变电站防雷措施的技术应用

陈 亮

(马钢股份公司设备部 安徽马鞍山 243003)

变电站防雷措施的技术应用

陈 亮

(马钢股份公司设备部 安徽马鞍山 243003)

以一起变电所遭受雷击事故为线索，深入分析了雷电波入侵变电站通信系统的途径，提出了通信防雷改造措施，介绍了变电所接地网的制作，总结了应用效果。

变电站；通信系统；雷击；接地网

随着马钢变电所电力自动化的改造不断深入，变电所通信系统的自动化程度越来越高，雷电对变电所通信系统的危害越来越突出。由于改造后的变电所通信系统含有大量的电子元器件，它抵御过电压、过电流的能力变得脆弱。这样，在雷雨季节里，当雷电波通过电力线传入变电所内，进而侵入到通信系统电子设备的内部时，会导致设备损坏。

马钢地处长江流域，是雷电天气多发区域，年平均雷暴日为33.6天。在2009年8月，马钢 11#变电站通讯系统遭雷击侵袭，损坏通讯管理机插件四块，宽带接口三个。虽然本次雷击损失影响范围不大，但是管理人员高度重视，要求相关电气技术人员调查分析雷电损坏设备的事故原因。本文根据这起事故的分析结论，介绍防雷改造措施及应用后的效果。

1 变电站通讯设备易受雷击损坏的原因分析

为查清雷击事故的原因，经对现场勘查与分析，总结雷击损坏通信设备的途径有3条，①雷电直击变电所外输电线路，而后雷电波沿电力线路扩散至变电站，侵入电源设备，损坏监控主机、后台管理机及微机的电源模块等。②雷电流通过避雷针引下线进入接地网，当设备接地不良，接地电阻较大时，就会抬高地电位电压，这样，雷电流通过地线入侵电子设备，造成损坏。③变电站的调度自动化系统均采用光缆连接，光缆多数沿电力线路下架设。雷电直击在通讯架空光缆通讯线路上时，会在线路上产生瞬间过电压，沿光缆金属加强芯迅速向线路两端扩展进入变电所，损坏与光缆直接相连的终端盒，并经站内通讯线侵入通讯管理机，造成管理机损坏。

经过分析原因后，我们决定把通讯系统防雷重点放在“电源系统防雷、通信防雷、接地防雷”三个部分并实施改造。

2 防雷击改造措施

2.1电源系统防雷

对电源设置三级防雷保护,第一级在交流电源的母线处，并联安装防雷器，选用Ⅰ级电源防雷器，最大通流容量为80kA，额定通流容量40kA，该防雷器泄放流量较大，响应时间快。第二级在所内总交流配电屏内，防雷器选用Ⅱ级电源防雷器。第三级防雷在所内UPS电源进线处，选用Ⅲ级电源防雷器；直流屏内选用Ⅲ级电源防雷器。

三级防雷保护设置完成后，可以将电源回路上流入的过电压钳制在1.2 kV内，确保电源回路安全稳定。

主控室内的交、直流配电柜机壳做好接地保护，交流保护接地线从接地母线上直接引出，杜绝采用中性线作为交流保护接地线。

2.2通信防雷

对变电站的通讯线路逐级检查，确保线路两端的屏蔽层接地良好。通讯用的光缆进入主控室后，加强芯用16 mm2铜导线接到主控室接地母线上，防止雷电波窜入通信管理机。对变电所的通讯线路逐级检查，确保通讯线路两端的屏蔽层接地良好。

对于GPS时钟系统，在GPS天线进线处串接防雷器，防止雷电通过天线从户外流入设备，造成损坏。

视频监控系统配置了许多传输视频信号的同轴电缆，为防止雷击电缆引起浪涌电压，在视频信号输入端安装视频信号避雷器。

变电站二次设备间通信主要是以太网。在通信端口安装网络浪涌保护器，防止线路上的过电压摧毁通信端口及集成电路板。

2.3防雷接地改造

为保证变电站内弱电系统(网络数据及语音、安全防范)的电子设备和操作人员的安全，所有各类电气、电子信息设备均应进行等电位连接对于进出机房的信号电缆选用有金属屏蔽层电缆并埋地敷设，并在不同防护区将电缆金属屏蔽层进行等电位可靠连接并接地。

具体接地措施如下：

系统接地采用变电站联合接地方式，在站所内静电地板下敷设一组均压环，连接至站所内部等电位连接端子板，站所内所有设备的机壳机架均用多股铜芯线就近接至均压环，以减少各系统设备之间或设备与设备之间因雷击而产生电位差。

进入变电站的光缆，在入所处将光缆中的加强钢筋作接地处理，接地线就近接至均压环或接地汇集排。通过对以上各系统的设备及金属线路的接地处理，可保证变电站内各系统的设备处于等电位状态，在变电站遭受雷击时不至于产生电位差。

接地网的制作。

在距离变电所建筑2 m处，以矩形6 m×3m为标准，挖宽度为0.8 m，深0.8 m的土沟，矩形的长边中间要挖通。用六根5号镀锌角钢，尺寸为截面5×50×50mm，长度为2.5m的镀锌角钢，垂直打入沟底，形成垂直接地体，然后用4号镀锌扁钢，尺寸截面4×40mm，将六根角钢焊接连成整体，形成水平接地体；接着用4号镀锌扁钢焊接在接地网框架的中间位置，并引出至变电所房屋墙外，高出地面0.3m，作为接地端；然后用16 mm2的护套线从接地端引出，穿墙进入室内，连接到变电站内等电位接地排上。土沟回填土使用土壤电阻率低的田园土。

变电所的避雷针设立独立接地装置，避雷针接地引线的入地点与电气设备的接地网的距离，在地下应设置为3m以上。避雷针接地装置与道路或人行出入口的距离应大于3m，如果满足不了，路面应采取措施，铺设砾石，厚度≥15cm。

图1 接地网结构示意图

3 应用效果

变电站通信设备自实施如上的防雷措施，至今未再发生雷击故障，通讯系统运行稳定，说明防雷措施切实有效。

[1] 陈祥勇.数字化变电站二次系统防雷措施探讨[J].科技创新导报.2010.15

[2] 韦建新.综合自动化变电站二次系统防雷措施及应用[J].云南电业.2010.3

Application of Lightning Protection Measures of Substation

CHEN Liang

Taking together substation lightning accident as the clue，in-depth analysis of the ways of lightning wave intrusion in substation communication system，the lightning protection measures，the grounding network technology in substation, summarizes the application effect.

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2014-06-28

陈亮(1967-)，男，马钢股份公司设备部，电气工程师。

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1672-9994(2014)04-0031-02