變電站防雷
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變電站防雷范文第1篇
1.大氣過電壓的形式及其危害性
1.1大氣過電壓的形式
1.1.1直擊雷
線路或設備直接受到雷擊，對電氣設備危害極大。架空線路遭雷擊，不僅危害線路本身，而且雷電還會沿導線傳播到發(fā)電廠、變電所、配電所，從而危害發(fā)電廠、變電所、配電所的正常運行，嚴重時還會引起火災、房屋倒塌或損壞電氣設備。
1.1.2感應雷
雷云向其他地方放電之后。云與大地之間的電場消失了，但聚集在建筑物、構筑物頂部或線路上的電荷并不能立刻散去，而是向地面流散或向線路兩端流動，此時建筑物、構筑物的頂部或線路對地面便有很高的電位，形成感應過電壓。它往往會造成屋內(nèi)電線、金屬管道和大型金屬設備放電，引起火災、爆炸，危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成危害。
1.1.3行波
當雷擊架空輸電線路或在輸電線上發(fā)生感應雷時，雷電流以電磁形式沿架空輸電線路侵入發(fā)電廠，擊壞電器設備。由于過電壓行波侵入，而造成的雷害事故幾乎占整個雷害事故的一半左右。
1.2雷電的主要危害
1.2.1雷電放電時產(chǎn)生高溫損壞設備
帶電雷云對地面物體發(fā)生放電時，雷電流可達幾十千安，甚至幾百千安。如此大的電流即使持續(xù)的時間非常短，也能在通道上產(chǎn)生大量的熱，其溫度最高可達幾萬度。顯然，這樣強烈的弧光若與易燃、易爆物質(zhì)相接觸，必然會引起燃燒、爆炸或造成火災。如果廠房的屋頂是可燃的，雷擊時就可能引起火災。
1.2.2雷電放電時產(chǎn)生強烈的機械效應造成廠房或設備損壞
當雷電流通過木材內(nèi)部的纖維縫隙或磚結構的縫隙時，由于產(chǎn)生很高的溫度，會使附近空氣激烈膨脹，水分及其他物質(zhì)迅速分解為氣體而呈現(xiàn)極大的機械力；再加上靜電排斥力的作用，將對地面結構造成嚴重的劈裂，甚至使木柱變?yōu)樗樾?。當雷擊在沒有避雷針的磚制煙囪上時，破壞力尤為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，有許多鋼筋混凝土結構的煙囪在遭受雷擊時曾被打壞過。
1.2.3雷電放電時靜電感應和電磁感應的作用對廠房和設備造成破壞
由于靜電感應產(chǎn)生的電壓可以擊穿數(shù)十厘米的空氣間隙，這對于裝有易燃、易爆物質(zhì)的倉庫來說，無疑是很危險的。此外，由于靜電感應的作用，建筑物的金屬物體之間也可能產(chǎn)生火花放電。
1.2.4雷電放電時會造成人員傷亡
當雷擊大樹時，人在樹下避雨有可能遭到雷擊。當雷擊避雷器時，由于雷電流向四周發(fā)散，若有人在附近地面走動，也可能由于跨步電壓的作用而造成傷亡。
2.變電站的防雷保護措施
2.1裝設避雷針保護整個變電站建筑物以免直接雷擊
避雷針可以防護直擊雷。避雷針可以單獨立桿，也可以利用戶外配電裝置的構架或投光燈的桿塔；但變壓器的門型構架不能用來裝設避雷針，以防止雷擊產(chǎn)生的過電壓對變壓器發(fā)生閃絡放電。
選擇獨立避雷針的安裝地點時，避雷針及其接地裝置與配電裝置之間應保持以下距離。在地上，由獨立避雷針到配電裝置的導電部分之間，以及到變電所電氣設備與構架接地部分之間的空氣隙一般不小于5m。在地下，由獨立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間最近的地中距離一般不小于3m。
2.2裝設架空避雷線及其他避雷裝置作為變電站進出線段的防雷保護
這主要是用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所損壞了主變電所的這一關鍵設備。為此，要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。
35KV電力線路，一般不采用全線裝設架空避雷線的方法來防直擊雷，但為防止變電所附近線路上受到雷擊時雷電沿線路侵入變電所破壞設備，需在變電所進出線l-2km段內(nèi)裝設架空避雷線作為保護，使該段線路免遭直接雷擊。
為使上項保護段以外的線路受雷擊時侵入變電所內(nèi)的過電壓有所限制，一般可在架空避雷線的兩端裝設管型避雷器，其接地電阻≤10歐。
對于電壓35KV、容量3200KVA以下的一般負荷變電所，可采用簡化的進出線段保護接線方式。
2.3裝設閥型避雷器對沿線路侵入變電站的雷電波進行防護
變電所的進出線段雖已采取防雷措施，且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減，但沿線路傳人變電所內(nèi)的部分，其過電壓對內(nèi)設備仍有一定危害。特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。故在變壓器母線上，還應裝設一組閥型避雷器進行保護。
6-10KV變電所中，閥型避雷器與被保護的變壓器間的電氣距離，一般不應大于5m。為使任何運行條件下，變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護，當采用分段母線時，其每段母線上都應裝設閥型避雷器。
2.4低壓側(cè)裝設避雷器
主要用在多雷區(qū)，以防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器的低壓側(cè)中性點不接地時，其中性點可裝設閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，保護間隙。
3.變電站的進線保護
3.1一般變電站的進線保護
除了直擊雷和感應雷外，當線路上受雷擊時，雷電進行波就會沿著線路向變電所襲來。由于線路的絕緣水平較高，侵入變電所的雷電進行波的幅值往往很高，有可能使主變壓器和其他電氣設備發(fā)生絕緣損壞事故。此外，由于變電所和線路直接相連，線路分布廣、長度較長，遭受雷擊的機會也較多，所以對變電所的進線線段必須有完善的保護措施，也是能否保證設備安全運行的關鍵。
對于未沿全線裝設避雷線的35-110KV的線路，為了保證變電所的安全，應在變電所的進線段1-2km長度內(nèi)采用避雷線保護。
當變電所上有了避雷線保護以后，就可防止在變電所附近的線路導線上的落雷。如果雷落在了保護線的首段，雷電波就會沿著線路侵入變電所。如果進線端采用鋼筋混凝土桿木橫擔或磁橫擔等電路，為限制從進線端以外沿導線侵入的雷電波的幅值，應在進線端的首端裝設一組管型避雷器，保護段內(nèi)的桿塔工頻接地電阻不應大于10歐。鋼塔和鋼筋混凝土桿鐵橫擔線路以及全線有避雷線的線路，其進線段的首端可不裝設管型避雷器。
3.2 35KV及以上電纜段的變電所的進線保護
變電所的進、出線以35-100KV都有采用電纜的，既有三芯電纜，也有單芯電纜，其保護線也應不同。在電纜和架空線的連接處，應裝設閥型避雷器保護，其接地必須與電纜的金屬外皮線連接。
當電纜長度不超過50m或根據(jù)經(jīng)驗算法裝設一組避雷器即能滿足保護要求時，可只裝設一組閥型避雷器；當電纜長度超過50m，且斷路器在雨季可能經(jīng)常短路運行，應在電纜末端裝設管型避雷器或閥型避雷器。
此外，靠近電纜段的lkm架空線路上還應架設避雷線保護。
3.3小容量變電所的簡化保護
對于35kV負荷不很重要且容量較小的變電所，采取簡化的防雷保護方式。對絕緣正常的變壓器，絕大部分還是可以保證安全運行的，特別是在雷電不太強烈的地區(qū)，采取簡化的防雷保護方式是可行的。
3.4 6KV到10KV變電所配電裝置的保護
6-10KV變電所的每段母線上和每路架空進、出線上都應裝設避雷器。
架空進線采用雙回路塔桿的，有同時遭到雷擊的可能。在確定避雷器與主變壓器的最大電氣距離時，應按一路考慮，且在雷雨季節(jié)中應避免將其中的一路斷開。
4.結語
綜上所述，只要我們了解了雷電產(chǎn)生的危害，正確、合理地選擇發(fā)電廠和變電所的防雷保護措施及接地保護方式，就能保證電力系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定地運行，盡可能地預防和減小雷電造成的危害?！科]
變電站防雷范文第2篇
【關鍵詞】變電站二次系統(tǒng)防雷電措施
Abstract: with the development of computer integrated automation substation increases rapidly, the lightning to the two system equipment damage is more and more obvious, on the corresponding standard is still not perfect, technology is not mature, to take the necessary lightning protection measures, effectively reduce and avoid the lightning to the substation two system damage.
Keywords:Substation；The two system；Lightning protection；Measures
中圖分類號：TM863
1 引言
電力行業(yè)的科技化從一個側(cè)面反映了國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然需求。越來越多的高新技術被廣泛應用到電力生產(chǎn)中，特別是近幾年來，微機型綜合自動化變電站增加迅猛，業(yè)已成為輸變電系統(tǒng)科技進步的一個顯著特征。但與此同時，由于變電站二次系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡和聯(lián)絡線路復雜，引入雷電的渠道明顯增加，對設備的危害越來越明顯；而且系統(tǒng)化的綜合自動化設備一旦遭受雷電侵害，其損失也相應大大增加。
2 可能引入雷擊的形式與危害
變電站二次系統(tǒng)是變電站內(nèi)保護設備、自動化設備、通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡設備及監(jiān)控系統(tǒng)、交直流電壓系統(tǒng)等各種二次設備的統(tǒng)稱。二次系統(tǒng)集中變電站自動化監(jiān)控管理的重要任務，具有微機監(jiān)控、監(jiān)測、保護、小電流接地選線、故障錄波、低頻減載、四搖遠傳等功能，在電力調(diào)度自動化領域起著舉足輕重的作用。但該系統(tǒng)內(nèi)部連接線路縱橫交錯，當發(fā)生雷擊事件時，附近大地、架空線路和雷雨云放電時直接形成、或者由于靜電及電磁感應形成的沖擊過電壓，極易通過與之相連的電源線路、信號線路或接地系統(tǒng)及各種接口，以傳導、耦合、輻射等方式，侵入自動化系統(tǒng)，從而可能造成極大的雷擊事故。
（1）系統(tǒng)電源線引入雷擊危害。架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，是導致變電所雷害的主要原因，雷擊引起的瞬間高電壓，如果不加遏制，直接由電源線引入自動化系統(tǒng)，會影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高導致工作異常，嚴重時甚至會損害模塊，燒壞自動化系統(tǒng)元器件。
（2）系統(tǒng)信號線引入雷擊危害。信號線是自動化系統(tǒng)與外界實現(xiàn)通信聯(lián)系的主要途徑，這些與外界聯(lián)系的通信線路與機房終端設備相連，如果是架空線路敷設的，遭受雷擊的概率相對還會比較大。變電站接入自動化系統(tǒng)的通信線路一般出線較長，感應雷電通過遠控系統(tǒng)電纜及信號電纜侵入，以很高的電壓直接加在二次設備上，擊毀通信端口或引起設備集成電路芯片損壞。
（3）系統(tǒng)GPS饋線引入雷擊危害。變電站內(nèi)的時鐘同步GPS系統(tǒng)有饋線與設備相連，最容易遭受雷擊，雷電流沿饋線輸入站內(nèi)，直接作用于時鐘同步GPS系統(tǒng)，會損壞系統(tǒng)內(nèi)部設備端口。
（4）接地網(wǎng)不規(guī)范產(chǎn)生危害。由于接地不規(guī)范造成不同接地點之間雷電易形成較高的電位差，產(chǎn)生的電磁干擾會影響自動化系統(tǒng)的運行，同時雷電引起的地電位升高，通過設備的接地線引入自動化系統(tǒng)，此國電也童顏會損壞各種功能模塊。
3 雷電的破壞作用分析
目前，中原油田7個110kV變電站均已進行了綜合自動化改造，其運行仍處在初步進入階段。鑒于雷擊可能對綜合自動化二次系統(tǒng)的危害，我們著手對雷電危害的防治開展了研究，針對變電站二次系統(tǒng)多年的運行及在雷電季節(jié)性的安全隱患分析，制定出相應的防范措施。
從近些年變電站二次系統(tǒng)雷擊事故統(tǒng)計可以看出：網(wǎng)絡接口設備、計算機控制端口、CPU控制模塊、數(shù)據(jù)采集、通信接口電路以及UPS電源被累計損壞的事故發(fā)生頻次較高，表明計算機、控制端口及網(wǎng)絡設備的接口是雷電浪涌侵入的薄弱環(huán)節(jié)。
據(jù)不完全統(tǒng)計，雷擊造成變電站二次系統(tǒng)損壞的事件占28.1%；其中造成后臺機損壞的有50.5%、造成遠動遙控設備損壞的有32.8%、造成通信設備損壞的有28.6%；由電網(wǎng)系統(tǒng)線路引入雷擊的事件占46.3%、由直流電源線路引入雷擊的事件占27.6%、由載波饋線和微波饋線引入雷擊的事件分別占25.9%和23.8%。由此可見，必須對變電站綜合自動化二次系統(tǒng)進行有效的防雷擊防護。
4 防治雷電侵害措施分析
雷電危害可能以不同的形式體現(xiàn)，例如：雷擊中心通道的溫度可達3000度以上，產(chǎn)生的熱效應破壞作用可鋼鐵等金屬融化；雷擊通道因溫度高使氣體快速膨脹，產(chǎn)生的沖擊波破壞作用類似炸彈，其強大的沖擊波，可造成人員傷害，能夠震碎附近門窗玻璃等；動力效應的破壞作用也不容忽視，雷擊時強大的雷電流流過導體時，導體之間就會產(chǎn)生強大的電磁力作用；還有雷擊周圍產(chǎn)生強大的電磁場形成感應雷電，可能直接損壞附近的設備，可能使處在該電磁場內(nèi)的導體感應到很高的過電壓而受到侵害；再有就是雷擊引起的高電壓反擊，會給附近的人、畜和設備造成危害等等。
變電站防范雷擊侵害主要應從三個方面入手，一是防雷電反擊,二是防感應雷,三就是防直擊雷?？疾祀娏π袠I(yè)雷電防治的現(xiàn)狀來看，還沒有針對變電站綜合自動化二次系統(tǒng)防雷擊的相關標準規(guī)范，但在實際的維護管理工作中，各電力生產(chǎn)單位已結合實際，相應采取了很多辦法和措施，取得了一定的效果。經(jīng)過技術研究和實際應用，我們在工作中也積累了一些可行性經(jīng)驗。
（1）針對微機保護的防干擾屏蔽措施：變電站的微機保護容易受到電磁干擾，被測信號受電磁感應會產(chǎn)生疊加的串模干擾，受靜電感應和地電位差異的影響，信號線任一輸入端與地之間會產(chǎn)生疊加的共模干擾。我們采取屏蔽和接地相結合，將所有屏蔽電纜分屏屏蔽的辦法，用截面積>2.5mm2多股銅芯軟線作為接地線，分別與匯流接地母排連接，匯流接地母排與屏體絕緣，并采用單芯屏蔽電纜（>95mm2）與室外接地體做一點連接。
（2）針對變電所出線設備至第一桿塔之間距離較大的問題，考慮如允許將桿塔上的避雷線引至變電所的構架上，這段導線將受到保護，比用避雷針保護經(jīng)濟。由于避雷線兩端的分流作用，當雷擊時，要比避雷針引起的電位升高小一些。因此，110kV及以上的配電裝置，我們將線路避雷線引接至出線門型構架上，但應注意的是，其土壤電阻率大于1000Ω·m的地區(qū)，應裝設集中接地裝置。
（3）針對感應雷的防護措施是建立良好的接地和布線系統(tǒng)，按供電線路，電源線、信號線、通信線、饋線的情況，合理安裝相應避雷器并采取屏蔽措施，對雷云發(fā)生自閃、云際閃、云地閃時，產(chǎn)生的雷電脈沖起限制作用，從而保護建筑物內(nèi)人員及各種電氣設備的安全。
（4）其他針對弱電設備的措施有以下幾個方面：采用多分支接地引下線，使通過接地引下線的雷電流大大減小；改善屏蔽，如采用特殊的平布材料或雙層屏蔽；改進泄流系統(tǒng)，減小引下線對弱電設備的感應并使原有的屏蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用；除電源入口處裝設壓敏電阻等限制過壓的裝置外，在信號線接入處使用光電耦合元件或設置具有適當參數(shù)的限壓裝置；所有進出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層共用一個接地網(wǎng)；在控制室及通訊室內(nèi)敷設等電位，所有電氣設備的外殼均與等電位匯流排連接。
變電站防雷范文第3篇
關鍵詞 變電站；二次系統(tǒng)；防雷；設計；安全性
中圖分類號TM63 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）112-0031-02
電力設備自動化改造帶動綜合自動化變電站的數(shù)量不斷增加，雷電對弱電設備的危害越發(fā)嚴重，其中，變電站二次系統(tǒng)遭遇雷擊的情況尤為突出。變電站屬于二級防雷建筑物，站內(nèi)帶有強電，當線路受到雷擊時，會產(chǎn)生上萬伏的過電壓和過電流，并產(chǎn)生強大的交變電磁場，導致建筑物內(nèi)部設備損壞。改進變電站二次系統(tǒng)的防雷設計，可以大大提高電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。下面，先分析自然雷電對變電站二次系統(tǒng)帶來的危害性。
1 雷電對變電站二次系統(tǒng)的危害分析
一般來說，雷電危害變電站二次系統(tǒng)的途徑主要有配電線路、通信線路、雷擊電磁場、地反擊四種。
在遭遇雷擊時，配電線路可能產(chǎn)生過電壓，過電壓直接傳到弱電設備，造成弱電設備損壞。根據(jù)配電線路上過電壓產(chǎn)生的原因和造成的危害。一般情況下，雷擊入侵配電線路的途徑有六種：1）架空配電線路被雷電直接擊中；2）架空配電線路受到感應雷擊；3）埋在地下或位于地纜溝內(nèi)的配電線路受到感應雷擊；4）室內(nèi)配電線路彼此感應產(chǎn)生過電流；5）室內(nèi)配電線路與避雷引下線的電磁場發(fā)生感應而形成雷電流；6）室內(nèi)配電線路與發(fā)生在室外不遠處的落雷產(chǎn)生感應電流。
通信線路感應雷電后，雷電直接傳到設備,造成設備損壞。雷電電磁場對變電站二次系統(tǒng)的侵害是指，當建筑物及其臨近點產(chǎn)生雷擊時，會使建筑物內(nèi)形成蘊含著較高能量的交變電磁場，位于交變電磁場內(nèi)的儀器設施很可能被磁場的能量所破壞。雷擊入侵通信線路的途徑也有6種：1）戶外架空設置的通信線路被雷電直接擊中；2）戶外架空設置的通信線路同附近的雷擊發(fā)生感應；3）戶外地下通信線路在雷擊時產(chǎn)生感應電流；4）室內(nèi)通信線路與避雷引下線的電磁場發(fā)生感應后形成雷電流；5）室內(nèi)通信線路與發(fā)生在室外不遠處的落雷產(chǎn)生感應電流；6）室內(nèi)線路排列過于緊密而導致彼此感應。
地反擊：
雷擊會導致地電位升高，升高的電位可以經(jīng)地線導向設備，若設備有外接線位于低電位，就會產(chǎn)生足以破壞設備的電位差；反之，若設備未連接外接線或線路處于隔斷狀態(tài)，就不會產(chǎn)生電位差，設備也不會受損。當接地裝置不符合要求是就可能會產(chǎn)生地反擊，導致同一設備或統(tǒng)一系統(tǒng)連接到互相沒有直接電氣連接的地網(wǎng)。在遭遇雷擊時，各地網(wǎng)之間存在高電位差，破壞二次系統(tǒng)設備。
2變電站二次系統(tǒng)的防雷設計
2.1防雷設計的指導思想
無論變電站二次系統(tǒng)遭遇雷擊損壞的途徑是什么，防雷設計的原則都是講雷電以盡可以短的路徑和盡可能短的時間泄放到大地，使雷擊波及的范圍最小化，盡可能地減小受牽連設備各部位的電位差，并縮短影響時間。
2.2電源部分的設計
首先，兩路變電站要使用交流電，分別配備一個第一級電涌保護器，通常采用FLT PLUS CTRL-1.5/I、相-地、零-地保護器各1只，共計4只。第一級電涌保護器的泄放雷電能力可以達到50kA，并對工頻續(xù)流和后續(xù)雷電流有滅弧功能。如果同二級電涌保護器搭配使用，那么二級輸出端的殘余電壓能降至900伏，從而將雷電過電壓壓制在可以承受的范圍內(nèi)。
其次，高頻的開關電源交流兩路進線和通信電源的交流進線，分別配備交流三級防雷組塊，使額定工作電壓的范圍更寬一些。
再次，對主控室內(nèi)合閘母線、外設開關合閘電源線、10kV高壓開關室防護設施等配備直流一、二級的避雷器，并在主控室的正母線和負母線之間引入兩個10kV的保護設備。
2.3信號線路
從信號線路設計上來避免變電站二次系統(tǒng)遭遇雷擊侵害，主要包括5個方面：1）載波線防雷，避免載波線路感應雷電進入機房；2）通信線防雷，防止雷擊過電壓經(jīng)通信線路導入設備，產(chǎn)生破壞；3）天饋線防雷，防止其將室外雷擊導入設備；4）設備間通信線路防雷，防止雷害所致的通信端口和集成電路芯片損壞。
2.4接地、屏蔽系統(tǒng)
對變電站二次系統(tǒng)來說，按要求執(zhí)行變電站設施的接地、屏蔽操作，是增強防雷能力最直接有效的手段。首先，將變電站相關二次系統(tǒng)和設備統(tǒng)一連接到主地網(wǎng)，接地電阻電阻越小，設備抗干擾的能力就越強，通常接地網(wǎng)的接地電阻不超過0.5Ω。其次，主控室接地網(wǎng)的銅排粗細要滿足一定的規(guī)格，其截面積應保持100mm2以上，銅牌之間采用多股絕緣銅導線連接。第三，高壓開關場及高壓開關柜的接地網(wǎng)布局應盡量保持一致，高壓開關柜及主控室的接地網(wǎng)布局也要盡量一致，并保證接地網(wǎng)與高壓開關柜之間相互絕緣，此外，選擇接地點時要注意，使其遠離避雷器接地點15米以上，以改善接地網(wǎng)電位分布。第四，各接地網(wǎng)都應包括以下二次設備，二次設備盤柜和端子箱應直接接地。
2.5溫度檢測系統(tǒng)設計，加裝電涌保護器
變電站所有設備中，變壓器是最重要的設備，為了讓變電器平穩(wěn)的運行工作，就需要在變電站二次系統(tǒng)中增加溫度檢測系統(tǒng)模塊，對變壓器的溫度進行檢測。如若變壓器產(chǎn)生了較高的溫度，那么溫度檢測系統(tǒng)中的警鈴以及降溫風扇就會工作，實現(xiàn)變壓器的自動化報警行為以及自動化降溫行為。在發(fā)送雷擊時，會在回路中形成高強度的感應電壓，進而損壞回路中的設備。為了避免回路中的裝置得到損壞，可以在溫度傳感器位置安放電涌保護器，加強對回路裝置的保護。
2.6二次系統(tǒng)防雷設備的選擇
當前，防雷設備的選擇主要參照我國的《建筑防雷設計規(guī)范》、IEC防雷專業(yè)委員會的系列標準等。在防雷設備選擇上，要遵循低殘壓、全保護、熱備份的原則，壓制雷電壓，對二次系統(tǒng)中的各線、各線-地進行全面保護，提高防雷器的保護功能。
3結論
當變電站二次系統(tǒng)發(fā)生雷害時，維修人員不得不進行頻繁搶修，期間還可能發(fā)生高壓跳閘、一次線路運行監(jiān)控中斷等情況，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，同時妨礙用電企業(yè)的正常生產(chǎn)工作。分析二次系統(tǒng)遭遇雷害的途徑和原因，在其設計時即進行預防，采取綜合保護措施，最大限度地消除雷害干擾，從而減小雷害造成的損失。
參考文獻
[1]王鵬.變電站二次系統(tǒng)防雷保護[J].科技風，2013(2).
[2]仇煒，李景祿，馬福.變電站二次系統(tǒng)防雷措施的探討[J].電瓷避雷器，2009(2).
變電站防雷范文第4篇
【關鍵詞】變電站；防雷；措施；浪涌保護器；仿真分析
雷擊是嚴重的自然災害，由雷電產(chǎn)生的沖擊波強烈，破壞力極大，造成的損失相當嚴重。隨著我國電力建設的發(fā)展，變電站的規(guī)模越來越大，受雷擊破壞的概率也大大提高，且目前電力系統(tǒng)變電站采用了更多的電子及微電子設備，這些元件的抗干擾能力明顯減弱，對雷電暫態(tài)干擾更具有明顯的敏感性和脆弱性。因此，變電站的防雷保護迫在眉睫。現(xiàn)就變電站防雷保護的不足以及變電站電源系統(tǒng)的防雷措施進行探討。
1、變電站防雷中存在的不足
變電所及發(fā)電廠在高壓系統(tǒng)防雷電方面，防護的措施還比較全面，例如：對于直擊雷有避雷針防護措施；對于110kV以上的高壓線路，實施架空地線防護；對于35kV高壓線路，實施進線段防護；對于10kV高壓，實施出線線路避雷器防護；對于發(fā)電機出口處的防護，實施防雷電容器防護。可是，相對于400V低壓系統(tǒng)來講，其防雷措施尚不到位，仍有一些問題，致使雷電可以沿著低壓電源系統(tǒng)侵入至二次弱電設備。
因為很多的所用變壓器低壓側(cè)沒有安裝避雷器，防雷措施不夠完善，因而過電壓就會對變電所及發(fā)電廠的全部低壓弱電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。低壓電源系統(tǒng)形成強電流浪涌，或者雷電過電壓，傳輸至主機系統(tǒng)過電壓可能有千伏，甚至更高。對于變電站的低壓弱電設備處沒有完善的防護過電壓措施，就不能有效地抑制雷電過電壓，從而就可能擊穿低壓弱電系統(tǒng)絕緣薄弱處。通常弱點設備為較薄弱位置，一些計算機監(jiān)控或主機保護系統(tǒng)等容易被擊穿或者燒壞。
2、變電站電源系統(tǒng)防雷措施
2.1 裝設避雷器至變壓器低壓側(cè)
對于400V變電站低壓側(cè)，需要安裝避雷器，以對雷電波入侵產(chǎn)生的過電壓實施抑制?；诒Ｕ显O備運行安全考慮，實施加裝避雷器時，特別要注意避雷器的殘壓，需將侵入波的斜率限制在安全值中。全部的設備至避雷器電氣距離不能超出保護范圍，對于主變壓器來講，避雷器和變壓器間最大安全距離是：
,
式中：
Up―變壓器最大的沖擊電壓值;
a―雷電波斜率;
Ur―避雷器殘壓;
Cr―變壓器入口電容;
v―雷電波速度;
C0―避雷器至變壓器電容。
上式僅適用于一路進線變電站，如果變電站具有兩路以上的進線，則將一路從另外幾路分流出來，那么公式就為：
其中k1＞1，而且回路數(shù)增加，隨之增大。但是，對于同桿架設的雙回線有同時受雷擊的可能，所以在決定取值時該回線只按一路考慮。如果避雷器至主變壓器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近再增裝1組避雷器才能保護主設備的安全。
2.2電源入口端安裝浪涌保護器
因為雷電波的能量很大，具有瞬間高峰值等特性，所以要在電源進線處安裝浪涌保護器，以對整個裝置實施保護。在經(jīng)過浪涌保護器以后，雷電信號還有一些高頻的分量及高的能量，會危害到電源系統(tǒng)；所以，需要運用LC低通濾波器實施濾波，并且加裝壓敏電阻（MOV），以充分吸收雷電的能量。MOV非線性比較好，能夠把電壓鉗位至安全值內(nèi)。它的防雷保護裝置（SPD）原理如圖1所示。
變電站雷電干擾頻率通常是1MHz，主要是在100kHz至10MHz頻率內(nèi)分布。基于保證電子設備考慮，需要把該高頻分量進行濾去。依據(jù)公式，正確采用電容C及電感L參數(shù)值。
2.3仿真分析
ATP（Alternative Transient Program）系統(tǒng)，為當前電磁暫態(tài)分析程序（EMTP）使用最廣的一個系統(tǒng)。ATP優(yōu)點很多，如運算結果精確、分析功能多等，可以實現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)仿真分析。所以，文中采用ATP仿真軟件，實施防雷效果仿真，其仿真模型如圖2所示。
在圖2模型中，雷電壓波形設置成1.2/50μs及10kV，氧化鋅壓敏電阻設置成DNR20。經(jīng)過反復的仿真分析，電感取值為0.05mH，電容取值為50μF。
由此可知，在經(jīng)過防雷裝置抑制之后，雷電波的電壓峰值已經(jīng)降低為初始峰值的一半左右，說明該裝置可以有效防止雷電波侵入變電站的弱電電源系統(tǒng)。
3、電源多級防護的級間配合研究
針對耐壓水平低、電源質(zhì)量要求高的弱點設備，實施單個元件的保護裝置的殘壓較高，能夠通過實施兩級或多級的保護設計保護裝置，以實現(xiàn)低殘壓水平，各級之間互相配合，發(fā)揮出各級器件優(yōu)點，體現(xiàn)出整體性能優(yōu)越的效果。
此配合的主要原則主要有2個：一是通過靜態(tài)伏安特性實施配合，除了導線外，沒有任何的附加去耦元件，可以適用限壓型SPD,當然這種配合對距離有一定的限制，如果SPD間線路距離足夠大時，可以通過線路自然電感發(fā)揮出阻滯作用，達到級間通流配合的目的;二是如果SPD距離比較有限，就要采取去耦元件實施配合。
電路模型使用ATP計算軟件，通過簡化的電路模型如圖3所示。雷電流取值為10/350μs，100kA。
3.1 L-L組合時級間距離對兩級SPD的影響
根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，能夠分析出前后二級MOV性能參數(shù)相當時的情況。
（1）前級MOV承受的雷電流能量比較多，而后級承受的能量相對就少了許多。
（2）隨著級間距離不斷增加，第一級浪涌保護器吸收的雷電流能量增加，而第二級浪涌保護器吸收的雷電流減少。
（3）隨著級間距離不斷增加，第二級浪涌保護器兩端的殘壓值不斷減少，這對保護后面負載設備比較有利。
3.2 H-L組合時級間距離對兩級SPD的影響
根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，能構分析出當前后二級MOV的配置時，前級比后級通流容量高時的情況。
（1）兩級之間距離較小時，通常為后級MOV立即導通，而且伴隨級間距離增大，前級導通，且吸收大部分的雷電流能量。
（2）當級間距離不大于10m，第二級浪涌保護器的殘壓比它的保護水平要大，而且伴隨級間距離增大，第二級浪涌保護器的殘壓減小。
3.3 L-H組合時級間距離對兩級SPD的影響
根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，能夠分析出當前后二級MOV的配置時，后級比前級通流容量高時的情況。
（1）伴隨級間距離增大，雷電流被第二級浪涌保護器吸收較少，大多的雷電流被第一級浪涌保護器吸收。
（2）伴隨級間距離增大，第二級浪涌保護器的殘壓減小很快。
（3）當沒有起到較理想能量配合效果時，后級MOV通過雷電流較小，或者不動作。
4、結語
總之，變電站的防雷保護是一項長期的研究探索工作，由于雷擊發(fā)生情況的多變性和涉及外在因素較多，因此，必須根據(jù)現(xiàn)場情況做詳細的分析，區(qū)分每種技術措施的針對性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段。相信隨著科學的發(fā)展，針對變電站的防雷研究將會更加豐富。
參考文獻
變電站防雷范文第5篇
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
1 變電站二次系統(tǒng)現(xiàn)狀
變電站二次系統(tǒng)指變電站內(nèi)保護設備、自動化設備、通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡設備及監(jiān)控系統(tǒng)、交直流電源系統(tǒng)等各種二次設備的總稱。二次系統(tǒng)集中變電站自動化監(jiān)控管理的重要設備,具有微機監(jiān)測、監(jiān)控、保護、小電流接地選線、故障錄波、低頻減載、“四遙”遠傳等功能，在電力調(diào)度自動化領域起著舉足輕重的作用。但該系統(tǒng)內(nèi)部連接線路縱橫交錯,當雷擊附近大地、架空線路和雷雨云放電時直接形成的,或者由于靜電及電磁感應形成的沖擊過電壓,極易通過與之相連的電源線路、信號線路或接地系統(tǒng),通過各種接口,以傳導、耦合、輻射等方式,侵入自動化系統(tǒng),從而可能造成極大的雷擊事故。目前, 揭陽地區(qū)大部分的110kV和220kV變電站均實現(xiàn)了無人值班，然而有部分無人值班的變電站的站內(nèi)自動化設備沒有采取相關的二次防雷防護措施，具體包括：
（1）站內(nèi)低壓配電總電源；
（2）站內(nèi)開關電源（AC/DC設備)；
（3）測控屏、保護屏、公用屏、遠動屏、監(jiān)控主機等用電設備前端；
（4）接入綜合自動化系統(tǒng)的各端口（RS232、RS485、CAN口)，該部分最容易因感應雷造成設備功能板損壞；
（5）進入室內(nèi)的時鐘同步系統(tǒng)GPS饋線。當雷雨季節(jié)來臨的時候,極易造成保護、測控及電源模塊的損壞,因此需對上述110kV無人值班變電站進行二次系統(tǒng)防雷改造,進一步提高變電站綜合自動化系統(tǒng)的可靠性，最大限度地減少因雷擊造成的損失。
2雷擊的途徑
2.1電源線引入雷電
雷電引起的瞬時高電壓,如果不加遏制,直接由電源線引入自動化系統(tǒng),會影響其電源模塊正常工作,使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常,嚴重時甚至會損壞模塊,燒壞元器件。
2.2信號線引入雷電
信號線是自動化系統(tǒng)與外界實現(xiàn)通信聯(lián)系的主要途徑,這些與外聯(lián)系的通信線路與機房終端設備相接,如果是架空敷設的,遭受雷擊的概率比較大。變電站接入自動化系統(tǒng)的通信線路主要有:載波線、RS232、RS485信號控制線、CAN網(wǎng)電纜連接到后臺監(jiān)控主機、RS422連接到10kV饋線保護測控裝置、電話撥號音頻與MODEM相連接線,這些通信電纜出線較長, 應雷電通過遠控系統(tǒng)電纜及信號電纜侵入,以很高的電壓直接加在二次設備上,擊毀通信端口或引起設備集成電路芯片損壞。 2.3GPS饋線引入雷電
站內(nèi)的時鐘同步GPS系統(tǒng)有饋線與設備相連,最容易遭受雷擊,雷電流直接沿饋線輸入站內(nèi),直接作用于時鐘同步GPS系統(tǒng),會損壞系統(tǒng)內(nèi)部設備端口。
2.4接地不規(guī)范
由于接地不規(guī)范,不同接地點之間雷電時易形成較高的電位差,產(chǎn)生的電磁干擾會影響自動化系統(tǒng)的運行;同時,雷電引起的地電位升高,通過設備的接地線引入自動化系統(tǒng),此過電壓同樣會損壞各種功能模塊。
3變電站雷擊解決措施
變電站遭受的雷擊是下行雷， 主要來自兩個方面：一是雷直擊在變電站的電氣設備上；二是架空線路的感應雷過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。因此，直擊雷和雷電波對變電站進線及變壓器的破壞的防護十分重要，所以本文就以這兩種雷擊的防護措施加以闡述。
對于直擊雷主要是采用避雷針、避雷器、避雷線和避雷網(wǎng)作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速而安全的把雷電流引入大地。選擇以避雷針做接閃器時要選擇限流接閃器，其在接閃的過程中可初步對雷電流的峰值和陡度進行抑制達到限制流入大地的雷電流幅值的作用，盡量減少雷電反擊和感應電磁脈沖的量級。
對于感應雷則需要從整體和系統(tǒng)建立起三維的防護體系，主要包括以下幾個方面。
3.1 電源的防護
因綜合自動化裝置的電源均取自變電站內(nèi)10kV/380 V 所內(nèi)變壓器，且經(jīng)驗證明變電站內(nèi)60% 的累積事故均為電源系統(tǒng)防雷措施不完善造成的，故對綜合自動化裝置的防雷，電源系統(tǒng)防護應放于首位。參照G B50057.94《建筑物防雷設計規(guī)范》2000 年版、IEC 1312-1 及GB 50343-2004 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》對雷電引起電磁場脈沖的防護，對建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)設備的雷電電磁脈沖的防護等級的要求，將變電站綜合自動化系統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)中采用3 ～4 級電涌保護器進行保護。
級電源保護：由于自動監(jiān)控系統(tǒng)的控制電源及采集機構的需要，必須將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，因此直流電源的安全穩(wěn)定是控制及采集機構安全穩(wěn)定的基礎，為防止雷電電磁脈沖對直流電源造成損害，我們在整流電源側(cè)以及各控制裝置及采集機構前加安KJRA 系列電源型電涌保護器，進而從根本上解決雷擊對直流系統(tǒng)的損害。
通過逐級的防護，可以將雷電流最大限度的控制在自動化裝置允許的耐受范圍之內(nèi)，以確保設備穩(wěn)定運行。
3.2 通信系統(tǒng)的防護
變電站二次自動化設備中包括很多網(wǎng)絡設備如網(wǎng)卡，調(diào)制解調(diào)器等。這些設備通過網(wǎng)線和電話線同局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)相連。所以應該在其通信線路兩端加裝信號電涌保護器，包括保護電話線的音頻電涌保護器和保護網(wǎng)絡連接設備的RJ45 型電涌保護器，以及在通信設備電源處加設電涌保護器。并針對雷電電磁脈沖產(chǎn)生的地電位反擊而安裝等電位連接器，這樣能夠針對變電站中的網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)就有了一個比較全面的保護。
3.3 信號采集及控制線路的防護
在監(jiān)控系統(tǒng)中，不可避免的要有采樣信號和控制信號的傳遞，在變電站二次自動化設備中也是如此，在現(xiàn)有的使用二次自動化設備的變電站中絕大多數(shù)是使用串口進行信號傳輸?shù)?，同時通過并口連接打印設備。這就需要我們就計算機的串口和并口兩種信號傳遞端口進行保護，在兩種端口前端加設DB9 和DB25 兩種電涌保護器。在信號采集和控制的執(zhí)行機構前增加控制信號電涌保護器，并且針對雷電電磁脈沖產(chǎn)生的地電位反擊而安裝等電位連接器，這樣能夠比較完善的保護信號采集及控制線路。
3.4 計量及保護系統(tǒng)的防護
在二次自動化設備中，信號顯示、功率計算、異常監(jiān)測和線路保護的判斷依據(jù)都是由變電站的電流互感器和電壓互感器采樣進入的，雷電電磁脈沖很容易從這兩種設備侵入二次自動化監(jiān)控系統(tǒng)造成對電子設備的損壞，甚至造成系統(tǒng)的癱瘓，所以對電流互感器和電壓互感器后端的電子設備的保護是至關重要的。為了提高防護質(zhì)量，應該同電源防護一樣進行分級防護，一級防護：在電流互感器或電壓互感器的低壓側(cè)安裝電流、電壓互感器型電涌保護器；二級防護：在電流互感器或電壓互感器線路進入控制配電柜處安裝電流、電壓互感器型電涌保護器。如此，經(jīng)過雙層保護，使從互感器竄入的雷電流基本能夠控制在線路能夠承受的額度之內(nèi)，從而保證了整個系統(tǒng)的正常運行。
3.5 溫度檢測系統(tǒng)的防護
對于變電站來說，變壓器是整個系統(tǒng)的核心，所有的監(jiān)視設備和保護設備都是為了使之正常、穩(wěn)定的運行而設立的，檢測變壓器異常的最直接方法就是檢測變壓器的溫度，因此，很多的變電站二次綜合自動化系統(tǒng)都加入了變壓器溫度檢測的部分。其原理是利用溫度傳感器和溫度控制器組成溫度檢測回路，并將溫度傳感器置于變壓器上，當變壓器溫度過高時，由溫度控制器、降溫風扇和警鈴組成的報警降溫回路接通，對變壓器進行降溫，同時報警。
當發(fā)生雷擊時，會在溫度檢測和報警回路中產(chǎn)生極高的感應電壓，燒毀回路中設備。為了保護溫度檢測和報警回路，應該在溫度傳感器和溫度控制器處安裝電涌保護器，對溫度傳感器和溫度控制器進行保護，保證變壓器的正常運行。
