变电站二次系统防雷及防护措施

变电站二次系统防雷及防护措施

王辉

关键词：变电站；二次系统防雷；防护措施

引言

当前我国经济正迅猛发展，电力作为社会发展的“先行官”，其可靠性与稳定性具有决定作用，而变电二次设备一旦遭受雷击，容易遭到破坏，严重影响电网的正常运作，因而研究变电二次设备的防雷技术具有现实的意义。通过接地措施能有效地减弱雷电对变电站二次系统的危害，保证设备的可靠运行。

1变电站二次侧遭遇雷电时造成的主要危害

遭遇雷击时，雷击形成的过电压对变电站二次侧装备的危害及可能造成的后果主要包括以下几方面。

1.1造成重要的设备老化甚至破坏

变电站的继电保护装置、控制装备等二次设备价格比较昂贵，电子集成度较高，对雷电的敏感性非常高，雷击时造成二次装备两端出现电位差；由于继电保护装置、控制装备等二次设备的电子、微电子装置的耐过压水平很低，将造成装置的破坏，导致安全事故的发生。

1.2丢失设备数据

对于变电站来说，设备的数据相当重要，如果重要数据的丢失不能恢复，会给电力调度和变电站运行带来了很多麻烦，不仅会造成巨大的经济损失，而且会出现很大的安全事故。

1.3造成供电范围内大面积停电

遭遇雷击时，二次侧的各种继电保护、控制设备易被雷击损坏，产生误动作，有可能导致高压开关跳闸，发生大规模停电事故，给人们生产、生活造成影响。

2变电站二次系统防雷工作现状

通过调查发现，目前我国大多数变电站都是通过设置防雷保护分区对二次系统中的设备进行保护，这种方法需要根据不同分区雷电的特点采取不同的防护方法，比如说，在变电站建筑物外部，一般会设置避雷针、避雷带等将雷电引入地下的装置，同时要降低接地网上具有的电阻，这样可以防止接地电位的反击。在变电站二次系统中设备的电源线位置，也要安装SPD等设备，这样可以实现雷电的泄流。但是，通过大量的试验发现，目前各大变电站所使用的避雷针等避雷设施已经不能够对雷电进行有效地防护，即便是在安装了避雷设施的情况下，变电站二次系统中的设备还是会在不同程度上受到过电压的影响。同时，由于我国到目前为止并没有出台强制措施，因此一半以上的变电站为了节省成本，并没有安装针对各种电源以及电线的保护装置，智能化的雷电检测系统也没有普及，因此，总体上来说，大多数变电站二次系统依然会受到较大的雷电威胁。

3变电站二次系统防雷措施

3．1变电站中10kV/400V站用变压器的安全隐患

10kV/400V站用变压器一般用来连接变电站中的一次系统和二次系统，且位于最后一级的位置，大多数情况下，站用变压器受到雷电损害的可能性较小，因此，大多数变电站都没有重视对站用变压器的雷电防护工作。实际上，如果变电站不采取任何的措施对站用变压器进行雷电防护，那么就会使变电站二次系统中存在较大的安全隐患。如果雷电过电压侵入的是二次系统的高压侧，那么被引入地下的电流就会因为电阻的变化而产生一定大小的压降，这个压降会导致过电压的大小在一定程度上有所升高，这样就会导致二次系统设备受到雷电侵入的可能性提高。如果雷电过电压侵入二次系统的低压侧，同理，产生的压降会导致低电压侧电位迅速升高，给低压组带来一定的威胁。

3．2变电站二次系统交流和直流电源线路防护措施

从防雷的理论知识方面来讲，对二次系统中交流和直接电源线路进行防雷保护的主要目的是限制幅度、限制电压以及多级分流。因此，理想状态下，变电站应该在电源线路中设置不同级别的防护措施，层层递进，为电源的正常运行提供坚实的保证，但事实上，我国很多变电站的二次系统设备都是由不同的厂家来生产的，因此并不能在二次系统的电源中真正形成非常完善的防雷系统，这样不仅不能达到防雷目的，而且会使二次系统中的末端设备出现非常大的安全隐患。

3．3防雷设备容易出现故障

大多数情况下，变电站使用的防雷设备都是较为传统的类型，因此在使用之前需要安装断路器，这样如果防雷设备在运行过程中出现故障，相关的工作人员利用断路器可以迅速地切断电源，防止意外的发生，但是这种方法还存在一些弊端:防雷设备不能与二次系统中的主回路进行协调和配合，整个系统抵抗冲击的能力会在很大程度上有所降低。同时，变电站二次系统中的配电器和断路器往往不是由同一个商家提供的，因此在运行的过程中，可能会出现不能协调配合的情况，在这种情况下，防雷设备的作用就没有被完全地发挥出来。为了解决上述弊端，有部分变电站会在二次系统中应用脱扣技术，但是如果SPD故障与故障负载跳闸这两种情况同时发生，那么脱扣技术也很难解决这些故障带来的安全隐患。

3．4地电位反击无法得到有效地解决

一般来说，变电站会将地电位作为电位计算时发挥参考作用的零电位，但是在避雷设备将雷电引入地下的过程中，地电位的数值会非常迅速地增大，巨大的电压差形成之后，电流就会对二次系统中的设备形成冲击作用，严重的话设备会被损坏，二次系统的运行也会受到一定的影响。变电站解决这种问题的常用方法都是尽可能地降低接地网中的电阻，尽快使电流分散出去，但是由于电流的作用，线路和电缆之间会存在一定大小感性阻抗的作用，因此，降低接地网电阻的方法并不能有效地解决地电位反击的问题。

4变电站二次系统有效的防雷措施

变电站要在二次系统采取有效的防雷措施，为变电站的正常运行提供保证，首先必须要树立科学、严谨的防雷思想，根据不同防雷区域的特点设计不同的防护措施。比如，对于地网反击隐患设备来说，变电站就要通过“堵”来对其进行防护，而对于雷电过电压侵入设备来说，“疏”是更为理想的防护措施。其次，对防雷设备进行选择时，变电站一定要确保其性能和质量符合实际的需要，这样才能为防雷工作提供最为基础的保证，使雷电波沿避雷线接地引下线入地。最后，针对电源防雷工作来说，多级防护是较为科学、合理的方法，其中，不同级别的防护应该发挥不同的作用，尽可能提升对于变电站二次系统的防护力度。对于变电站二次系统信号防雷工作来说，变电站要根据信号设备和系统的工作频率、频带宽度、阻抗特性等特征选择适用的SPD，但是需要注意的是，在计算机信息设备中，变电站设置的过电压保护器的通流容量不能小于5kV，这样信号系统的防雷工作就可以得到强化。

结束语

近年来，随着人们对电能需求量的进一步增大，变电站的工作压力越来越大。对于变电站来说，保证整个系统的正常运行非常重要，但是通过调查发现，很多变电站二次系统都因为受到雷电的入侵而导致设备出现故障不能正常运行，因此对变电站二次系统防雷措施进行分析具有重要的意义。

参考文献

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