變電站系統中的二次設備防雷接地

李　響

國網黑龍江省電力有限公司鶴崗供電公司

變電站系統中的二次設備防雷接地

李響

國網黑龍江省電力有限公司鶴崗供電公司

工業的發展對電力行業的發展提出了更高的要求，越來的供電量已將無法滿足現代化工業發展的需要，電力行業不斷提升發電量，在原來標準上提高輸送電量的容量。電力系統包括發電、變電、輸電、配電、用電整個過程的各個環節，因此電力行業要做好各環節的質量保證工作。由于我國是雷電頻發的國家，南方地區每年的5、6月份是雷電頻發的高峰期，如果雷電侵入變電站系統中的二次設備造成雷擊事故，將會產生很大的損失。文章主要通過說明雷電對變電站二次系統的入侵途徑，以及二次設備的耐雷電強度，闡述變電站系統中的二次設備防雷接地技術，以實現我國發電站的安全可靠運行。

變電站；二次設備；防雷接地

1　雷電入侵變電站二次設備的途徑

1.1雷電由220V交流電源供電線入侵二次設備

架空電力線路為變電站二次回路電源的輸入，而在實際運行中架空線路容易受到感應雷和直擊雷的雷擊。由于電力線路電壓較高在受到直擊雷雷擊后會經過變壓器的高壓側的電容耦合至低壓側，侵入二次系統設備，由于電磁感應現象，架空電力線會感應出過電壓。220V電源線的遭受雷擊，致使二次系統設備損壞的概率占整個電力設備遭受雷擊損壞的60%以上，并且電源線上的雷過電壓平均值高達10KV以上。

1.2雷電由二次系統通信線侵入

當雷電由二次系統通信線侵入后，通信線中會出現過電流過電壓，雷電的入侵主要是由于第一、在雷雨天氣，電力設備附近的雷云地放電感應出過電壓，電壓強度達1KV以上，由于電壓強度過大會使得二次設備接口和通信線接口擊壞長線驅動器接收器、調制解調器、光電隔離器和其他通信單元等，甚至強度過大時雷擊進入二次系統內部而損壞下級電路。第二、當道路兩旁存在高于地面的突出物時，突出物遭受雷擊時會使得雷電擊穿土壤，從而直接侵入地下電纜的外皮，對于高壓電纜線產生損壞，當雷電擊穿電纜外皮時會在電纜內部芯線上感應出過電壓和過電流。第三、在電量傳輸過程中為了使傳輸量的增加，采用平行導線傳輸，當平行導線遭受雷擊時，會感應出極強的過電壓，由通信導線感應出的過電壓平均強度為5KV，最高可達11KV。

1.3雷電由地電位反擊侵入

變電站為了保障設備及現場的工作安全，會設置專門的避雷裝置［1］。避雷針是變電站常見的避雷裝置，雷電強度較大時，雷電會沿著避雷針將電流釋放于大地，從而使得周圍形成喇叭形狀的電位分布，變電站二次設備使用單獨的接地裝置時，將會在其周圍產生較大的雷過電壓，強度最高達幾十千伏，會嚴重損壞變電站系統中的電子電氣類型的二次設備。

2　二次設備的耐雷強度

變電站系統二次設備遭受雷擊其中主要是感應雷的作用，感應雷頻譜較寬，但是其能量主要集中在低頻段，頻率為18KHZ以下的能量占到總能量的90%，因此在采取防雷接地時主要是針對低頻段的采取必要措施，以避免對電子電氣設備產生較大損壞［2］。當集成電路的任意一個端口的能量達到6～10J時，都會造成電子芯片產生永久性的損壞。正常情況下二次設備集成電路的耐壓值如下：接口-驅動器，接收器，收發器等一系列集成電路MC1488P型號的輸入輸出端的沖擊耐壓值分別為22V、60V。 MC1489P型號的輸入端沖擊耐壓值為24V。J274集成芯片的輸出端對地、輸出端子之間的沖擊耐壓值分別為32、50V。J175系列的輸出端子對地和輸出端子之間的沖擊耐壓值分別為31、30V。TIL117系列的集成電路芯片二極管、三極管的反向沖擊耐壓值分別為90、25V。由及集成電路芯片耐壓的平均水平可知，它們的耐壓水平較低，因此要采取必要的防雷保護措施。

3　變電站二次設備的防雷技術

3.1電源防雷

將電源的防雷采用三級防雷保護。第一級防雷保護，電源設備配置避雷器和防雷器，避免直擊雷對電源產生損壞，將防雷器接在電源交流配電屏輸入端的三根相線和零線地線之間。第二級防雷保護，機械設備配電箱輸入端配置電源防雷器，直流電源輸出端配置小型斷路器，其中放電電流選用20KA的，以實現對雷擊過電壓過電流的吸收，保證直流電源和機房設備的安全。第三級防雷保護，主要是指針對變電站機房內的路由器、服務器、交換機、小型機等設備的輸入端配置電源避雷器，以防感應雷擊或者過電壓。

3.2等電位點連接

等電位連接主要是針對變電站二次系統中的自動化設備和控制屏柜采取的保護措施，采用等電位連接構成等電位面，可以有效保證自動控制系統安全可靠運行，避免傳統的就近銅排接地產生的接地點之間的較大電位差，干擾系統的正常工作。構造等位面可以通過采用將保護柜底部的接地銅排通過焊接相連，形成一個銅網絡，使得控制室內的各接地點相連形成位移的接地點。也可以在微機保護柜底部設置專門的銅網絡，控制柜的專用的接地端與銅網絡相連。

3.3屏蔽電纜屏蔽層

屏蔽電纜必須可靠接地，其中接地方式主要分為兩種：單端接地和雙端接地［3］。第一、單端接地。電纜連接被控設備的一段懸空，另一端接地。當雷擊大電流流入地面時，由于接地網的高阻抗性，電流衰減非常快，這就使得屏蔽電纜接地點的感應電壓大大降低，電纜外層感應電壓在電纜芯線內部的感應電壓就大大降低，從而實現保護變電站的作用。第二、雙端接地。電纜雙端接地是為了改善接地電網的電位分布情況，采用等電位連接方式以控制屏蔽電纜兩接地端的電位差，以保證電纜的正常傳輸電能。其中在防護高頻雷電造成的對地電位的升高方面，單端接地效果較好，但是抗電磁干擾能力差。雙端接地具有良好的抗電磁干擾能力，但是容易引起額外的沖擊或者干擾電壓。在進行具體選用接地方式時，可以根據防護要求具體選擇。

4　結束語

文章主要針對雷電通過交流電源、系統通信線、電位反擊等途徑侵入變電站系統中的二次設備，影響變電站的運行安全性和可靠性。這就要求在日廠工作中，做好變電站的防雷接地保護工作，以保證供電的可靠性。

［1］王劍平.淺談變電站二次系統防雷接地保護措施［J］.電力建設，2012（05）：50-51.

［2］陳鑫.變電站二次系統接地方案研究與應用［J］.電力電子，2010（01）：235-235.

［3］田志剛.變電站二次系統防雷接地及現場測試方法研究［J］.西華大學碩士學位論文，2013（06）：11-13.