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摘要：随着科技的发展，自动化技术的应用越来越广泛，变电站二次系统的设备也因此不断增多。雷电的危害严重威胁着变电站的安全，为了保护广大设备的安全运行，在变电站一次防雷系统的基础上，需要进行二次系统防雷，以提高防雷技术系统的安全性能。文章探讨了雷电对变电站产生的危害，继而探讨二次系统防雷技术在变电站防雷技术中的应用。
关键词：变电站；防雷；二次系统
由于变电站自身的特殊性，雷电成为威胁其安全运行的重要因素。尤其在当代，随着人们对电力的需求不断增加，变电站逐渐施行自动化全线管理技术，变电站设备大量增加，网络设备、通信设备以及弱电电源设备等，这些设备的防雷技术相对非常薄弱，根据历年的案例可以知道，这些设备每年遭雷击损害的数量非常大，损失比较严重，因此相关部门对雷电的威胁更加重视，而二次系统的防雷技术正是解决这个问题的重要措施。
1、雷电对变电站产生的危害
雷电对变电站的侵害形式主要有传导雷、直击雷和感应雷三种，其产生的电压通常为数百万伏，具有巨大的破坏性，其对变电站产生的危害主要有以下几点：一，雷电产生的电磁效应，通过产生过电压能够将电线的绝缘包装击穿，严重的情况下回引起爆炸或火灾；二，雷电产生的机械效应，能够将变电站的电气设备以及相关建筑、塔杆等击毁；三，雷电产生的闪络放电现象会将绝缘子烧坏，继而发生继电器跳闸停电的现象，严重者可以引起火灾。
2、变电站二次系统概述
变电站中的内保护设备、通信系统、监控系统、计算机网络系统以及自动化设备等都属于变电站的二次系统。在二次系统中囊括了变电站自动化监控管理系统的重要设备，该系统具有监控、微机监测、小电流接地选线、保护、故障录波以及远传等功能，二次系统在电力自动化调度领域发挥着重要的作用。正是因为功能繁多，二次系统内部的线路纵横交错，如果遭遇雷击，那么通过雷云放电或电磁感应等形成冲击过电压，很容易就会通过信号线、电源线等这些接地系统以辐射、耦合等入侵方式破坏自动化系统，并产生严重的危害。
3、二次系统遭遇雷击的途径
从遭遇雷击的案例中可以总结出，雷电过电压通常是造成二次系统损坏的主要原因。雷电的入侵途径包括三种：
（1）信号线引入雷电。变电站自动化系统通过信号线可以和外界取得通信联系，这些通信线和机房的终端设备相连接，遭雷击概率大的通常是架空敷设的信号线。自动化系统中的通信线路的电缆出线一般都比较长，感应雷可以通过信号电缆或者远控系统电缆入侵，将雷电高压加在二次系统的设备中，引起设备的集成电路芯片损坏或者通信端口的损坏。
（2）GPS馈线引入雷电。在变电站内和时钟同步的GPS系统的馈线有何设备相连，很容易遭受到雷击。通过馈线，雷电流可以直接作用在GPS系统上，将系统的端口损坏。
（3）电源引入雷击。雷电产生的高压也可以通过电源线直接进入自动化系统，高压会直接影响电源模块的正常工作，如果电压过大则会直接烧坏元器件和电源模块。
4、二次系统防雷保护技术的应用
通过上述分析可以知道，在雷雨季节必须要对变电站二次系统中的设备加强防雷保护，尤其是针对系统内部的弱电设备，如微波馈线、网络线、微机监测设备和通信设备等。
4.1接地和均压
在对二次系统设备进行防雷保护措施中，接地是一个最有效也是最直接的措施。当遭遇雷击时，通过密集的接地网能够将雷击产生的强电流直接引入到大地中去，可以有效规避强电压电涌对二次设备产生损害。根据变电站的规格可以选择恰当的接地网，在符合经济条件的情况下可以选择电阻率相对低的电网，降低地电位，进而扩大防雷效果。
均压和接地通常是相辅相成的，均压就是在同一个房间内同一个层面中设置一个四周封闭的接地母线带，该房间内放置的仪器、电缆电力、设备壳体、金属管道以及信号电缆的外皮等都直接接在接地母线上，连接牢固，这样能够保证在每个接地点都具有相同的等电位。由于雷电产生的电流幅值大，电流经过处零电位的大地电压会立即升到高电位上，这会导致周围零电位的物体产生闪络放电，这种旁侧闪络放电现象会引起周围易燃的建筑物产生爆炸或者失火等，并且在放电过程中也出伴随着脉冲电磁场的出现，这是室内的电子设备就会产生感应电位，遭受损害。因此等电位能够有效防止这一现象，杜绝非等电位物体之间产生的电位差导致的事故。
4.2分流和隔离
对于直接雷来说，防止电流损害的有效措施主要是分流。通过接闪器直接雷产生的电流经过多条接地引下线引导至接地装置，并分散在大地中，这就是分流。分流可以避免单根引入造成强大的电磁场，进而对接地线周围产生过大干扰。通过接地引下线能够避免雷电流窜入弱电设备的工作区中造成破坏。为了加强防雷措施和防雷效果，必须要将建筑物顶部放置的设备的外壳和主接地引下线呈放射性连接，这能够避免雷电流在非接地引下线部位产生感应电位，造成干扰和损坏。同时要保证设备外壳没有串接，这能够避免雷击电流串入弱电设备，造成设备损坏。接地引下线必须要根据实际情况，具有足够大的面积，这样能够确保散流的效果，尤其要杜绝接地引下线出现中途断裂或者腐蚀等情况或者中途串有设备，这样都会妨碍防雷效果。因此要定期对接地引下线和地网采取必要的质量安全检测，及时发现安全隐患并解除。在电力调度综合控制楼中，为了加强保护需要另外设置特殊的接地网设备，接地网可以击穿保险器和大楼内的主接地网相连接。不同接地网间的通信线最好采取特殊的隔离措施，防止高低电位反击，可以使用的隔离设备通常有变压器隔离或者光电隔离等。
4.3屏蔽
屏蔽防雷法是通过使用各种人工屏蔽箱、屏蔽电缆、法拉第屏蔽笼、屏蔽盒等衰减、阻挡作用在各种电子设备之上的雷电电磁脉冲。使用屏蔽措施时，屏蔽体的外壳需要有效的接地处理。对于接入到屏蔽室中的各种信号线、电源线等都需要进行有效的高频电磁波滤波和电磁脉冲隔离装置进行隔离或过滤。如果不经过隔离或滤波器，一根导线都会使屏蔽装置失效。
通常，为了降低雷电对二次系统产生的电磁干扰，可以使通信调度综合楼中的建筑钢筋以及通信房、建筑金属底板等应该焊接在一起，这样可以形成等电位法拉第笼。如果二次系统的设备对屏蔽的要求比较高时可以再通信机房的六个面设置金属屏蔽网，通过屏蔽网将机房内的环行接地母线进行均匀多点相连。
4.4限幅
了解到雷电入侵的几种形式后，需要在其可能入侵的端口设置保护装置。在弱电系统信号出入端口处设置多级防护装置，这样能够将雷电产生的冲击过电压控制在电器的允许范围之内。电源线路遭遇过电压破坏可能是雷击导致也可能是空间雷电产生感应电压。针对变电站中的低电源线路的侵入波电压可以进行逐级泄流或者四级防雷保护设置以及电源分级保护等进行保护，或者通过防雷插排以及单相直流交流防雷器等措施，在电源进入弱电设备之前，对电源线路进行全面限制入侵波过电压。
5、结语
变电站的设备繁多，耐过电压能力各不相同，为保证变电站安全、可靠地运行必须要进行多方位的防雷保护设计，通过上述措施可以明显减少变电站二次系统遭遇雷电破坏的现象，在变电站运行的过程中还要加强对防雷系统的检测工作，这样才能够提高防雷效果。
参考文献
[1]史辉.试论110kV变电站二次系统防雷设计[J].电源技术应用，2013；274（10）：48-49.
[2]郭强，李建明，田志岗等.采用独立地网的变电站二次系统防雷测试分析[J].四川电力技术，2012；15（2）：67-68.
[3]唐林友.变电站二次系统防雷设计方案[J].广东科技，2013；56（22）：16-17.
[4]姜波，曾少芳，曾继承.关于变电站二次系统防雷的可行性探讨[J].电源技术应用，2012；65（9）：75-76.
关键词：变电站；防雷；二次系统
由于变电站自身的特殊性，雷电成为威胁其安全运行的重要因素。尤其在当代，随着人们对电力的需求不断增加，变电站逐渐施行自动化全线管理技术，变电站设备大量增加，网络设备、通信设备以及弱电电源设备等，这些设备的防雷技术相对非常薄弱，根据历年的案例可以知道，这些设备每年遭雷击损害的数量非常大，损失比较严重，因此相关部门对雷电的威胁更加重视，而二次系统的防雷技术正是解决这个问题的重要措施。
1、雷电对变电站产生的危害
雷电对变电站的侵害形式主要有传导雷、直击雷和感应雷三种，其产生的电压通常为数百万伏，具有巨大的破坏性，其对变电站产生的危害主要有以下几点：一，雷电产生的电磁效应，通过产生过电压能够将电线的绝缘包装击穿，严重的情况下回引起爆炸或火灾；二，雷电产生的机械效应，能够将变电站的电气设备以及相关建筑、塔杆等击毁；三，雷电产生的闪络放电现象会将绝缘子烧坏，继而发生继电器跳闸停电的现象，严重者可以引起火灾。
2、变电站二次系统概述
变电站中的内保护设备、通信系统、监控系统、计算机网络系统以及自动化设备等都属于变电站的二次系统。在二次系统中囊括了变电站自动化监控管理系统的重要设备，该系统具有监控、微机监测、小电流接地选线、保护、故障录波以及远传等功能，二次系统在电力自动化调度领域发挥着重要的作用。正是因为功能繁多，二次系统内部的线路纵横交错，如果遭遇雷击，那么通过雷云放电或电磁感应等形成冲击过电压，很容易就会通过信号线、电源线等这些接地系统以辐射、耦合等入侵方式破坏自动化系统，并产生严重的危害。
3、二次系统遭遇雷击的途径
从遭遇雷击的案例中可以总结出，雷电过电压通常是造成二次系统损坏的主要原因。雷电的入侵途径包括三种：
（1）信号线引入雷电。变电站自动化系统通过信号线可以和外界取得通信联系，这些通信线和机房的终端设备相连接，遭雷击概率大的通常是架空敷设的信号线。自动化系统中的通信线路的电缆出线一般都比较长，感应雷可以通过信号电缆或者远控系统电缆入侵，将雷电高压加在二次系统的设备中，引起设备的集成电路芯片损坏或者通信端口的损坏。
（2）GPS馈线引入雷电。在变电站内和时钟同步的GPS系统的馈线有何设备相连，很容易遭受到雷击。通过馈线，雷电流可以直接作用在GPS系统上，将系统的端口损坏。
（3）电源引入雷击。雷电产生的高压也可以通过电源线直接进入自动化系统，高压会直接影响电源模块的正常工作，如果电压过大则会直接烧坏元器件和电源模块。
4、二次系统防雷保护技术的应用
通过上述分析可以知道，在雷雨季节必须要对变电站二次系统中的设备加强防雷保护，尤其是针对系统内部的弱电设备，如微波馈线、网络线、微机监测设备和通信设备等。
4.1接地和均压
在对二次系统设备进行防雷保护措施中，接地是一个最有效也是最直接的措施。当遭遇雷击时，通过密集的接地网能够将雷击产生的强电流直接引入到大地中去，可以有效规避强电压电涌对二次设备产生损害。根据变电站的规格可以选择恰当的接地网，在符合经济条件的情况下可以选择电阻率相对低的电网，降低地电位，进而扩大防雷效果。
均压和接地通常是相辅相成的，均压就是在同一个房间内同一个层面中设置一个四周封闭的接地母线带，该房间内放置的仪器、电缆电力、设备壳体、金属管道以及信号电缆的外皮等都直接接在接地母线上，连接牢固，这样能够保证在每个接地点都具有相同的等电位。由于雷电产生的电流幅值大，电流经过处零电位的大地电压会立即升到高电位上，这会导致周围零电位的物体产生闪络放电，这种旁侧闪络放电现象会引起周围易燃的建筑物产生爆炸或者失火等，并且在放电过程中也出伴随着脉冲电磁场的出现，这是室内的电子设备就会产生感应电位，遭受损害。因此等电位能够有效防止这一现象，杜绝非等电位物体之间产生的电位差导致的事故。
4.2分流和隔离
对于直接雷来说，防止电流损害的有效措施主要是分流。通过接闪器直接雷产生的电流经过多条接地引下线引导至接地装置，并分散在大地中，这就是分流。分流可以避免单根引入造成强大的电磁场，进而对接地线周围产生过大干扰。通过接地引下线能够避免雷电流窜入弱电设备的工作区中造成破坏。为了加强防雷措施和防雷效果，必须要将建筑物顶部放置的设备的外壳和主接地引下线呈放射性连接，这能够避免雷电流在非接地引下线部位产生感应电位，造成干扰和损坏。同时要保证设备外壳没有串接，这能够避免雷击电流串入弱电设备，造成设备损坏。接地引下线必须要根据实际情况，具有足够大的面积，这样能够确保散流的效果，尤其要杜绝接地引下线出现中途断裂或者腐蚀等情况或者中途串有设备，这样都会妨碍防雷效果。因此要定期对接地引下线和地网采取必要的质量安全检测，及时发现安全隐患并解除。在电力调度综合控制楼中，为了加强保护需要另外设置特殊的接地网设备，接地网可以击穿保险器和大楼内的主接地网相连接。不同接地网间的通信线最好采取特殊的隔离措施，防止高低电位反击，可以使用的隔离设备通常有变压器隔离或者光电隔离等。
4.3屏蔽
屏蔽防雷法是通过使用各种人工屏蔽箱、屏蔽电缆、法拉第屏蔽笼、屏蔽盒等衰减、阻挡作用在各种电子设备之上的雷电电磁脉冲。使用屏蔽措施时，屏蔽体的外壳需要有效的接地处理。对于接入到屏蔽室中的各种信号线、电源线等都需要进行有效的高频电磁波滤波和电磁脉冲隔离装置进行隔离或过滤。如果不经过隔离或滤波器，一根导线都会使屏蔽装置失效。
通常，为了降低雷电对二次系统产生的电磁干扰，可以使通信调度综合楼中的建筑钢筋以及通信房、建筑金属底板等应该焊接在一起，这样可以形成等电位法拉第笼。如果二次系统的设备对屏蔽的要求比较高时可以再通信机房的六个面设置金属屏蔽网，通过屏蔽网将机房内的环行接地母线进行均匀多点相连。
4.4限幅
了解到雷电入侵的几种形式后，需要在其可能入侵的端口设置保护装置。在弱电系统信号出入端口处设置多级防护装置，这样能够将雷电产生的冲击过电压控制在电器的允许范围之内。电源线路遭遇过电压破坏可能是雷击导致也可能是空间雷电产生感应电压。针对变电站中的低电源线路的侵入波电压可以进行逐级泄流或者四级防雷保护设置以及电源分级保护等进行保护，或者通过防雷插排以及单相直流交流防雷器等措施，在电源进入弱电设备之前，对电源线路进行全面限制入侵波过电压。
5、结语
变电站的设备繁多，耐过电压能力各不相同，为保证变电站安全、可靠地运行必须要进行多方位的防雷保护设计，通过上述措施可以明显减少变电站二次系统遭遇雷电破坏的现象，在变电站运行的过程中还要加强对防雷系统的检测工作，这样才能够提高防雷效果。
参考文献
[1]史辉.试论110kV变电站二次系统防雷设计[J].电源技术应用，2013；274（10）：48-49.
[2]郭强，李建明，田志岗等.采用独立地网的变电站二次系统防雷测试分析[J].四川电力技术，2012；15（2）：67-68.
[3]唐林友.变电站二次系统防雷设计方案[J].广东科技，2013；56（22）：16-17.
[4]姜波，曾少芳，曾继承.关于变电站二次系统防雷的可行性探讨[J].电源技术应用，2012；65（9）：75-76.