探討電力系統變電二次設備的防雷措施

黃珂 陳曙暉 楊斌

【摘?要】在電力系統中，二次設備的防雷工作十分重要。本文對電力系統變電二次設備的防雷措施作出討論，其中包括電源系統防雷、通信接口防雷和GPS饋線防雷三個方面，以期為提高電力系統的安全性提供參考。

【關鍵詞】電力系統;二次設備;防雷

引言

電氣自動化、網絡系統、通訊系統等核心元件的抗電擊性能較差，敏感性卻較強，為了防止設備遭受雷擊，保證系統正常運行，采取有效措施加以防范勢在必行。

1電源系統防雷

變電站內二次設備的供電方式分為交流供電和直流供電兩種，對于交流供電而言，其在迅速變化過程中會產生強大的電壓，如不采取有效措施可能會對設備造成傷害，而整流設備中具有較大容量的濾波電容器能夠有效緩解瞬間過電壓的襲擊。變電站普遍采用屏蔽電纜，為接地設備的穩定性提供有利的保障。由工作和保護接地與其他設備共同采用同一接地裝置，而且都處于間接雷區，在雷電來臨之時會產生強大的電磁場，而電磁場會嚴重干擾電力系統，同時使得接地電位升高，進而產生反擊過電壓。通過以上分析可知，對自動化設備進行有效的過電壓防護顯得十分必要。

對電源系統保護的核心為抑制雷電和避免電源回路中出現浪涌和過電壓。為此可采取以下方式加以防護：

首先，通過利用不同級別的開關將電流逐漸弱化下來，其具體弱化過程為：在開關內部加裝傳感器，雷電產生時傳感器會在第一時間有所感知，通過電路控制，開關會自動關閉，將電流通過與其相連接的接地線導入大地，起到引流的作用，為了加強引流的效果，實際使用中將多個級別的開關組合使用，以便形成多條引流線路，在多個引流線路的作用下可以使電壓有效降低，實現對二次設備的保護[1]。

其次，進行等電位連接即均壓處理。其防護過程為：將金屬導線、導體和等電位連接器與接地系統進行連接，注意將帶電導體用避雷器連接，不帶電的普通導體用導線連接即可，由于銅導線具有電阻小，導電性能強的特點，因此多采用銅導線。產生雷電時，在電磁脈沖作用下會產生一定的電壓，而產生的電壓便可通過均壓系統導入大地，既防止強電壓的損害又可以保證系統各部分不受電位差影響，即迅速在系統內部實現各部位的等電位或者產生極其微小的電位差，對于保護人身安全和系統具有重要作用。

最后，通過屏蔽阻擋電擊。屏蔽對于電磁干擾起到很好的阻擋作用，是比較直接有效的防護手段。由于電場作用，空間中的帶電粒子會朝著一定的方向運動，因而產生了電流，但是如果在產生電場的兩級處分別放置金屬導線或者金屬罩，在電場中金屬導線或金屬罩也會產生與其相反的電場，最終在平衡力作用下電場處于平衡，兩個電場互相抵消，導線內部或者金屬罩內部電場強度為0，從而起到屏蔽作用。通過屏蔽，內外電場互不干擾，有效阻斷了電磁能量的傳播。為了有效防止電磁脈沖對設備造成干擾，一般采用多點接地的金屬網或者屏蔽室將外界干擾與內部設備隔離開來。

2通信接口防雷

通信設備接口所能承受的電壓較低，對雷電的敏感程度較高，而且其絕緣性能通常較差，而且數據線、信號線等都直接與其相連，當電磁場強度較大時很容易造成數據丟失。因此對通信接口實行防雷保護十分必要。

變電站微機遠動測控裝置采用分散式結構，其中包含很多模塊，每個模塊均通過電子脈沖效應收集數據，此收集方式對于高頻率電磁脈沖干擾極為敏感并產生劇烈的反應。目前屏蔽是對抗干擾最有效的方式，進行屏蔽時要注意對于各個模塊之間的連接均需設置屏蔽。實際上，各個模塊之間的連接距離較短，而且設備大多設置在戶外，能夠在很大程度上減少設備間的電壓差，使電壓能夠被控制在一定范圍內。但是由于二次設備及其他自動化設備一旦感受到強大電壓就會及時將電壓導入通信接口處，大大增加了通信接口被損壞的風險，因此需要在通信接口處安裝防雷裝置。

變電站普遍將人工智能技術應用與其中，實現了自動監測與操控，因此，變電站一般都無人值班，數據的采集和傳輸等主要通過光纖、通信網絡或載波裝置進行，而載波機與自動化裝置的信號連接線比較長，當變電站遭受雷擊時，處于LPZOB區域的通信裝置將會明顯感知到強大的電壓，會對通信裝置造成一定的損壞，通過在信號接口處加裝避雷器能夠很好地防止此類現象發生，此外，連接LPZOB區和LPZOA區的線路也需要安裝避雷器。

3GPS饋線防雷

變電站內的GPS饋線必須進行防雷，需要將天線和室內屏蔽層進行接地處理，若饋線較長，超出30m時，需要在饋線中間另外設置屏蔽層，并將其接地[2]。此外，GPS與時鐘同步接收機之間的同軸端口需要安裝防雷器，安裝中注意插損控制在0.3Db以下。對于具體接地處理注意以下方面：

（1）選擇聯合地網，為保證良好的接地效果，接地線電阻應低于0.5Ω;

（2）接地處理過程中保證所有設備使用同一地網但卻單獨使用接地線。控制室、機房使用聯合地網，屏蔽柜要專門設置接地導體，屏蔽柜的可動部位要與柜體保持良好接觸，其外表面要確保接地。機柜里面的接地線要單獨使用，不可交叉混用，保證所有設備與各自接地線連接的基礎上將所有接地線再匯集連接在一起，通過接地引下線與聯合地網相連接;

（3）對于接地母線的設置應采用銅線將其編織成面積為35mm2的網絡，并順次連接成線圍繞在室內地面周圍，以保證地面周圍具有相等的電勢，以避免雷電反擊造成設備損壞;

（4）將電源柜中的電源PE端、防雷裝置的PE端以及設備接地線全部匯總連接，在利用25mm2多段銅導線將匯集在一起的干路與接地母線進行牢固連接，其他機柜的相應部位則可直接連接在底部的接地位置;

（5）將設備防雷裝置的PE端全部連接在機柜的匯流銅排上，再利用銅導線將匯流銅排進行連接，最后將單元柜中的匯流銅排單點接地。

結論

綜上所述，變電站二次設備的防雷是復雜而綜合性的，需要部門之間加強溝通與合作，同時要對實際情況進行分析，據此采取科學有效的方式進行防雷。在今后的防雷工作中，需要更深層次地展開研究，理論結合實際，盡最大努力使電力系統的安全性得以保證。

參考文獻：

[1]張煒.電力系統變電二次設備的防雷措施[J].建筑工程技術與設計，2018，000（013）：3354.

[2]徐世雄.電力系統變電二次設備的防雷措施[J].輕松學電腦，，000（003）：1-1.

（作者單位：國網浙江寧波市鄞州區供電有限公司）