农村小型变电所弱电设备雷电防护措施

刘青松

摘要 雷电是影响电力系统安全可靠运行的主要因素之一。以农村小型变电所为例，介绍传统防雷设施及其不足，并提出了变电所弱电设备防雷措施，以期降低因雷击造成的设备损坏率，确保生产生活有序进行。

关键词 农村小型变电所；雷击灾害；弱电设备；避雷器；防护措施

中图分类号 TU895 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）15-0199-01

目前，重庆市所辖35 kV变电所计量、保护、控制和通讯设备已全部升级成为综合自动化设备，各类先进电子设备被广泛应用。绝大多数变电所内电子设备和一次设备，仍依附于避雷针的保护[1]。传统防雷措施已无法满足当下需要，必须引起高度重视。

1 变电所传统防雷设施

1.1 避雷针

在防御直击雷破坏措施上，变电所一般采用独立避雷针或构架避雷针，在某些峡谷地带还需使用避雷线进行防护，这些避雷针通常包括接闪器、引下线和接地体等部分。避雷针这种传统的防雷设施会极大地增加雷击概率，致使大部分由微电子设备组成的综合自动化设备受雷击机率也随之增大，损坏方式多样，给电力生产带来很大的损失[2]。

1.2 避雷器

传统避雷器分为阀型避雷器和管型避雷器，分别装在母线、设备上和线路端。随着技术进步，传统避雷器已逐渐被性能更好的金属氧化物避雷器取代。因为雷电侵入波危害的是35 kV以下系统，所以变电所重点针对35 kV和10 kV的线路入侵波进行了防护。在架空进线方面，35 kV线路通常使用进线段1～2 km的架空避雷线配合线两端的管型避雷器进行防护；10 kV线路则在每条进线上都配备了一组阀型或者氧化锌避雷器进行防护；而对3～10 kV配电变压器通常只在高压侧使用阀型避雷器进行防护；在雷电多发区，外送的 Y/Y0 连接的变压器一般只装设了用来防变波和低压侧雷电入侵波击穿变压器高压侧绝缘避雷器。

2 变电所弱电设备防雷措施

2.1 交流电源

针对交流电源的防雷措施，可使用电源防雷器。电源防雷器可以在很短的时间内将电路上由感应雷击产生的大量脉冲能量释放到安全地线上，对电路上的设备进行有效保护。

2.2 通讯设备

针对通讯设备的防雷措施，可使用数据线浪涌抑制器。浪涌抑制器能有效防御浪涌经数据线入侵电子设备[3]。当雷击产生尖峰电流或者电压时，它能在极短的时间内分流导通，避免浪涌损坏回路中的设备。

2.3 弱电设备的防雷方案设计

2.3.1 电源线。电源线是雷电侵入弱电设备的主要途径之一[4]，变电站弱电设备的电源是利用电力线路引入室内，当直击雷击中高压电力线路后，雷电波经变电站的10 kV线路侵入母线，再通过10 kV所用变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，侵入低压出线，经过变压器耦合到低压侧，入侵到弱电系统供电设备（图1）。电源线通常采用在变压器低压侧装设避雷器、在电源入口端加装浪涌保护器和电源多级防护级间配合的方式防雷。电源线多级防护级间配合的设计如下。

第Ⅰ级为初级保护，使用的防雷器必须能承受直接雷击，且具备较大通流量。可用3个菲迈斯公司生产的FPS01-FB120型电源防雷器，将由线路引入的高电流在此位置泄流入地。该型号防雷器是B类防雷器，每线通流量达50 kA（10/350 μs）。

第Ⅱ级防护所使用的防雷器必须有较低的电压限制水平。可用1个菲迈斯公司生产的FPS01-F40/4型防雷器，把经过第I级泄流后的过电压再次限制在对设备无害范围内。该型号的防雷器通流量达40 kA（8/20 μs），电压保护水平为Up≤1.4 kV。

第Ⅲ级防护可使用菲迈斯公司生产的FPS01-Z6型防雷插座，该设备能有效保护如光端机、远传PC机等关键敏感设备。

2.3.2 220 V直流电源。220 V直流电源屏的主要作用是为继保装置供应电源。为避免因电源线引入的感应雷电过电压造成继保装置的损坏和误动作，应加装直流电源防雷器，可选用菲迈斯公司生产的FPS01-F40/280V型防雷器。该型号的防雷器有3个模块，1个对正、负极之间提供差模保护，另外2个分别将正、负极对地进行共模保护。

2.3.3 后台机。后台机的开关量采集线相对较长，工作電压为直流24 V。当雷击发生时，采集线很容易感应过电压，导致后台机损坏。因此，可将防雷器安装在所有进入后台机的开关量采集线上。在防雷器的选择上，依旧选用菲迈斯公司生产的FPS01-F20/DC24型防雷器，并可根据变电所后台机上的开关量采集线数量确定防雷器的数量。

2.3.4 PC和终端。德国DEHN双绞线信息线路过电压保护器可限制雷电过电压，借助此设备能有效保护PC和终端的DB-9串口，峰值电压在±6 000 V之间，能避免浪涌经数据线间接进入电子设备。

2.3.5 调度通信。使用德国生产的DEHN双绞线信息防雷保护器，避免经电源线传导的瞬态浪涌通过通信线损坏调度通讯设备。

3 结语

在我国的农村变电所中，针对弱电设备采取的防雷措施明显不能适应微电子技术的需要，导致变电所相关设备经常受到雷击而损坏，影响正常的生产生活。本文设计的变电所弱电防雷方案经多次调试后效果显著，可有效降低因雷击造成的设备损坏率。防雷设施是一种预防性投资，必须引起足够的重视。只有做到防患于未然，才能确保正常生产生活秩序。

4 参考文献

[1] 肖金华，李景禄.农村电网防雷保护的分析与讨论[J].电瓷避雷器，2005（4）：40-42.

[2] 余兆忠.变电所电子设备的防雷[J].农村电气化，2005（10）：33-34.

[3] 杜尚彬.浪涌保护器原理及应用[J].机械工程师，2014（6）：92-94.

[4] 何艳娇.变电站弱电设备防雷保护的研究[D].长沙：长沙理工大学，2007.endprint