探討電力系統(tǒng)變電二次設(shè)備的防雷措施

黃珂 陳曙暉 楊斌

【摘?要】在電力系統(tǒng)中，二次設(shè)備的防雷工作十分重要。本文對電力系統(tǒng)變電二次設(shè)備的防雷措施作出討論，其中包括電源系統(tǒng)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(tǒng)的安全性提供參考。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);二次設(shè)備;防雷

引言

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

1電源系統(tǒng)防雷

變電站內(nèi)二次設(shè)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(chǎn)生強大的電壓，如不采取有效措施可能會對設(shè)備造成傷害，而整流設(shè)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(shè)備的穩(wěn)定性提供有利的保障。由工作和保護(hù)接地與其他設(shè)備共同采用同一接地裝置，而且都處于間接雷區(qū)，在雷電來臨之時會產(chǎn)生強大的電磁場，而電磁場會嚴(yán)重干擾電力系統(tǒng)，同時使得接地電位升高，進(jìn)而產(chǎn)生反擊過電壓。通過以上分析可知，對自動化設(shè)備進(jìn)行有效的過電壓防護(hù)顯得十分必要。

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

首先，通過利用不同級別的開關(guān)將電流逐漸弱化下來，其具體弱化過程為：在開關(guān)內(nèi)部加裝傳感器，雷電產(chǎn)生時傳感器會在第一時間有所感知，通過電路控制，開關(guān)會自動關(guān)閉，將電流通過與其相連接的接地線導(dǎo)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(guān)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(xiàn)對二次設(shè)備的保護(hù)[1]。

其次，進(jìn)行等電位連接即均壓處理。其防護(hù)過程為：將金屬導(dǎo)線、導(dǎo)體和等電位連接器與接地系統(tǒng)進(jìn)行連接，注意將帶電導(dǎo)體用避雷器連接，不帶電的普通導(dǎo)體用導(dǎo)線連接即可，由于銅導(dǎo)線具有電阻小，導(dǎo)電性能強的特點，因此多采用銅導(dǎo)線。產(chǎn)生雷電時，在電磁脈沖作用下會產(chǎn)生一定的電壓，而產(chǎn)生的電壓便可通過均壓系統(tǒng)導(dǎo)入大地，既防止強電壓的損害又可以保證系統(tǒng)各部分不受電位差影響，即迅速在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)各部位的等電位或者產(chǎn)生極其微小的電位差，對于保護(hù)人身安全和系統(tǒng)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(hù)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(chǎn)生了電流，但是如果在產(chǎn)生電場的兩級處分別放置金屬導(dǎo)線或者金屬罩，在電場中金屬導(dǎo)線或金屬罩也會產(chǎn)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(dǎo)線內(nèi)部或者金屬罩內(nèi)部電場強度為0，從而起到屏蔽作用。通過屏蔽，內(nèi)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(shè)備造成干擾，一般采用多點接地的金屬網(wǎng)或者屏蔽室將外界干擾與內(nèi)部設(shè)備隔離開來。

2通信接口防雷

通信設(shè)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(shù)據(jù)線、信號線等都直接與其相連，當(dāng)電磁場強度較大時很容易造成數(shù)據(jù)丟失。因此對通信接口實行防雷保護(hù)十分必要。

變電站微機(jī)遠(yuǎn)動測控裝置采用分散式結(jié)構(gòu)，其中包含很多模塊，每個模塊均通過電子脈沖效應(yīng)收集數(shù)據(jù)，此收集方式對于高頻率電磁脈沖干擾極為敏感并產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)。目前屏蔽是對抗干擾最有效的方式，進(jìn)行屏蔽時要注意對于各個模塊之間的連接均需設(shè)置屏蔽。實際上，各個模塊之間的連接距離較短，而且設(shè)備大多設(shè)置在戶外，能夠在很大程度上減少設(shè)備間的電壓差，使電壓能夠被控制在一定范圍內(nèi)。但是由于二次設(shè)備及其他自動化設(shè)備一旦感受到強大電壓就會及時將電壓導(dǎo)入通信接口處，大大增加了通信接口被損壞的風(fēng)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(shù)應(yīng)用與其中，實現(xiàn)了自動監(jiān)測與操控，因此，變電站一般都無人值班，數(shù)據(jù)的采集和傳輸?shù)戎饕ㄟ^光纖、通信網(wǎng)絡(luò)或載波裝置進(jìn)行，而載波機(jī)與自動化裝置的信號連接線比較長，當(dāng)變電站遭受雷擊時，處于LPZOB區(qū)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(xiàn)象發(fā)生，此外，連接LPZOB區(qū)和LPZOA區(qū)的線路也需要安裝避雷器。

3GPS饋線防雷

變電站內(nèi)的GPS饋線必須進(jìn)行防雷，需要將天線和室內(nèi)屏蔽層進(jìn)行接地處理，若饋線較長，超出30m時，需要在饋線中間另外設(shè)置屏蔽層，并將其接地[2]。此外，GPS與時鐘同步接收機(jī)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(lián)合地網(wǎng)，為保證良好的接地效果，接地線電阻應(yīng)低于0.5Ω;

（2）接地處理過程中保證所有設(shè)備使用同一地網(wǎng)但卻單獨使用接地線?？刂剖?、機(jī)房使用聯(lián)合地網(wǎng)，屏蔽柜要專門設(shè)置接地導(dǎo)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(jī)柜里面的接地線要單獨使用，不可交叉混用，保證所有設(shè)備與各自接地線連接的基礎(chǔ)上將所有接地線再匯集連接在一起，通過接地引下線與聯(lián)合地網(wǎng)相連接;

（3）對于接地母線的設(shè)置應(yīng)采用銅線將其編織成面積為35mm2的網(wǎng)絡(luò)，并順次連接成線圍繞在室內(nèi)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(shè)備損壞;

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

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

結(jié)論

綜上所述，變電站二次設(shè)備的防雷是復(fù)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(jìn)行分析，據(jù)此采取科學(xué)有效的方式進(jìn)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(jié)合實際，盡最大努力使電力系統(tǒng)的安全性得以保證。

參考文獻(xiàn)：

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

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

（作者單位：國網(wǎng)浙江寧波市鄞州區(qū)供電有限公司）