農村小型變電所弱電設備雷電防護措施

劉青松

摘要 雷電是影響電力系統安全可靠運行的主要因素之一。以農村小型變電所為例，介紹傳統防雷設施及其不足，并提出了變電所弱電設備防雷措施，以期降低因雷擊造成的設備損壞率，確保生產生活有序進行。

關鍵詞 農村小型變電所；雷擊災害；弱電設備；避雷器；防護措施

中圖分類號 TU895 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）15-0199-01

目前，重慶市所轄35 kV變電所計量、保護、控制和通訊設備已全部升級成為綜合自動化設備，各類先進電子設備被廣泛應用。絕大多數變電所內電子設備和一次設備，仍依附于避雷針的保護[1]。傳統防雷措施已無法滿足當下需要，必須引起高度重視。

1 變電所傳統防雷設施

1.1 避雷針

在防御直擊雷破壞措施上，變電所一般采用獨立避雷針或構架避雷針，在某些峽谷地帶還需使用避雷線進行防護，這些避雷針通常包括接閃器、引下線和接地體等部分。避雷針這種傳統的防雷設施會極大地增加雷擊概率，致使大部分由微電子設備組成的綜合自動化設備受雷擊機率也隨之增大，損壞方式多樣，給電力生產帶來很大的損失[2]。

1.2 避雷器

傳統避雷器分為閥型避雷器和管型避雷器，分別裝在母線、設備上和線路端。隨著技術進步，傳統避雷器已逐漸被性能更好的金屬氧化物避雷器取代。因為雷電侵入波危害的是35 kV以下系統，所以變電所重點針對35 kV和10 kV的線路入侵波進行了防護。在架空進線方面，35 kV線路通常使用進線段1～2 km的架空避雷線配合線兩端的管型避雷器進行防護；10 kV線路則在每條進線上都配備了一組閥型或者氧化鋅避雷器進行防護；而對3～10 kV配電變壓器通常只在高壓側使用閥型避雷器進行防護；在雷電多發區，外送的 Y/Y0 連接的變壓器一般只裝設了用來防變波和低壓側雷電入侵波擊穿變壓器高壓側絕緣避雷器。

2 變電所弱電設備防雷措施

2.1 交流電源

針對交流電源的防雷措施，可使用電源防雷器。電源防雷器可以在很短的時間內將電路上由感應雷擊產生的大量脈沖能量釋放到安全地線上，對電路上的設備進行有效保護。

2.2 通訊設備

針對通訊設備的防雷措施，可使用數據線浪涌抑制器。浪涌抑制器能有效防御浪涌經數據線入侵電子設備[3]。當雷擊產生尖峰電流或者電壓時，它能在極短的時間內分流導通，避免浪涌損壞回路中的設備。

2.3 弱電設備的防雷方案設計

2.3.1 電源線。電源線是雷電侵入弱電設備的主要途徑之一[4]，變電站弱電設備的電源是利用電力線路引入室內，當直擊雷擊中高壓電力線路后，雷電波經變電站的10 kV線路侵入母線，再通過10 kV所用變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，侵入低壓出線，經過變壓器耦合到低壓側，入侵到弱電系統供電設備（圖1）。電源線通常采用在變壓器低壓側裝設避雷器、在電源入口端加裝浪涌保護器和電源多級防護級間配合的方式防雷。電源線多級防護級間配合的設計如下。

第Ⅰ級為初級保護，使用的防雷器必須能承受直接雷擊，且具備較大通流量?？捎?個菲邁斯公司生產的FPS01-FB120型電源防雷器，將由線路引入的高電流在此位置泄流入地。該型號防雷器是B類防雷器，每線通流量達50 kA（10/350 μs）。

第Ⅱ級防護所使用的防雷器必須有較低的電壓限制水平?？捎?個菲邁斯公司生產的FPS01-F40/4型防雷器，把經過第I級泄流后的過電壓再次限制在對設備無害范圍內。該型號的防雷器通流量達40 kA（8/20 μs），電壓保護水平為Up≤1.4 kV。

第Ⅲ級防護可使用菲邁斯公司生產的FPS01-Z6型防雷插座，該設備能有效保護如光端機、遠傳PC機等關鍵敏感設備。

2.3.2 220 V直流電源。220 V直流電源屏的主要作用是為繼保裝置供應電源。為避免因電源線引入的感應雷電過電壓造成繼保裝置的損壞和誤動作，應加裝直流電源防雷器，可選用菲邁斯公司生產的FPS01-F40/280V型防雷器。該型號的防雷器有3個模塊，1個對正、負極之間提供差模保護，另外2個分別將正、負極對地進行共模保護。

2.3.3 后臺機。后臺機的開關量采集線相對較長，工作電壓為直流24 V。當雷擊發生時，采集線很容易感應過電壓，導致后臺機損壞。因此，可將防雷器安裝在所有進入后臺機的開關量采集線上。在防雷器的選擇上，依舊選用菲邁斯公司生產的FPS01-F20/DC24型防雷器，并可根據變電所后臺機上的開關量采集線數量確定防雷器的數量。

2.3.4 PC和終端。德國DEHN雙絞線信息線路過電壓保護器可限制雷電過電壓，借助此設備能有效保護PC和終端的DB-9串口，峰值電壓在±6 000 V之間，能避免浪涌經數據線間接進入電子設備。

2.3.5 調度通信。使用德國生產的DEHN雙絞線信息防雷保護器，避免經電源線傳導的瞬態浪涌通過通信線損壞調度通訊設備。

3 結語

在我國的農村變電所中，針對弱電設備采取的防雷措施明顯不能適應微電子技術的需要，導致變電所相關設備經常受到雷擊而損壞，影響正常的生產生活。本文設計的變電所弱電防雷方案經多次調試后效果顯著，可有效降低因雷擊造成的設備損壞率。防雷設施是一種預防性投資，必須引起足夠的重視。只有做到防患于未然，才能確保正常生產生活秩序。

4 參考文獻

[1] 肖金華，李景祿.農村電網防雷保護的分析與討論[J].電瓷避雷器，2005（4）：40-42.

[2] 余兆忠.變電所電子設備的防雷[J].農村電氣化，2005（10）：33-34.

[3] 杜尚彬.浪涌保護器原理及應用[J].機械工程師，2014（6）：92-94.

[4] 何艷嬌.變電站弱電設備防雷保護的研究[D].長沙：長沙理工大學，2007.endprint