本身免受直擊雷損害。感應雷擊(主要為雷電的靜電感應作用、電磁感應作用、放電時產生的強烈電磁脈沖、地電位反擊和雷電波入侵等)引起的過電壓，會沿架空導線、天線、電纜和金屬管線等通道進入用戶設備，引起設備的損壞。通常變電站自動化系統都置于建筑物之中，電源線、網絡線、信號線均鋪設于電纜溝中，因而遭受直接雷擊的可能性不大，其防護的主要對象是感應雷擊。按資料統計，變電站自動化系統雷擊事故主要是由感應雷擊造成的。感應雷擊對自動化系統的破壞，主要是通過侵入電源線、天饋線、通訊線和信號線甚至從接地網引入而分別損壞控制設備、儀器儀表、無線通信設備、計算機及網絡設備等，影響整個系統的正常運行。
　　
　　二二次設備的防雷技術： 
　　二次設備的防雷措施必須從接地、均壓、屏蔽、限幅、隔離等多個環節綜合考慮。
　　2．1接地
　　二次設備的接地可分為邏輯接地、信號接地、保護接地、防雷接地、屏蔽接地等，但在變電站中，不可能分別為其設置獨立接地系統，通常只能共用同一接地系統。這時，接地電阻越小越好，按自動化系統接地要求，接地電阻<0．5Q。接地引線的線徑必須足夠，因為雷電引起瞬間電流較大，要求變電站屏柜接地點與接地銅網采用35mm以上銅芯線，且引線長度—般要求不超過1m。
　　2．2均壓
　　為了減少二次系統由一次設備帶來的感應耦合，二次電纜應盡可能離開高壓電纜和暫態強電流的入地點，并盡可能減少平行長度。高壓電纜和避雷針往往是強烈的干擾源，因此，增加二次電纜與其距離，是減少電磁耦合的有效措施。電流互感器回路的A、B、C相線和中性線應在同一電纜內，盡可能在小范圍內達到電磁感應平衡；電流和電壓互感器的二次交流回路電纜，從高壓設備引出至二次設備安裝處時，應盡量靠近接地體，減少進入這些回路的高頻瞬變漏磁通。變電站接地銅帶必須鋪設成環狀，并用2根以上的引下線與地網連接，以加速電流均勻擴散，減少可能出現的感應過電壓。
　　2．3屏蔽
　　屏蔽的目的是為了保證控制設備穩定可靠的工作，防止寄生電容耦合干擾，保護設備及人身的安全，解決環境電磁干擾及靜電危害。各種功能的接地既相互聯系，又相互排斥，瞬時干擾及接觸部分產生電磁波會給信號線帶來輻射噪聲，引起誤碼和存儲器信息丟失，所以要注意信號電路、電源電路、高電平電路、低電平電路的接地應各自隔離或屏蔽。
　　控制室應盡量利用建筑物鋼筋結構與地網連接，形成一個法拉第籠；控制電纜和信號線應采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地；對于既有鎧裝又有屏蔽層的電纜，在室內應將鎧裝帶與屏蔽層同時接地，而在另一端只將屏蔽層接地；電纜進入控制室內前水平埋地10m以上，埋地深度應大于0．6m；非屏蔽電纜應套金屬管并水平埋地10m以上，鐵管兩端也應接地屏蔽；架空音頻電纜的牽引鋼絲兩端應進行接地，最大限度地減少引入高電壓的可能性。
　　2．4限幅
　　限幅是在電源和信號回路與接地問安裝防雷器件以限制電壓幅值，起削峰的作用。在正常情況下，防雷器處于高阻狀態，當被保護回路受雷擊或感應出現瞬時脈沖電壓時，防雷器立即在納秒級時間內導通，將該脈沖電壓短路到大地泄放，從而達到保護連接設備的目的。但該脈沖電壓流過防雷器后，防雷器又變為高阻狀態，從而不影響設備正常運行。
　　2．5隔離
　　保護與自動化系統、自動化與通信等接口環節都必須有防護措施，抑制傳輸過程中產生的各種干擾，才能使系統穩定可靠運行。電源部分可以是逆變電源或直流電源；對于數字輸入信號，大部分都采用光電隔離器，也有一些使用脈沖變壓器和運算放大器隔離；對于數字輸出信號也是主要采用光電隔離器。對于模擬量輸入信號，可采用安裝音頻隔離變壓器、光隔離器等進行隔離。對于計算機網絡接口，可以采用專用的網絡防雷器，距離較遠或不同室之間通信應盡可能采用光纖進行傳輸。
　　
　　三自動化系統防雷電過電壓體系設計
　　自動化系統雷電過電壓保護設計，應根據變電站自動化系統設備安裝的具體情況，確定被保護對象和保護等級，做到統籌規劃、整體設計。
　　3．1一般規定
　　(1)與自動化系統相連的電力電纜、通信纜線應采用金屬屏蔽電纜或敷設在金屬管內；
　　(2)應注意對電涌保護器SPD的合理設置，其保護水平應小于被保護設備的耐壓，以達到逐級保護自動化設備的目的；
　　(3)SPD的接地線應盡可能短。
　　3．2SPD的選擇
　　選用SPD時，必須考慮變電站供電電源的不穩定等因素，對SPD的標稱導通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參數，根據工程的具體情況進行選擇。
　　3．3電源用SPD
　　變電站采用的電源用模塊式SPD，應具有劣化指示、損壞告警、遙信、模塊替換、熱容和過流保護等功能，響應時間小于30ns。限壓型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻(MOV)或半導體放電管(SAD)等元器件組成。根據電力系統的特點，對常規SPD作了改進，綜合利用MOV和氣體放電管的優點，解決了MOV漏電流老化、氣體放電管不熄弧等問題，實現全模式保護，適應各種接地方式。交流220V電源采用標稱放電電流20kA時殘壓不大于1200V的SPD；直流220V電源采用標稱放電電流10kA時殘壓不大于620V的SPD；直流24V電源采用標稱放電電流10kA時殘壓不大于150V的SPD；直流12V電源采用標稱放電電流5kA時殘壓不大于150V的SPD；直流5V電源采用標稱放電電流5kA時殘壓不大于100V的SPD。
　　3．4數據信號用SPD
　　數據傳輸用SPD的鉗位電壓應滿足自動化設備信號傳輸速率及帶寬的需要，對雷電響應時間應在10ns內，其接ILl應與被保護設備兼容，因此工程前應提供被保護設備接ILl的詳細資料給SPD廠家。以崗頭站自動化系統為例，同樣是RS一485的串ILl傳輸方式，接口類型既有DB25，也有RJ11，為此我們分別選用了不同接ILl方式的SPD，其標稱放電電流3kA時殘壓不大于150V。
　　3．5GPS用同軸型SPD
　　同軸型SPD插入損耗應不大于0．3dB，駐波比不大于1-2，最大輸入功率能滿足發射機最大輸出功率的要求，安裝與接地方便，具有不同的接頭，標稱放電電流應大于5kA。
　　3．6計算機網絡信號用SPD
　　計算機網絡數據線SPD應滿足各類接口設備傳輸速率的要求，接口應與被保護設備兼容。以石牌站為例，我們選用了標稱放電電流5kA時殘壓不大于25V的SPD。
　　3．7接地的技術處理
　　(1)設置均壓環，采用35mm銅網狀編織線，圍繞房間地面四周，使其形成等電位，防止雷電反擊造成的設備損壞；
　　(2)對地線系統，在不同接地線之間采用等電位隔離器連接，啟動電壓800V，泄流能力20kA；實施地線優化工程；因為“地”浮空的計算機系統抗干擾性能很強，所以可以優先考慮“地”浮空系統；
　　(3)屏蔽電纜屏蔽層兩端要接地，對于既有鎧甲又有屏蔽層的電纜應將鎧甲與屏蔽層同時接地，而在另一端只將屏蔽層接地，鍍鋅軟管兩端應良好接地；
　　(4)安裝雷電環境在線監測儀，準確把握感應雷擊次數。
　　
　　四對二次設備防雷的幾點體會
　　(1)電源優先選用直流電源，計算機和網絡及等交流電源采用逆變電源。站內直流系統的大容量蓄電池組相當于
　　一個浪涌吸收器，可以吸收部分通過電源引入的浪涌電壓。
　　(2)信號隔離應選用直流220V光電隔離。早期遠動設備遙信回路多采用直流24V，易受干擾和雷擊損壞，采用220V光電隔離將有效避免干擾和提高耐壓。
　　(3)直流遙測回路是防浪涌的重點。目前自動化系統直流遙測多采用直流5V輸入，元件耐壓水平低，非常容易受損，但在回路上接入一5V穩壓電阻，就可起到極好保護作用。
　　
　　五結束語
　　在電網技術高速發展的時代，變電站運行設備的抗干擾、防雷擊過電壓能力是更影響安全、優質生產的重要因素。自動化系統的防雷措施要根據實際情況綜合利用，采用任何一種單一的防雷器件都難以保證其安全，應“整體防御、綜合治理、多重保護”，采取綜合防護的措施，對癥下藥將各類可能引起雷害的因素排除，才能將雷害減少至最低限。
　　
　　參考文獻：
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