论述变电站二次系统的防雷保护

论述变电站二次系统的防雷保护

周小俊1张伟2

（国网新疆电力有限公司奎屯供电公司新疆奎屯833200）

摘要：本文主要研究变电站二次系统的防雷措施，在分析了变电站二次系统的重要作用的基础上，结合现今的自动化和信息化在变电站二次系统的防雷工作中的普遍应用的现状，深入论述了变电站二次系统的防雷设计原则，并以此为基础，提出有效的防范雷击的对策和措施，期待能对我国变电站的工作人员在开展设计和实际的运行工作时提供理论依据。

关键词：二次系统；变电站；防雷保护

1变电站二次系统简述

变电站的二次设备系统必须在一个相对抗干扰能力强的电磁环境中才能安全运行。除了二次系统内的带电一次设备、操作过电压、邻近变电站带电和送电线路等几方面的故障外，其他的系统故障都会对变电站二次系统的二次设备系统造成相应程度的损害，其产生的过电压威胁和操作二次系统信号流的电磁冲击，容易引发变电站二次系统的二次设备系统的管理和控制上的混乱，不但使得相应的设备受到损害，而且雷电冲击必然引起变电站二次系统产生过电压，导致变电站二次系统的微机和自动化系统损坏。

2变电站二次系统的防雷保护的必要性

随着变电站二次系统集成电路的规模化的使用，电子元器件也实现本身性能的提高。但因为变电站二次系统的抵抗电磁干扰、过电压及雷击的能力十分脆弱，所以随着二次系统的综合自动化的建设完成和继电保护的微机化改革，二次系统的电子化程度越来越普及，若不能选用科学、合理的雷击防护措施，这些脆弱的变电站二次系统可能会因为遭到雷击而无法正常运行，影响了自动化设备的正常工作，成为电力系统正常运行的安全隐患。

3变电站二次系统的防雷保护原则

现在的变电站二次系统选用的外部防雷措施可以有效保护一次设备不受到雷击，但只靠这些外部的防雷设施，无法满足消除间接雷电、一次设备事故、一次设备操作对于二次系统和微电子设备的影响，所以变电站二次系统要建立一个相对安全、完整的防雷保护网。

4雷击途径

4.1电源线引入雷电

雷电引起的瞬时高电压，如果不加遏制，直接由电源线引入自动化系统，会影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高而工作不正常，严重时甚至会损坏模块，烧坏元器件。

4.2信号线引入雷电

信号线是自动化系统与外界实现通信联系的主要途径，这些与外联系的通信线路与机房终端设备相接，如果是架空敷设的，遭受雷击的概率比较大。变电站接入自动化系统的通信线路主要有：载波线、RS232、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到后台监控主机、RS422连接到10kV馈线保护测控装置、电话拨号音频与MODEM相连接线，这些通信电缆出线较长，应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入，以很高的电压直接加在二次设备上，击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏。

4.3GPS馈线引入雷电

站内的时钟同步GPS系统有馈线与设备相连，最容易遭受雷击，雷电流直接沿馈线输入站内，直接作用于时钟同步GPS系统，会损坏系统内部设备端口。

4.4接地不规范

由于接地不规范，不同接地点之间雷电时易形成较高的电位差，产生的电磁干扰会影响自动化系统的运行；同时，雷电引起的地电位升高，通过设备的接地线引入自动化系统，此过电压同样会损坏各种功能模块。

5设计变电站二次系统防雷保护的原则

（1）将建筑物的配电入户处加装相应的电涌保护器，其低压配电为第一级，其防雷保护采取电涌保护器一定要可以承受真实的雷电冲击和电流冲击；

（2）按照划分雷电保护区的相关规定，变电站二次系统的建筑物外部属于暴露区，暴露区里的设备极易遭受雷击发生损坏，它的危险陛最高所以定为0区；建筑物内部、传输机房作为非暴露区，定为1区和2区，一般来讲，越是建筑物的内部受到雷击的可能性越小。

6变电站二次系统防雷措施

6.1电源避雷

变电站二次系统一定要选取具备遥信接点、损坏和劣化告警或指示、热熔及过流保护等不同功能的电源避雷器。变电站二次系统的低电压配电系统选取的是二路380V的电流输入，其保护雷击的水平小于等于2kV，是B级保护。防雷措施是按照绝缘耐压的等级电压中的第四级耐压电源端设备加设一套三相电源的防雷模块。UPS系统的防雷保护选取并联加设一个单相防雷模块电源，是c级防护，保护水平小于等于1.6kV。

6.2信号避雷

变电站二次系统信号避雷主要经由RS485和RS232等不同的接口实现连接，二次系统的自动化微机设备和智能装置是最易遭受雷击的设备。经由在这些设备的信号线两端加设信号保护器完成变电站二次系统设备的防雷保护。计算机加装的数据线避雷器必须满足不同设备的数据传送速率并实现设备兼容。

6.3接地技术处理

科学配置变电站二次系统的避雷针和避雷器作为保护，一定要能够起到防止避免遭受直接雷击，变电站二次系统的线路接地也可以在一定程度避免受到雷击，保护站内设备的效果。在使用接地技术开展防雷保护时必须注意：

（1）变电站二次系统的内控制室与机房选取联合地网；全部屏柜必须设置专项接地铜排；屏柜金属外壳必须安全接地；机柜内的各种接地线必须选取独立地线，并将其引到机房的汇流铜排。

（2）地网都要选取联合地网，并保证地网的接地电阻符合要求；接地母线要选取合格的铜网编织线或者热镀锌扁钢，将这些地母线分布在不同房间的地面四处以产生等电位体，进而合理避免遭受雷击导致相应的设备损坏。

（3）先把保护设备的信号防雷装置的一端整体短接于机柜对应的汇流铜排之上后，选取合格规格的铜导线把汇流铜排进行联结，最后选取铜导线把单元柜城里对应的汇流铜排实现单点接地。

（4）变电站二次系统的总电源柜电源的防雷装置、电源对应的PE端及机柜的接地线要整体接到电源柜的总汇流排上，用合适规格的多股铜导线把这个汇流铜排和接地母线固定并牢靠接在一起，其他机柜电源防雷器直接短接在机柜对应的接地点。

6.4限幅

（1）在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度内。

（2）各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。

（3）对于变电站站用低压电源线路或220V直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。

结束语：

变电站二次系统的防雷保护措施一定要从变电站二次系统的工程设计阶段就给予充分重视和考虑：设计一定要结合变电站所在地的实际天气和自然情况，针对不同的雷击与雷害所具备的特点和薄弱环节，选用切实可行的二次系统防雷设计方案，并选用质量合格、性能可靠的电气设备以便更好地防雷；最后必须共用接地网的相关设计，要从变电站的整个防雷进行考虑设计防雷和接地，提升二次系统的防雷工作质量。

参考文献：

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