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摘要：变电站的危害有很多种，但是雷电一直是影响变电站安全运行的重要危害。随着变电站数字化改造与建设，做好变电站二次系统的防雷保护显得更加重要。本文就变电站二次系统的构成特点，揭示了雷电危害与二次系统之间的关系。在此基础上对雷电危害的主要形式进行了归纳和总结，最后提出变电站二次系统防雷保护的具体技术防护措施。
关键词：变电站防雷；防雷保护；措施
中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）12-0274-01
随着电力体制改革的推进，数字化变电站的建设不断深入发展，综合自动化变电站不断增多，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。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。
一、雷电放电对变电站二次系统的主要危害
变电站都是经过二次融合再次供电的，也叫二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。
由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式主要包括以下几个：
有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。
（一）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。
（二）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象—静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。
（三）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。
（四）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。
二、集中措施
主要用对的集中措施表现在以下几个步骤：
弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。
（一）接地与均压
接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脈冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。
（二）屏蔽
屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。
（三）分流与隔离
分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。
三、结语
在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。并且，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。
电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。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。
由于变电站微机保护设备种类繁多，它们的耐过压能力也各有差别，系统遭受雷击危害机率大大增加。通过采取上述措施，变电站二次控制系统遭雷击现象明显减少，但不能完全根除，只能不断采取防范，将雷害事故和干扰减少到最低程度。
关键词：变电站防雷；防雷保护；措施
中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）12-0274-01
随着电力体制改革的推进，数字化变电站的建设不断深入发展，综合自动化变电站不断增多，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。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。
一、雷电放电对变电站二次系统的主要危害
变电站都是经过二次融合再次供电的，也叫二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。
由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式主要包括以下几个：
有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。
（一）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。
（二）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象—静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。
（三）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。
（四）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。
二、集中措施
主要用对的集中措施表现在以下几个步骤：
弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。
（一）接地与均压
接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脈冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。
（二）屏蔽
屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。
（三）分流与隔离
分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。
三、结语
在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。并且，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。
电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。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。
由于变电站微机保护设备种类繁多，它们的耐过压能力也各有差别，系统遭受雷击危害机率大大增加。通过采取上述措施，变电站二次控制系统遭雷击现象明显减少，但不能完全根除，只能不断采取防范，将雷害事故和干扰减少到最低程度。