变电站二次设备雷击危害及其防雷措施研究

章建辉

摘 要二次设备主要是指对直接参与变电的一次设备运行状态进行进行检测、控制等附属元件附属元件，是变电站实现安全运行关键。二次设备在面对雷击时往往表现的比一次设备更为脆弱，因此需要建立合规的防雷措施予以保护。本文系统总结二次设备的具体特征，分析二次设备雷击危害，并对现阶段主要实行的防雷措施进行分析和总结，希望能够为变电站的安全运行以及后续的设计与建设提供指导性意见。

【关键词】变电站 二次设备 雷击危害 防雷措施

变电站是电力传输的核心枢纽，二次设备关系到变电站的安全运行。变电站内设备自身电压较高，在引雷方面具有一定的劣势。发生雷击事故容易造成二次设备损坏，造成保护失效或引起一次设备误动等后果，威胁变电站供电安全。如何形成有效的防雷击危害规避，提高变电站供电可靠性是变电站建设和运行过程中的重要课题。本文以此为出发点，在总结其可能危害的基础上对现阶段的主要防雷措施进行总结，为后续的相关设计与施工建设以及安全运行积累经验。

1 变电站二次设备特征

针对变电站主体功能的检测、测量与自动化保护等一系列设备体系被称之为是二次设备。二次回路不直接参与变电工作，但是对变电功能组件的控制与保护却是必不可少的。从设计以及施工实践的角度来看，二次设备在实际的应用过程中往往为低压设备，甚至是基于直流或者感应电压而工作的电气元件。此种情况导致其对于电压的变化更为敏感，而对于电压或电流的过载极限要求更为苛刻。在同等的雷击条件下（包括感应雷击），如果不存在有效的保护措施，则二次设备的损毁程度更为明显。因此有必要采取措施来强化对二次设备的防雷保护。

与此同时，由于其与一次设备之间存在显著的关联，对于一次设备的保护变相也会影响到二次设备的总体有效性与安全性。这一特性也进一步增加了变电站二次防雷措施的难度与实施质量要求。

2 二次设备雷击危害

针对二次设备的基本特征，在面对雷击的过程中，其往往表现为更大的脆弱性以及更大的危害。从实际的危害角度来看，二次系统雷击危害主要分为三个方面：

2.1 脆弱性带来的二次系统功能失效

二次设备主要担负了变电站的控制、监控、通讯等重要功能。二次设备在非直接雷击中其也容易受到较大的感应电流的影响，从而使得具体功能失准。如继电器体系中的最大阙值的变化、通讯系统讯号延迟增加、监控系统输出信号分辨率降低等问题。上述的问题虽然不至主体功能丧失，却能够在一定程度上使得相关的功能弱化，进而造成其对于变电站的监控效能降低。且存在由于控制系统时效性较差而产生更大的生产事故以及损失等现象的可能。

2.2 造成较大的经济损失

二次设备与一次设备相比，其功能更为复杂。而复杂的功能背后往往是设备成本的增加。以自动控制交换机为例，其工程造价成本超过3万元人民币，全套设备及其辅助传感器在变电站工程成本占比超过20%。由此可见，在雷击的情况下容易形成对二次设备的损坏，且形成更大的经济损失。除了上述因素之外，二次设备在恢复的过程中也存在更大的成本支出。与一次设备的独立设备损坏后直接修复不同。二次设备在雷击后很难存在修复现象，往往只能够通过换新来达到功能恢复的效果。而在实际的换新过程中也会由于设备之间的匹配程度等方面问题进行全套设备换新或者更长的调试周期等问题，客观上增加了雷击的间接经济损失。

2.3 雷击事故中二次设备损坏比重较大

从对变电站进行监控与分析的过程中，我们发现二次设备收到雷击的威胁更重。以其故障率为基本表示，在两年内一次设备由于雷击而出现的损坏情况占比仅为17.2%；而相比而言二次设备的总体所占比例超过了80%。从具体的二次设备电气元件的角度来看，电源、通讯以及后台主机占比更大。故而二次设备是变电站雷击危害的主要来源。

3 二次设备防雷措施研究

变电站二次设备由于其主要功能与组成等方面的原因而造成了更為容易受到雷击影响的现状。并在雷击危害产生后对电力系统的安全运行带来巨大威胁 ，并造成严重的经济损失。基于上述两方面原因，我们有必要对其防雷措施进行重点建设。从其运行状态以及防雷实践中来看，其防雷措施主要可以分为两个方面：

一方面是对一次设备进行防雷构建。二次设备由于感应及控制需要常常与一次设备进行直接连接。而当一次设备存在雷击情况时，其电能的负载会形成对二次设备传感器的直接破坏。或者通过相关电路及感应电流等方式对其主体设备产生影响。为此，在实际的建设过程中首要通过氧化锌及主体设备接地等方式导入在雷击发生时的一次设备不良负载。通过此种模式达到对二次设备的防雷保护。

另一方面是对二次设备自身进行防雷构建。落实到二次设备自身的保护体系中来，其大致可以分为如下三种模式。一是完善二次设备防雷系统的设计，根据变电站所处地区的气候、地质状况以及变电站二次设备的运行环境等，进行全面的系统的雷击风险评估，然后根据评估结果设计全面的二次设备防雷方案；二是选用恰当的电力设备。安全运行是变电站安全运行的首要目标，电力设备选型要求质量可靠、性能稳定。在二次设备防雷系统中应选用已有多年成功应用经验的成熟产品。根据二次设备防雷方案，选用匹配的一体化防雷设备，所选用设备的性能参数必须满足二次设备防雷要求，其中交流电源浪涌保护器的残压必须低于700V；三是建立必须的全保护模式，按照其远近端分类标准对其进行综合保护。

通过科学系统的二次设备防雷技术体系建设，可以将雷电危害对于变电站二次设备的损坏降到最低。排除掉设计以及施工过程中可能存在的不遵从现象因素，由于雷电所造成的损坏比例可以降低到5%以下。这一指标完全满足现阶段我国变电站建设防雷标准，保障了防雷体系的有效性。

4 总结

变电站的二次设备由于其自身的脆弱性而导致其在防雷方面的建设水平要求更高。基于此种现象，本文首先分析了变电站二次设备的功能及其特征；然后以特征为基础探究其在雷击过程中的具体危害，确定其防雷重点；最后，按照一次设备以及二次设备自身的防雷需求，探究后续防雷体系的具体建设过程。希望能够为后续的相关设计与实现提供必要帮助。

参考文献

[1]秦俊花，徐路路.屯兰矿白草塔35kV变电站二次系统防雷改造[J].煤炭与化工，2017，40（08）：111-113+116.

[2]毛健.发电厂和变电站二次设备等电位接地网的布设[J].水电与新能源，2016（08）：40-43.

作者单位

国家新闻出版广电总局五六一台 江西省南昌市 330000