摘要：隨著技術的快速發展，電力行業在不斷前進。變電站實現綜合自動化是傳統變電站二次系統的重大變革,其裝置形式、功能配置以及操作方法都發生了根本變化。本文介紹了浪涌電壓使變電站二次設備遭受雷擊產生的危害性及嚴重性，從而簡要闡述了變電站二次系統過電壓及防雷保護一些看法，以提高系統的運行安全性和可靠性，以供參考。
　　關鍵詞：變電站；二次系統；原因；危害；防雷
　　0引言
　　隨著高新技術和信息化建設的發展，尤其是電子技術的飛速發展，各種先進的衛星通信、保護監控、計算機網絡系統和遙控、遙測系統等電子設備產品更加廣泛地應用于電力行業，特別是在近幾年的電力變電站無人值守和電力調度自動化系統中大量使用了這些微電子儀器設備，使得電力行業的自動化整體能力、現代化管理水平以及電力服務質量均有了顯著的提高。但是，變電站二次設備大都采用大規模的集成電路，電子元器件的性能大大提高的同時，其抗電磁干擾、抗過電壓特別是抗雷擊的能力卻變得十分脆弱了。
　　雷電是一種強烈的大氣過電壓強放，雖然直擊站內設備概率很低，但有可能通過行波侵入或耦合二次回路感生干擾電壓等途徑對設備產生間接的有害影響。另外，當雷電擊中站內避雷針或鄰近高大構件時，強大的泄放電流引起地網電位升高，有時會在各接地點產生過大的電位差。而地下敷設的二次電纜的屏蔽層，會分流泄放雷電流，在纜芯間以及芯地間產生干擾電壓。
　　1變電站二次系統防雷保護重要性及影響
　　1.1浪涌電壓產生的原因及其危害
　　隨著電子技術的飛速發展，現代的電子產品中大量采用了大規模及超大規模的電子集成電路制造技術，且集成的程度越來越高，內部的線間距離越來越小，使元器件的耐壓程度越來越低，因此由雷電引起的各接地點間的電壓差很容易將室內二次系統擊毀。另一方面，雷電在線路上空的雷云之間放電，或對線路附近的大地放電，都會使線路因電磁感應產生雷電沖擊波或浪涌電壓，這種沖擊波會沿著線路入侵到與之相連的二次系統，造成系統運行錯誤或者損壞。若雷電直接擊中暴露在室外的線路時，產生的浪涌電壓更為強烈、危害更大。電力系統操作過電壓是指電力系統中的故障和操作導致暫態振蕩而產生的過渡過程過電壓，這種浪涌電壓也對電力系統二次造成很大的危害。
　　有了變電站外部的防雷措施，可以防止變電站遭受直擊雷的侵害，但外部防雷設備會給室內的二次系統帶來電磁兼容（EMC）問題。在防雷設備接收和排放雷電沖擊電流的過程中，會產生電磁影響，從而導致高達幾千伏的過電壓進入二次系統的電源和通信回路，威脅二次系統的正常運行。雷電和浪涌過電壓已成為當今電子時代的一大公害，它們的產生使得原先得到避雷針保護的變電站并不能使建筑物內的二次系統得到有效的保護。
　　1.2完善的雷電保護系統
　　通過上述對雷電和浪涌電壓危害的介紹，根據IEC1024和GB50057-94（2000年版）的規定及要求，現階段的防雷措施已不能仍停留在架設避雷針等的簡單措施上,需考慮外部防雷系統和內部防雷系統兩個方面。外部防雷系統由接閃器、引下線、接地地網等有機組成。內部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。因此，一個變電站完善的雷電保護系統設計結構如圖1所示。從圖1可見，完整的防雷手段包括建筑物外部防雷和內部防雷，主要采用接地、屏蔽、均壓、限幅和隔離五種方法。
　　
　　圖1雷電保護系統結構圖
　　1.3防雷區的劃分
　　如今防雷工作的重要性、迫切性、復雜性已大大增加，雷電的防御從過去的直擊雷防護到現在的系統防護，從以保護建筑物為保護重點，發展到以電子信息系統為保護核心，強調綜合治理、分級泄流、層層設防的思路。為了防止浪涌過電壓破壞變電站二次系統，GB50057-94(2000)版和IEC61312分別提出和規定了系統防護的概念——建筑物內外建立均壓等電位聯系系統，在可能出現過電壓的電源饋線和通信線路上必須安裝浪涌保護器（SPD）。SPD是采用等電位的原理，泄流時設備和地網處于暫態等電位，從而將浪涌電流泄放入地，無浪涌電壓時設備和地網隔離。SPD的選擇根據建筑物內部因雷擊電磁干擾大小的不同而不同，按照IEC1312-1和國標GB50057-94（2000年版）規定將要保護的空間劃分為不同的防雷區（LPZ），以確定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖（LEMP）的嚴重程度和選擇相應的SPD。LPZ0A區：可能遭受直接雷擊和導走全部的雷電流，本區內電磁場強度沒有衰減；LPZ0B區：不可能遭受大于所選滾球半徑對應的直接雷擊，但本區內電場強度沒有衰減；LPZ1區：不可能遭受直接雷擊，流經各導體的電流比LPZ0B區更小，本區內的電磁場強度可能衰減，這取決于屏蔽措施；LPZn＋1后續防雷區：當需要進一步減小電流和電磁場強度時，應增設后續防雷區，并按照需要保護對象所要求的環境選擇后續防雷的要求條件。防雷區的數越高電磁場強度越小。
　　
　　圖2建筑物雷電防護區（LPZ）劃分
　　根據上述對建筑物防雷區的劃分，相應變電站內LPZ劃分如下：LPZ0A區：這是直擊雷的主要作用區，這個區不在避雷針保護范圍內，故不在變電站內；LPZ0B區：這是感應雷的主要作用區，雖在避雷針保護范圍內，但沒有經過電磁屏蔽，電場強度沒有衰減，處于此空間的所有可導物體均可感應較強的雷電壓；LPZ1：屬于建筑物的屏蔽區，區內的物體不可能遭受直接雷擊，由于建筑物的屏蔽措施，電場強度會衰減，應進一步采取屏蔽措施減少電場強度的干擾。
　　2電力系統二次系統的防雷
　　按電磁環境不同將變電站劃分為不同的電磁兼容（EMC）保護區，將保護需求相同的設備全部安裝于同一個EMC保護區內，并將進入保護區內的電氣連接件與SPD相接。因此任一保護區內，電源進線和通信線都應通過SPD與地電位做等電位連接。電源饋線和通信線路的過電壓保護一般可分為三個保護級，若后續設備承受的殘壓過高，則需增加一個保護級，最終須將設備承受的殘壓降低到脈沖耐受電壓的要求。
　　
　　圖3變電站二次交流系統防雷配置圖
　　
　　圖4變電站二次直流系統防雷配置圖
　　3結論
　　變電站二次系統的防雷除了要確保變電站所采用的外部防雷措施完善有效之外，還需確保內部防雷措施的完善有效。變電站二次的過電壓防護，是綜合應用一次側過電壓防護技術、計算機等微電子設備及通信設備過電壓防護和抗干擾技術、繼電保護抗干擾技術的問題。
　　
　　圖5變電站通信系統防雷配置圖
　　變電站二次系統的過電壓防護水平與變電站的布置、二次系統的過電壓承受能力有密切的關系。隨著計算機技術在電力工業中越來越深入地應用，我們有必要深入研究計算機系統在變電站這種特殊電磁環境下的工作規律。變電站二次系統的防雷是一項要求高、難度大的系統工程，在實施工程中要從現場實際出發，本著經濟、實用、高標準、嚴要求、高起點、高可靠性的原則進行，嚴格遵守國家和行業標準在實踐中不斷完善，從歷史的新高度來認識和研究現代防雷技術，提高人類對雷災防御的綜合能力。完善變電站二次系統的防雷保護對于提高變電站設備的安全可靠運行具有重要意義。
　　
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