变电站自动化系统防雷保护

桂建生

摘 要：该文根据变电站自动化系统特点，结合变电站自动化系统防雷保护方案，阐述变电站自动化系统防雷保护措施。

关键词：变电站自动化系统 过电压 雷电电磁脉冲 防雷保护

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0105-01

从20世纪50年代起，变电站二次系统的防雷保护采用避雷针、避雷器及自动合闸等多道防线，达到对变电站进行防护的目的。随着变电站自动化设备的广泛应用，特别是计算机技术、通讯技术、控制技术的发展和广泛应用，变电站的自动化系统、监控系统、通信系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等二次系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元的电子设备。高度集成化的电子设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成二次系统设备的继电拒动的事故、保护误动，严重威胁电网的安全运行。因此，对变电站采取更好的保护措施，面受过电压或电磁干扰的损坏，是非常必要的。

1 变电站自动化系统防雷保护分析

1.1 防雷保护原则

自动化系统的防雷，应综合运用各项技术，如拦截、均压、分流、屏蔽、接地和保护、滤波等，构成一个完整的防雷体系；应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求；需要保护的电子信息系统必须接地保护措施与等电位连接。

1.2 防护对象

110 kV变电站的综合自动化系统。

1.3 雷击环境与雷击隐患

根据当地历年气象资料的统计，年平均雷暴日为45 d左右，属雷电高发自然环境区域。

1.4 变电站雷电电磁脉冲防护等级分类分析

综合自动化变电站广泛应用了微电子技术为主的远动装置、继电保护及通信网络，这些高科技的自动化系统设备耐过电压过电流水平显著下降，因此，变电站一旦遭到雷击，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，造成较大的经济损失，且社会影响严重。

根据常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，建筑物年预计雷击次数为0.079，大于0.06次/年，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，变电站确定为第二类防雷建筑物。

根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》和GB9361-88《计算站场地安全要求》，对常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，变电站信息系统雷电电磁脉冲防护可确定为A级。

1.5 防雷区划分

1.5.1 建筑物防雷区划分原则

在GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中规定了雷电防护区应划分。将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置，从而决定位于该区域内的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共用接地体等电位联结。

1.5.2 变电站自动化系统防雷区划分

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，变电站自动化系统按一般原则确定具体防雷区：引入交流所用电屏的供电线路处于LPZOB和LPZ1区交界处；引入充电屏、通信电源、逆变器等的供电线路处于LPZ1和LPZ2区交界处；引入各保护屏、通信设备的直流供电电源处于LPZ2和LPZ3区；从室外引入的各种信号电缆如电压互感器、电流互感器、高频信号、RS485数据传输信号处于防雷区处于LPZOB和LPZ1区交界处；室内的各种信号传输电缆处于LPZ1和LPZ2区交界处。

1.6 自动化系统雷电过电压防护

1.6.1 配电线路过电压防护

为确保工作人员以及系统设备的安全，防止由配电线路引入的雷害，从交流电力网高压线路开始，到自动化设备电源入口端，室内电源应采用分级措施。

根据IEC61312的原则，信息系统（计算机、通信和各类电子系统）的供电线路上应设置多级防雷保护措施，一般为三级配置，从而让过电压能承受的水平。

1.6.2 信号线路过电压防护

数据传输线路、卫星（微波）通信天馈线路、计算机网络数据传输线路等对防雷电电涌有更高要求，感应雷击是计算机网络雷害事故的主要原因。因此，必须在系统或设备的各进出传输线路安装相应的电涌保护器（SPD），一旦线缆上感应过电压（或遭直接雷击），由于SPD的作用，系统和设备的各端口电压大致达到相等水平（即等电位），从而保护系统或设备免遭损坏。

2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.1 电涌保护器选择原则

2.1.1 电源电涌保护器的选择

电源电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大箝压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。

2.1.2 信息系统电涌保护器的选择

信息系统电涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特性阻抗等参数、选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

2.2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.2.1 交流采样、开关量回路

电压互感器和电流互感器二次线，还有提供开关量给保护测控装置及五防使用，该回路上安装电涌保护器。

2.2.2 配电回路

在变电站所用电屏、直流屏、后台机的UPS配电回路安装电源电涌保护器。

2.2.3 通信回路

在变电站主控室的通信回路主要有：光纤通讯，GPS天馈线、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到10 kV馈线测控、电话拨号音频与MODEM连接线，以上的连接电缆安装信息系统电涌保护器。

3 结语

随着我国电力系统的迅速发展，变电站自动化设备的广泛应用，防雷保护技术更加强调全方位防护、综合治理、层层设防。变电站综合自动化系统的防雷及过电压保护是一个系统工程，必须有整体防护的思想，采用屏蔽，均压，分流的各个保护，全方面的防雷措施。

参考文献

[1] 吕家安.综合自动化变电站二次系统防雷措施的探讨[J].广西电力，2005（28）：5.

[2] 吴剑凌，陶雪梅，叶蜚誉.变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式[J].通用低压电器篇，2007（5）.endprint

摘 要：该文根据变电站自动化系统特点，结合变电站自动化系统防雷保护方案，阐述变电站自动化系统防雷保护措施。

关键词：变电站自动化系统 过电压 雷电电磁脉冲 防雷保护

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0105-01

从20世纪50年代起，变电站二次系统的防雷保护采用避雷针、避雷器及自动合闸等多道防线，达到对变电站进行防护的目的。随着变电站自动化设备的广泛应用，特别是计算机技术、通讯技术、控制技术的发展和广泛应用，变电站的自动化系统、监控系统、通信系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等二次系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元的电子设备。高度集成化的电子设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成二次系统设备的继电拒动的事故、保护误动，严重威胁电网的安全运行。因此，对变电站采取更好的保护措施，面受过电压或电磁干扰的损坏，是非常必要的。

1 变电站自动化系统防雷保护分析

1.1 防雷保护原则

自动化系统的防雷，应综合运用各项技术，如拦截、均压、分流、屏蔽、接地和保护、滤波等，构成一个完整的防雷体系；应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求；需要保护的电子信息系统必须接地保护措施与等电位连接。

1.2 防护对象

110 kV变电站的综合自动化系统。

1.3 雷击环境与雷击隐患

根据当地历年气象资料的统计，年平均雷暴日为45 d左右，属雷电高发自然环境区域。

1.4 变电站雷电电磁脉冲防护等级分类分析

综合自动化变电站广泛应用了微电子技术为主的远动装置、继电保护及通信网络，这些高科技的自动化系统设备耐过电压过电流水平显著下降，因此，变电站一旦遭到雷击，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，造成较大的经济损失，且社会影响严重。

根据常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，建筑物年预计雷击次数为0.079，大于0.06次/年，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，变电站确定为第二类防雷建筑物。

根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》和GB9361-88《计算站场地安全要求》，对常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，变电站信息系统雷电电磁脉冲防护可确定为A级。

1.5 防雷区划分

1.5.1 建筑物防雷区划分原则

在GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中规定了雷电防护区应划分。将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置，从而决定位于该区域内的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共用接地体等电位联结。

1.5.2 变电站自动化系统防雷区划分

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，变电站自动化系统按一般原则确定具体防雷区：引入交流所用电屏的供电线路处于LPZOB和LPZ1区交界处；引入充电屏、通信电源、逆变器等的供电线路处于LPZ1和LPZ2区交界处；引入各保护屏、通信设备的直流供电电源处于LPZ2和LPZ3区；从室外引入的各种信号电缆如电压互感器、电流互感器、高频信号、RS485数据传输信号处于防雷区处于LPZOB和LPZ1区交界处；室内的各种信号传输电缆处于LPZ1和LPZ2区交界处。

1.6 自动化系统雷电过电压防护

1.6.1 配电线路过电压防护

为确保工作人员以及系统设备的安全，防止由配电线路引入的雷害，从交流电力网高压线路开始，到自动化设备电源入口端，室内电源应采用分级措施。

根据IEC61312的原则，信息系统（计算机、通信和各类电子系统）的供电线路上应设置多级防雷保护措施，一般为三级配置，从而让过电压能承受的水平。

1.6.2 信号线路过电压防护

数据传输线路、卫星（微波）通信天馈线路、计算机网络数据传输线路等对防雷电电涌有更高要求，感应雷击是计算机网络雷害事故的主要原因。因此，必须在系统或设备的各进出传输线路安装相应的电涌保护器（SPD），一旦线缆上感应过电压（或遭直接雷击），由于SPD的作用，系统和设备的各端口电压大致达到相等水平（即等电位），从而保护系统或设备免遭损坏。

2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.1 电涌保护器选择原则

2.1.1 电源电涌保护器的选择

电源电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大箝压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。

2.1.2 信息系统电涌保护器的选择

信息系统电涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特性阻抗等参数、选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

2.2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.2.1 交流采样、开关量回路

电压互感器和电流互感器二次线，还有提供开关量给保护测控装置及五防使用，该回路上安装电涌保护器。

2.2.2 配电回路

在变电站所用电屏、直流屏、后台机的UPS配电回路安装电源电涌保护器。

2.2.3 通信回路

在变电站主控室的通信回路主要有：光纤通讯，GPS天馈线、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到10 kV馈线测控、电话拨号音频与MODEM连接线，以上的连接电缆安装信息系统电涌保护器。

3 结语

随着我国电力系统的迅速发展，变电站自动化设备的广泛应用，防雷保护技术更加强调全方位防护、综合治理、层层设防。变电站综合自动化系统的防雷及过电压保护是一个系统工程，必须有整体防护的思想，采用屏蔽，均压，分流的各个保护，全方面的防雷措施。

参考文献

[1] 吕家安.综合自动化变电站二次系统防雷措施的探讨[J].广西电力，2005（28）：5.

[2] 吴剑凌，陶雪梅，叶蜚誉.变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式[J].通用低压电器篇，2007（5）.endprint

摘 要：该文根据变电站自动化系统特点，结合变电站自动化系统防雷保护方案，阐述变电站自动化系统防雷保护措施。

关键词：变电站自动化系统 过电压 雷电电磁脉冲 防雷保护

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0105-01

从20世纪50年代起，变电站二次系统的防雷保护采用避雷针、避雷器及自动合闸等多道防线，达到对变电站进行防护的目的。随着变电站自动化设备的广泛应用，特别是计算机技术、通讯技术、控制技术的发展和广泛应用，变电站的自动化系统、监控系统、通信系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等二次系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元的电子设备。高度集成化的电子设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成二次系统设备的继电拒动的事故、保护误动，严重威胁电网的安全运行。因此，对变电站采取更好的保护措施，面受过电压或电磁干扰的损坏，是非常必要的。

1 变电站自动化系统防雷保护分析

1.1 防雷保护原则

自动化系统的防雷，应综合运用各项技术，如拦截、均压、分流、屏蔽、接地和保护、滤波等，构成一个完整的防雷体系；应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求；需要保护的电子信息系统必须接地保护措施与等电位连接。

1.2 防护对象

110 kV变电站的综合自动化系统。

1.3 雷击环境与雷击隐患

根据当地历年气象资料的统计，年平均雷暴日为45 d左右，属雷电高发自然环境区域。

1.4 变电站雷电电磁脉冲防护等级分类分析

综合自动化变电站广泛应用了微电子技术为主的远动装置、继电保护及通信网络，这些高科技的自动化系统设备耐过电压过电流水平显著下降，因此，变电站一旦遭到雷击，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，造成较大的经济损失，且社会影响严重。

根据常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，建筑物年预计雷击次数为0.079，大于0.06次/年，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，变电站确定为第二类防雷建筑物。

根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》和GB9361-88《计算站场地安全要求》，对常规变电站自动化系统雷害风险分析计算，变电站信息系统雷电电磁脉冲防护可确定为A级。

1.5 防雷区划分

1.5.1 建筑物防雷区划分原则

在GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中规定了雷电防护区应划分。将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置，从而决定位于该区域内的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共用接地体等电位联结。

1.5.2 变电站自动化系统防雷区划分

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，变电站自动化系统按一般原则确定具体防雷区：引入交流所用电屏的供电线路处于LPZOB和LPZ1区交界处；引入充电屏、通信电源、逆变器等的供电线路处于LPZ1和LPZ2区交界处；引入各保护屏、通信设备的直流供电电源处于LPZ2和LPZ3区；从室外引入的各种信号电缆如电压互感器、电流互感器、高频信号、RS485数据传输信号处于防雷区处于LPZOB和LPZ1区交界处；室内的各种信号传输电缆处于LPZ1和LPZ2区交界处。

1.6 自动化系统雷电过电压防护

1.6.1 配电线路过电压防护

为确保工作人员以及系统设备的安全，防止由配电线路引入的雷害，从交流电力网高压线路开始，到自动化设备电源入口端，室内电源应采用分级措施。

根据IEC61312的原则，信息系统（计算机、通信和各类电子系统）的供电线路上应设置多级防雷保护措施，一般为三级配置，从而让过电压能承受的水平。

1.6.2 信号线路过电压防护

数据传输线路、卫星（微波）通信天馈线路、计算机网络数据传输线路等对防雷电电涌有更高要求，感应雷击是计算机网络雷害事故的主要原因。因此，必须在系统或设备的各进出传输线路安装相应的电涌保护器（SPD），一旦线缆上感应过电压（或遭直接雷击），由于SPD的作用，系统和设备的各端口电压大致达到相等水平（即等电位），从而保护系统或设备免遭损坏。

2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.1 电涌保护器选择原则

2.1.1 电源电涌保护器的选择

电源电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大箝压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。

2.1.2 信息系统电涌保护器的选择

信息系统电涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特性阻抗等参数、选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

2.2 变电站自动化系统防雷保护方案

2.2.1 交流采样、开关量回路

电压互感器和电流互感器二次线，还有提供开关量给保护测控装置及五防使用，该回路上安装电涌保护器。

2.2.2 配电回路

在变电站所用电屏、直流屏、后台机的UPS配电回路安装电源电涌保护器。

2.2.3 通信回路

在变电站主控室的通信回路主要有：光纤通讯，GPS天馈线、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到10 kV馈线测控、电话拨号音频与MODEM连接线，以上的连接电缆安装信息系统电涌保护器。

3 结语

随着我国电力系统的迅速发展，变电站自动化设备的广泛应用，防雷保护技术更加强调全方位防护、综合治理、层层设防。变电站综合自动化系统的防雷及过电压保护是一个系统工程，必须有整体防护的思想，采用屏蔽，均压，分流的各个保护，全方面的防雷措施。

参考文献

[1] 吕家安.综合自动化变电站二次系统防雷措施的探讨[J].广西电力，2005（28）：5.

[2] 吴剑凌，陶雪梅，叶蜚誉.变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式[J].通用低压电器篇，2007（5）.endprint