探讨电力系统变电二次设备的防雷措施

黄珂 陈曙晖 杨斌

【摘 要】在电力系统中，二次设备的防雷工作十分重要。本文对电力系统变电二次设备的防雷措施作出讨论，其中包括电源系统防雷、通信接口防雷和GPS馈线防雷三个方面，以期为提高电力系统的安全性提供参考。

【关键词】电力系统;二次设备;防雷

引言

电气自动化、网络系统、通讯系统等核心元件的抗电击性能较差，敏感性却较强，为了防止设备遭受雷击，保证系统正常运行，采取有效措施加以防范势在必行。

1电源系统防雷

变电站内二次设备的供电方式分为交流供电和直流供电两种，对于交流供电而言，其在迅速变化过程中会产生强大的电压，如不采取有效措施可能会对设备造成伤害，而整流设备中具有较大容量的滤波电容器能够有效缓解瞬间过电压的袭击。变电站普遍采用屏蔽电缆，为接地设备的稳定性提供有利的保障。由工作和保护接地与其他设备共同采用同一接地装置，而且都处于间接雷区，在雷电来临之时会产生强大的电磁场，而电磁场会严重干扰电力系统，同时使得接地电位升高，进而产生反击过电压。通过以上分析可知，对自动化设备进行有效的过电压防护显得十分必要。

对电源系统保护的核心为抑制雷电和避免电源回路中出现浪涌和过电压。为此可采取以下方式加以防护：

首先，通过利用不同级别的开关将电流逐渐弱化下来，其具体弱化过程为：在开关内部加装传感器，雷电产生时传感器会在第一时间有所感知，通过电路控制，开关会自动关闭，将电流通过与其相连接的接地线导入大地，起到引流的作用，为了加强引流的效果，实际使用中将多个级别的开关组合使用，以便形成多条引流线路，在多个引流线路的作用下可以使电压有效降低，实现对二次设备的保护[1]。

其次，进行等电位连接即均压处理。其防护过程为：将金属导线、导体和等电位连接器与接地系统进行连接，注意将带电导体用避雷器连接，不带电的普通导体用导线连接即可，由于铜导线具有电阻小，导电性能强的特点，因此多采用铜导线。产生雷电时，在电磁脉冲作用下会产生一定的电压，而产生的电压便可通过均压系统导入大地，既防止强电压的损害又可以保证系统各部分不受电位差影响，即迅速在系统内部实现各部位的等电位或者产生极其微小的电位差，对于保护人身安全和系统具有重要作用。

最后，通过屏蔽阻挡电击。屏蔽对于电磁干扰起到很好的阻挡作用，是比较直接有效的防护手段。由于电场作用，空间中的带电粒子会朝着一定的方向运动，因而产生了电流，但是如果在产生电场的两级处分别放置金属导线或者金属罩，在电场中金属导线或金属罩也会产生与其相反的电场，最终在平衡力作用下电场处于平衡，两个电场互相抵消，导线内部或者金属罩内部电场强度为0，从而起到屏蔽作用。通过屏蔽，内外电场互不干扰，有效阻断了电磁能量的传播。为了有效防止电磁脉冲对设备造成干扰，一般采用多点接地的金属网或者屏蔽室将外界干扰与内部设备隔离开来。

2通信接口防雷

通信设备接口所能承受的电压较低，对雷电的敏感程度较高，而且其绝缘性能通常较差，而且数据线、信号线等都直接与其相连，当电磁场强度较大时很容易造成数据丢失。因此对通信接口实行防雷保护十分必要。

变电站微机远动测控装置采用分散式结构，其中包含很多模块，每个模块均通过电子脉冲效应收集数据，此收集方式对于高频率电磁脉冲干扰极为敏感并产生剧烈的反应。目前屏蔽是对抗干扰最有效的方式，进行屏蔽时要注意对于各个模块之间的连接均需设置屏蔽。实际上，各个模块之间的连接距离较短，而且设备大多设置在户外，能够在很大程度上减少设备间的电压差，使电压能够被控制在一定范围内。但是由于二次设备及其他自动化设备一旦感受到强大电压就会及时将电压导入通信接口处，大大增加了通信接口被损坏的风险，因此需要在通信接口处安装防雷装置。

变电站普遍将人工智能技术应用与其中，实现了自动监测与操控，因此，变电站一般都无人值班，数据的采集和传输等主要通过光纤、通信网络或载波装置进行，而载波机与自动化装置的信号连接线比较长，当变电站遭受雷击时，处于LPZOB区域的通信装置将会明显感知到强大的电压，会对通信装置造成一定的损坏，通过在信号接口处加装避雷器能够很好地防止此类现象发生，此外，连接LPZOB区和LPZOA区的线路也需要安装避雷器。

3GPS馈线防雷

变电站内的GPS馈线必须进行防雷，需要將天线和室内屏蔽层进行接地处理，若馈线较长，超出30m时，需要在馈线中间另外设置屏蔽层，并将其接地[2]。此外，GPS与时钟同步接收机之间的同轴端口需要安装防雷器，安装中注意插损控制在0.3Db以下。对于具体接地处理注意以下方面：

（1）选择联合地网，为保证良好的接地效果，接地线电阻应低于0.5Ω;

（2）接地处理过程中保证所有设备使用同一地网但却单独使用接地线。控制室、机房使用联合地网，屏蔽柜要专门设置接地导体，屏蔽柜的可动部位要与柜体保持良好接触，其外表面要确保接地。机柜里面的接地线要单独使用，不可交叉混用，保证所有设备与各自接地线连接的基础上将所有接地线再汇集连接在一起，通过接地引下线与联合地网相连接;

（3）对于接地母线的设置应采用铜线将其编织成面积为35mm2的网络，并顺次连接成线围绕在室内地面周围，以保证地面周围具有相等的电势，以避免雷电反击造成设备损坏;

（4）将电源柜中的电源PE端、防雷装置的PE端以及设备接地线全部汇总连接，在利用25mm2多段铜导线将汇集在一起的干路与接地母线进行牢固连接，其他机柜的相应部位则可直接连接在底部的接地位置;

（5）将设备防雷装置的PE端全部连接在机柜的汇流铜排上，再利用铜导线将汇流铜排进行连接，最后将单元柜中的汇流铜排单点接地。

结论

综上所述，变电站二次设备的防雷是复杂而综合性的，需要部门之间加强沟通与合作，同时要对实际情况进行分析，据此采取科学有效的方式进行防雷。在今后的防雷工作中，需要更深层次地展开研究，理论结合实际，尽最大努力使电力系统的安全性得以保证。

参考文献：

[1]张炜.电力系统变电二次设备的防雷措施[J].建筑工程技术与设计，2018，000（013）：3354.

[2]徐世雄.电力系统变电二次设备的防雷措施[J].轻松学电脑，，000（003）：1-1.

（作者单位：国网浙江宁波市鄞州区供电有限公司）