摘要：防雷措施是屬于預(yù)防性的措施，在雷害發(fā)生之前人們往往忽視其意義，待事故發(fā)生后才發(fā)現(xiàn)其重要性。故此。本人針對目前變電站設(shè)備中防雷技術(shù)的中存在的問題，提出詳盡的防雷解決方案，以供同行參考。
　　關(guān)鍵詞：保護措施；二次設(shè)備；防雷
　　
　　前言
　　隨著科技的發(fā)展，大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于變電站二次設(shè)備，集成度越高，電路也就越復(fù)雜，元件工作電壓越低，對環(huán)境要求也就越高。一旦有雷電波侵入，容易造成二次設(shè)備損壞，有的甚至使整個系統(tǒng)癱瘓，造成無可挽回的損失。
　　
　　一變電站防雷存在的問題
　　按現(xiàn)有的雷電理論，雷擊從形式上來講，可分為直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩種。直接雷擊會造成建筑物損壞并引起火災(zāi)事故，一般構(gòu)筑物避雷設(shè)施只能保護其本身免受直擊雷損害。感應(yīng)雷擊(主要為雷電的靜電感應(yīng)作用、電磁感應(yīng)作用、放電時產(chǎn)生的強烈電磁脈沖、地電位反擊和雷電波入侵等)引起的過電壓，會沿架空導(dǎo)線、天線、電纜和金屬管線等通道進入用戶設(shè)備，引起設(shè)備的損壞。通常變電站自動化系統(tǒng)都置于建筑物之中，電源線、網(wǎng)絡(luò)線、信號線均鋪設(shè)于電纜溝中，因而遭受直接雷擊的可能性不大，其防護的主要對象是感應(yīng)雷擊。按資料統(tǒng)計，變電站自動化系統(tǒng)雷擊事故主要是由感應(yīng)雷擊造成的。感應(yīng)雷擊對自動化系統(tǒng)的破壞，主要是通過侵入電源線、天饋線、通訊線和信號線甚至從接地網(wǎng)引入而分別損壞控制設(shè)備、儀器儀表、無線通信設(shè)備、計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，影響整個系統(tǒng)的正常運行。
　　
　　二二次設(shè)備的防雷技術(shù)： 
　　二次設(shè)備的防雷措施必須從接地、均壓、屏蔽、限幅、隔離等多個環(huán)節(jié)綜合考慮。
　　2．1接地
　　二次設(shè)備的接地可分為邏輯接地、信號接地、保護接地、防雷接地、屏蔽接地等，但在變電站中，不可能分別為其設(shè)置獨立接地系統(tǒng)，通常只能共用同一接地系統(tǒng)。這時，接地電阻越小越好，按自動化系統(tǒng)接地要求，接地電阻<0．5Q。接地引線的線徑必須足夠，因為雷電引起瞬間電流較大，要求變電站屏柜接地點與接地銅網(wǎng)采用35mm以上銅芯線，且引線長度—般要求不超過1m。
　　2．2均壓
　　為了減少二次系統(tǒng)由一次設(shè)備帶來的感應(yīng)耦合，二次電纜應(yīng)盡可能離開高壓電纜和暫態(tài)強電流的入地點，并盡可能減少平行長度。高壓電纜和避雷針往往是強烈的干擾源，因此，增加二次電纜與其距離，是減少電磁耦合的有效措施。電流互感器回路的A、B、C相線和中性線應(yīng)在同一電纜內(nèi)，盡可能在小范圍內(nèi)達到電磁感應(yīng)平衡；電流和電壓互感器的二次交流回路電纜，從高壓設(shè)備引出至二次設(shè)備安裝處時，應(yīng)盡量靠近接地體，減少進入這些回路的高頻瞬變漏磁通。變電站接地銅帶必須鋪設(shè)成環(huán)狀，并用2根以上的引下線與地網(wǎng)連接，以加速電流均勻擴散，減少可能出現(xiàn)的感應(yīng)過電壓。
　　2．3屏蔽
　　屏蔽的目的是為了保證控制設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作，防止寄生電容耦合干擾，保護設(shè)備及人身的安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害。各種功能的接地既相互聯(lián)系，又相互排斥，瞬時干擾及接觸部分產(chǎn)生電磁波會給信號線帶來輻射噪聲，引起誤碼和存儲器信息丟失，所以要注意信號電路、電源電路、高電平電路、低電平電路的接地應(yīng)各自隔離或屏蔽。
　　控制室應(yīng)盡量利用建筑物鋼筋結(jié)構(gòu)與地網(wǎng)連接，形成一個法拉第籠；控制電纜和信號線應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地；對于既有鎧裝又有屏蔽層的電纜，在室內(nèi)應(yīng)將鎧裝帶與屏蔽層同時接地，而在另一端只將屏蔽層接地；電纜進入控制室內(nèi)前水平埋地10m以上，埋地深度應(yīng)大于0．6m；非屏蔽電纜應(yīng)套金屬管并水平埋地10m以上，鐵管兩端也應(yīng)接地屏蔽；架空音頻電纜的牽引鋼絲兩端應(yīng)進行接地，最大限度地減少引入高電壓的可能性。
　　2．4限幅
　　限幅是在電源和信號回路與接地問安裝防雷器件以限制電壓幅值，起削峰的作用。在正常情況下，防雷器處于高阻狀態(tài)，當(dāng)被保護回路受雷擊或感應(yīng)出現(xiàn)瞬時脈沖電壓時，防雷器立即在納秒級時間內(nèi)導(dǎo)通，將該脈沖電壓短路到大地泄放，從而達到保護連接設(shè)備的目的。但該脈沖電壓流過防雷器后，防雷器又變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，從而不影響設(shè)備正常運行。
　　2．5隔離
　　保護與自動化系統(tǒng)、自動化與通信等接口環(huán)節(jié)都必須有防護措施，抑制傳輸過程中產(chǎn)生的各種干擾，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。電源部分可以是逆變電源或直流電源；對于數(shù)字輸入信號，大部分都采用光電隔離器，也有一些使用脈沖變壓器和運算放大器隔離；對于數(shù)字輸出信號也是主要采用光電隔離器。對于模擬量輸入信號，可采用安裝音頻隔離變壓器、光隔離器等進行隔離。對于計算機網(wǎng)絡(luò)接口，可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)防雷器，距離較遠或不同室之間通信應(yīng)盡可能采用光纖進行傳輸。
　　
　　三自動化系統(tǒng)防雷電過電壓體系設(shè)計
　　自動化系統(tǒng)雷電過電壓保護設(shè)計，應(yīng)根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)設(shè)備安裝的具體情況，確定被保護對象和保護等級，做到統(tǒng)籌規(guī)劃、整體設(shè)計。
　　3．1一般規(guī)定
　　(1)與自動化系統(tǒng)相連的電力電纜、通信纜線應(yīng)采用金屬屏蔽電纜或敷設(shè)在金屬管內(nèi)；
　　(2)應(yīng)注意對電涌保護器SPD的合理設(shè)置，其保護水平應(yīng)小于被保護設(shè)備的耐壓，以達到逐級保護自動化設(shè)備的目的；
　　(3)SPD的接地線應(yīng)盡可能短。
　　3．2SPD的選擇
　　選用SPD時，必須考慮變電站供電電源的不穩(wěn)定等因素，對SPD的標稱導(dǎo)通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參數(shù)，根據(jù)工程的具體情況進行選擇。
　　3．3電源用SPD
　　變電站采用的電源用模塊式SPD，應(yīng)具有劣化指示、損壞告警、遙信、模塊替換、熱容和過流保護等功能，響應(yīng)時間小于30ns。限壓型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻(MOV)或半導(dǎo)體放電管(SAD)等元器件組成。根據(jù)電力系統(tǒng)的特點，對常規(guī)SPD作了改進，綜合利用MOV和氣體放電管的優(yōu)點，解決了MOV漏電流老化、氣體放電管不熄弧等問題，實現(xiàn)全模式保護，適應(yīng)各種接地方式。交流220V電源采用標稱放電電流20kA時殘壓不大于1200V的SPD；直流220V電源采用標稱放電電流10kA時殘壓不大于620V的SPD；直流24V電源采用標稱放電電流10kA時殘壓不大于150V的SPD；直流12V電源采用標稱放電電流5kA時殘壓不大于150V的SPD；直流5V電源采用標稱放電電流5kA時殘壓不大于100V的SPD。
　　3．4數(shù)據(jù)信號用SPD
　　數(shù)據(jù)傳輸用SPD的鉗位電壓應(yīng)滿足自動化設(shè)備信號傳輸速率及帶寬的需要，對雷電響應(yīng)時間應(yīng)在10ns內(nèi)，其接ILl應(yīng)與被保護設(shè)備兼容，因此工程前應(yīng)提供被保護設(shè)備接ILl的詳細資料給SPD廠家。以崗頭站自動化系統(tǒng)為例，同樣是RS一485的串ILl傳輸方式，接口類型既有DB25，也有RJ11，為此我們分別選用了不同接ILl方式的SPD，其標稱放電電流3kA時殘壓不大于150V。
　　3．5GPS用同軸型SPD
　　同軸型SPD插入損耗應(yīng)不大于0．3dB，駐波比不大于1-2，最大輸入功率能滿足發(fā)射機最大輸出功率的要求，安裝與接地方便，具有不同的接頭，標稱放電電流應(yīng)大于5kA。
　　3．6計算機網(wǎng)絡(luò)信號用SPD
　　計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線SPD應(yīng)滿足各類接口設(shè)備傳輸速率的要求，接口應(yīng)與被保護設(shè)備兼容。以石牌站為例，我們選用了標稱放電電流5kA時殘壓不大于25V的SPD。
　　3．7接地的技術(shù)處理
　　(1)設(shè)置均壓環(huán)，采用35mm銅網(wǎng)狀編織線，圍繞房間地面四周，使其形成等電位，防止雷電反擊造成的設(shè)備損壞；
　　(2)對地線系統(tǒng)，在不同接地線之間采用等電位隔離器連接，啟動電壓800V，泄流能力20kA；實施地線優(yōu)化工程；因為“地”浮空的計算機系統(tǒng)抗干擾性能很強，所以可以優(yōu)先考慮“地”浮空系統(tǒng)；
　　(3)屏蔽電纜屏蔽層兩端要接地，對于既有鎧甲又有屏蔽層的電纜應(yīng)將鎧甲與屏蔽層同時接地，而在另一端只將屏蔽層接地，鍍鋅軟管兩端應(yīng)良好接地；
　　(4)安裝雷電環(huán)境在線監(jiān)測儀，準確把握感應(yīng)雷擊次數(shù)。
　　
　　四對二次設(shè)備防雷的幾點體會
　　(1)電源優(yōu)先選用直流電源，計算機和網(wǎng)絡(luò)及等交流電源采用逆變電源。站內(nèi)直流系統(tǒng)的大容量蓄電池組相當(dāng)于
　　一個浪涌吸收器，可以吸收部分通過電源引入的浪涌電壓。
　　(2)信號隔離應(yīng)選用直流220V光電隔離。早期遠動設(shè)備遙信回路多采用直流24V，易受干擾和雷擊損壞，采用220V光電隔離將有效避免干擾和提高耐壓。
　　(3)直流遙測回路是防浪涌的重點。目前自動化系統(tǒng)直流遙測多采用直流5V輸入，元件耐壓水平低，非常容易受損，但在回路上接入一5V穩(wěn)壓電阻，就可起到極好保護作用。
　　
　　五結(jié)束語
　　在電網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的時代，變電站運行設(shè)備的抗干擾、防雷擊過電壓能力是更影響安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的重要因素。自動化系統(tǒng)的防雷措施要根據(jù)實際情況綜合利用，采用任何一種單一的防雷器件都難以保證其安全，應(yīng)“整體防御、綜合治理、多重保護”，采取綜合防護的措施，對癥下藥將各類可能引起雷害的因素排除，才能將雷害減少至最低限。
　　
　　參考文獻：
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