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摘要：分析了变电站二次系统防雷和抗干扰问题，提出了几点预防感应雷、过电压的措施，并详细阐述了二次系统过电压保护设计以及防雷运行管理。实践证明，所提出的防雷措施对提高变电站二次系统的安全运行水平有较大帮助。
关键词：变电站 二次系统防雷
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着变电站的发展，大量微机保护等在变电站保护远动、通讯的升级中使用，大规模集成电路的耐过电压水平比原来的晶体管电路脆弱了许多，晶体管设备的耐压水平可达到500～1000伏，而大规模集成电路的耐压水平不到100伏。所以在对变电站的保护、远动、通讯等弱电设备进行升级换代时一定要考虑设备的防过电压措施。如果二次系统的防雷设施不完善，极易由于一次系统对二次系统的雷电反击造成变电站二次控制部分瘫痪而发生变电站毁灭性的事故。
2 雷电对站内设备影响的形式
雷电对二次设备的影响基本可分为3种：直击雷、感应雷及瞬态电脉冲。
2．1直击雷
直击雷是指雷电直接击在人体、建筑物或设备时，其强大的电效应、热效应和机械效应等造成建筑物和设备损坏以及人员的伤亡。变电站有较完善措施防直击雷措施，控制电缆和信号电缆都从电缆沟进入控制室。直击雷对二次设备影响最主要方式是通过电源途径进入，雷击10kV线路，通过站用变、交流系统，经过多级避雷器削峰，电压幅值大为下降，但由于雷电波的电压、能量极高，仍可能以幅值相对很高、能量较低尖峰脉冲的形式进入220V交流回路中，导致设备受损。
2．2感应雷
感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多，主要针对站内二次设备。从我们所掌握的情况来看，主要是站二次设备的通道端口、电源模块等容易损坏。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对大地放电时，在信号电缆、控制电缆、设备间连接线产生强烈的电磁感应，尤其是避雷针将强大的雷电流引入大地时，产生强烈电磁感应，进而损坏电子设备。
2．3瞬态电脉冲
变电站二次回路越来越复杂，雷电浪涌进入途径增多，瞬态电脉冲既可能从电源线或信号线进入二次回路使电子设备损坏，也可能使信号传输波形变犁，产生误码，影响传输的准确性和传输速率。瞬态电脉冲主要包括下面几个方面：由于系统长时间运行，形成静电感应过电压；一次线路电网电压波动，周围瞬间交变电磁变化，对二次线路进行干扰，产生干扰脉冲；主变等设备的高频干扰源；一次线路开关频繁动作或二次主电源开关操作，产生的过电压。这些瞬态电脉冲的能量很低，只相当于或低于一枚摔响鞭炮的能量，但尖峰电压很高，有的高达lkV以上，对于高度集成的电路芯片而言，其抗干扰能力是非常脆弱的。
3 二次设备防雷的措施
二次设备的防雷措施必须从接地、均压、屏蔽、限幅、隔离等多个环节综合考虑。
3．1接地
二次设备的接地可分为逻辑、信号、保护、防雷、屏蔽接地等，但在变电站中，不可能分别为其设立独立接地系统，要求共用同一接地系统，这时，接地电阻越小越好。根据广东电网公司 变电站二次系统防雷接地规范》的相关要求，变电站二次系统接地电阻应满足以下公式：R≤2000／1。按自动化系统接地要求，接地电阻低于0．5 Q。考虑到电引起瞬 电流较大，变电站二次系统的接地引线的线径必须足够人，具体做法是：从变电站一次地网的接地点敷设至少2条独立地线到主控楼，采用直径16mm的热度锌圆钢或50×5镀锌扃钢；二次系统的所有屏柜内 设置专用的接地铜排，其截面不得小于100mm2，且屏内的接地铜排应就近用不小于50mmz的铜导线接到二次接地铜排上，屏柜内各种设备的接地线就近引接至屏内的接地铜排。
3．2均压
在主控楼外，为了减少二次系统由一次设备带来的感应耦合，二：次电缆尽可能离开高压电缆和暂态强电流的入地点，并尽可能减少平行长度。高压电缆和避雷针往往是强烈的干扰源，因此，增加二次电缆与其距离，是减少电磁耦合的有效措施。电流互感器回路的A、B、cSH线和中性线应在同一根电缆内，尽可能在小范围内达到电磁感应平衡；电流和电压互感器的二次交流回路电缆，从高压设备引出至二次设备安装处时，应尽量靠近接地体，减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。站内二次设备的等电位(均压)连接，是减小站用交直流电源、监控、保护、计量、通信各设备装置之问的电位差，保持各设备系统安全、稳定运行的必要条件。
3．3屏蔽
各种功能的接地既相互联系，又相互排斥，瞬时干扰及接触部分产生电磁波会给信号线带来辐射噪声，引起误码和存储器信息丢失，所以要注意信号电路、电源电路、高电平电路、低电平电路的接地应各自隔离或屏蔽。控制室应尽量利用建筑物钢筋结构与地网连接，形成一个法拉第笼；控制电缆和信号线应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端要接地；对于既有铠装又有屏蔽层的电缆，在室内应将铠装带与屏蔽层同时接地，而在另一端只将屏蔽层接地；电缆进入控制室内前水平埋地1 0m以上，埋地深度应大于0．6m；非屏蔽电缆应套金属管并水平埋地10m以上，铁管两端也应接地屏蔽；架空音频电缆的牵引钢丝两端应进行接地，最大限度地减少引入高电压的可能性。
3．4 隔离
保护与自动化系统、自动化与通信等接口环节都必须有防护措施，抑制传输过程中产生的各种干扰，才能使系统稳定可靠运行。
(1)电源部分使用逆变电源或直流电源。
(2)对于数字输入信號，大部分都采用光电隔离器，也有一些使用脉冲变压器隔离和运算放大器隔离；对于数字输出信号也是主要采用光电隔离器。
(3)对于模拟量输人信号，可采用安装音频隔离变压器、光隔离器等进行隔离。
(4)对于计算机网络接口，可以采用专用的网络防雷器，距离较远或不同室之间通信应尽可能采用光纤进行传输。
4结语
变电站二次防雷措施是属于预防性的措施，每当雷害发生之后，维护人员不得不频繁地抢修，甚至发生一次线路运行监控中断和高压跳闸，影响电力安全生产。在电网技术高速发展的时代，变电站运行设备的抗干扰、防雷击过电压能力已经成为影响电力安全运行、优质生产的重要因素，作为电网运行必要保证手段的变电站自动化系统对此要求更为突出。
自动化系统的防雷措施要根据实际情况综合利用，采用任何一种单一的防雷器件都难以保证其安全，应“整体防御、综合治理、多重保护”，采取综合防护的措施，对症下药将各类可能引起雷害的因素排除，才能将雷害减少至最低限。
关键词：变电站 二次系统防雷
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着变电站的发展，大量微机保护等在变电站保护远动、通讯的升级中使用，大规模集成电路的耐过电压水平比原来的晶体管电路脆弱了许多，晶体管设备的耐压水平可达到500～1000伏，而大规模集成电路的耐压水平不到100伏。所以在对变电站的保护、远动、通讯等弱电设备进行升级换代时一定要考虑设备的防过电压措施。如果二次系统的防雷设施不完善，极易由于一次系统对二次系统的雷电反击造成变电站二次控制部分瘫痪而发生变电站毁灭性的事故。
2 雷电对站内设备影响的形式
雷电对二次设备的影响基本可分为3种：直击雷、感应雷及瞬态电脉冲。
2．1直击雷
直击雷是指雷电直接击在人体、建筑物或设备时，其强大的电效应、热效应和机械效应等造成建筑物和设备损坏以及人员的伤亡。变电站有较完善措施防直击雷措施，控制电缆和信号电缆都从电缆沟进入控制室。直击雷对二次设备影响最主要方式是通过电源途径进入，雷击10kV线路，通过站用变、交流系统，经过多级避雷器削峰，电压幅值大为下降，但由于雷电波的电压、能量极高，仍可能以幅值相对很高、能量较低尖峰脉冲的形式进入220V交流回路中，导致设备受损。
2．2感应雷
感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多，主要针对站内二次设备。从我们所掌握的情况来看，主要是站二次设备的通道端口、电源模块等容易损坏。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对大地放电时，在信号电缆、控制电缆、设备间连接线产生强烈的电磁感应，尤其是避雷针将强大的雷电流引入大地时，产生强烈电磁感应，进而损坏电子设备。
2．3瞬态电脉冲
变电站二次回路越来越复杂，雷电浪涌进入途径增多，瞬态电脉冲既可能从电源线或信号线进入二次回路使电子设备损坏，也可能使信号传输波形变犁，产生误码，影响传输的准确性和传输速率。瞬态电脉冲主要包括下面几个方面：由于系统长时间运行，形成静电感应过电压；一次线路电网电压波动，周围瞬间交变电磁变化，对二次线路进行干扰，产生干扰脉冲；主变等设备的高频干扰源；一次线路开关频繁动作或二次主电源开关操作，产生的过电压。这些瞬态电脉冲的能量很低，只相当于或低于一枚摔响鞭炮的能量，但尖峰电压很高，有的高达lkV以上，对于高度集成的电路芯片而言，其抗干扰能力是非常脆弱的。
3 二次设备防雷的措施
二次设备的防雷措施必须从接地、均压、屏蔽、限幅、隔离等多个环节综合考虑。
3．1接地
二次设备的接地可分为逻辑、信号、保护、防雷、屏蔽接地等，但在变电站中，不可能分别为其设立独立接地系统，要求共用同一接地系统，这时，接地电阻越小越好。根据广东电网公司 变电站二次系统防雷接地规范》的相关要求，变电站二次系统接地电阻应满足以下公式：R≤2000／1。按自动化系统接地要求，接地电阻低于0．5 Q。考虑到电引起瞬 电流较大，变电站二次系统的接地引线的线径必须足够人，具体做法是：从变电站一次地网的接地点敷设至少2条独立地线到主控楼，采用直径16mm的热度锌圆钢或50×5镀锌扃钢；二次系统的所有屏柜内 设置专用的接地铜排，其截面不得小于100mm2，且屏内的接地铜排应就近用不小于50mmz的铜导线接到二次接地铜排上，屏柜内各种设备的接地线就近引接至屏内的接地铜排。
3．2均压
在主控楼外，为了减少二次系统由一次设备带来的感应耦合，二：次电缆尽可能离开高压电缆和暂态强电流的入地点，并尽可能减少平行长度。高压电缆和避雷针往往是强烈的干扰源，因此，增加二次电缆与其距离，是减少电磁耦合的有效措施。电流互感器回路的A、B、cSH线和中性线应在同一根电缆内，尽可能在小范围内达到电磁感应平衡；电流和电压互感器的二次交流回路电缆，从高压设备引出至二次设备安装处时，应尽量靠近接地体，减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。站内二次设备的等电位(均压)连接，是减小站用交直流电源、监控、保护、计量、通信各设备装置之问的电位差，保持各设备系统安全、稳定运行的必要条件。
3．3屏蔽
各种功能的接地既相互联系，又相互排斥，瞬时干扰及接触部分产生电磁波会给信号线带来辐射噪声，引起误码和存储器信息丢失，所以要注意信号电路、电源电路、高电平电路、低电平电路的接地应各自隔离或屏蔽。控制室应尽量利用建筑物钢筋结构与地网连接，形成一个法拉第笼；控制电缆和信号线应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端要接地；对于既有铠装又有屏蔽层的电缆，在室内应将铠装带与屏蔽层同时接地，而在另一端只将屏蔽层接地；电缆进入控制室内前水平埋地1 0m以上，埋地深度应大于0．6m；非屏蔽电缆应套金属管并水平埋地10m以上，铁管两端也应接地屏蔽；架空音频电缆的牵引钢丝两端应进行接地，最大限度地减少引入高电压的可能性。
3．4 隔离
保护与自动化系统、自动化与通信等接口环节都必须有防护措施，抑制传输过程中产生的各种干扰，才能使系统稳定可靠运行。
(1)电源部分使用逆变电源或直流电源。
(2)对于数字输入信號，大部分都采用光电隔离器，也有一些使用脉冲变压器隔离和运算放大器隔离；对于数字输出信号也是主要采用光电隔离器。
(3)对于模拟量输人信号，可采用安装音频隔离变压器、光隔离器等进行隔离。
(4)对于计算机网络接口，可以采用专用的网络防雷器，距离较远或不同室之间通信应尽可能采用光纤进行传输。
4结语
变电站二次防雷措施是属于预防性的措施，每当雷害发生之后，维护人员不得不频繁地抢修，甚至发生一次线路运行监控中断和高压跳闸，影响电力安全生产。在电网技术高速发展的时代，变电站运行设备的抗干扰、防雷击过电压能力已经成为影响电力安全运行、优质生产的重要因素，作为电网运行必要保证手段的变电站自动化系统对此要求更为突出。
自动化系统的防雷措施要根据实际情况综合利用，采用任何一种单一的防雷器件都难以保证其安全，应“整体防御、综合治理、多重保护”，采取综合防护的措施，对症下药将各类可能引起雷害的因素排除，才能将雷害减少至最低限。