变电站综自系统防雷保护问题及措施探讨

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1、变电站综自系统防雷保护问题及措施探讨变电站综自系统防雷保护问题及措施探讨王攀苏健王海（国网山东禹城市供电公司）摘要：变电站综自系统是电力系统的重要组成部分，随着电力系统自动化、智能化的高速发展，雷电对变电站综自系统设备的危害越发突出，由于其耐雷水平低，雷电波的入侵容易导致变电站综自系统的损坏，从而对电力系统的正常运行带来极大危害。关键词：变电站练自系统；防雷；问题；措施一、雷击对变电站的入侵途径及方式雷电从形式上可分为直击雷、传导雷和感应雷。雷击对电力系统的危害是非常巨大的，下面以雷电三种形式对电力系统的危害进行详细说明。1.1直击

2、雷引起的反击过电压当雷电直击变电站独立避雷针或线路遭受雷击后，雷电流会经避雷针或线路上的避雷线流人接地网，如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好时，在强大的雷电流作用下，会使接地网的局部电位显著抬高，并由此导致电地位对设备反击而损坏设备。从安全及运行稳定等角度来考虑，电气设备必须接地，如果雷击时，设备的接地线路为高电位，而设备的某处因某种原因为低电位，则地线对设备上该点的电位差全部由设备承受，这实际上是地线对设备某点的过电压，该过电压也是轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。这里必须说明的是，地反击是设备接地线对设备某点的

3、电位差，如果，设备不存在低电位点则不存在电位差，单是地线高电位只能说是“水涨船高”，没有电位差也就没有过电压，当然设备也就不会损坏。单独的一台设备与外部没有任何导体连接时为高阻状态，此时，设备接地线为高电位，也不会存在电位差。一般来讲设备接地线高电位对设备外接的配电线路、通信线等有电位差。对于电力系统来讲，因采用共用接地方式，不存在地与地之间反击，但地线对电源线、通信线之间是存在反击的。1.2感应雷引起的过电压感应雷是指雷击产生的感应电磁场，该电磁场通往综自设备的各种线路感应到过电压，该过电压直接传到设备，该电磁场也可使设备内的Po

4、wer板上的线路或器件感应到过电压，使设备损坏。实验表明，设备（包括设备近距离的连接线）处在2.4GS的电磁场中吋设备会永久性损坏，设备处在0.07GS的电磁场中吋设备会产生误动作。因此,雷电电磁场的危害最终还是使设备及线路感应到过电压。对于电力系统来讲，电力建筑物内的钢筋（当作引下线用）、变电站电缆沟内进出高压开关场的各种线路都是雷电电磁场的产生源。特别是通信线路由于变电站的通信电缆出线较长，感应雷电通过通信线路侵入，以很高的电压直接加在二次设备上，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲，Rj45网线、G

5、PS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。1.3配电线路引入的雷电过电压雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线，再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，进入低压出线，途中经过了线路避雷器，母线避雷器等多级削峰，再经过变压器低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很人，虽然雷电波在经过上述避雷器后，人部分能量得以消除,但仍有部分雷电波以幅值相对很高且作用吋间很短的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线，加到变电站内所有的380V交流冋路中。二、变电站综自系统防雷措施0前，电子设备的防雷手段主要采用

6、分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护等方法。2.1分流利用避雷针、避雷带或避雷网等将雷电流沿引下线安全地泄放流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。2.2屏蔽屏蔽就是把雷电电磁脉冲从空间感应入侵的通道加以阻断，利用屏蔽材料阻止或减少电磁能量在空间传输造成的干扰。变电站的二次设备中，大量采用半导体器件和集成电路，这些电子和微电子器件在较高电压下十分脆弱。故采用屏蔽的方式阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播，保证电子设备的正常和安全运行加强变电站的电磁屏蔽，防止雷电活动吋产生的静电干扰和雷电放吋造成的磁场干扰对变电站综自系统的影响。2.3等电

7、位连接在变电站综自系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统，采用接地和等电位连接方式。所奋引入和引出被保护空间的电源线和通信线路，或艽他导体都要进行等电位连接，依据IEC51312-1说明，等电位连接的0的，在于减小保护区间内各金属部件和各系统之间的电位差。因此变电站综自系统应接入变电站等电位地网中。2.4通过防雷器接地接地防雷器又称电涌保护器（SPD）是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。防雷器的作用就是在最短吋间（纳秒级）内将被保护电路连入等电位系统中，使设备各端口

8、等电位。同时将电路上的雷电电流引入大地，降低设备各接口端的电位差，达到保设备的0的。电涌保护器典型原理如图1所示。当过电压出现时，瞬变电压抑制二极管（TVS）作为速度最快的元件首先动作，开始泄放电流，并将输出钳位在其截止电压上，冇效地