馬 強

（湖南省氣象局 長沙市410000）

雷電災(zāi)害是國際上公布的最嚴(yán)重的10種自然災(zāi)害之一。最新統(tǒng)計資料表明，雷電造成的損失已上升到自然災(zāi)害的第3位。長期以來，供電部門設(shè)備防雷都是以防止雷電浪涌沿輸電線路感應(yīng)引起問題為主，大家普遍認(rèn)為只要按照國家的建筑物防雷設(shè)計規(guī)范做好變電站的防雷措施，比如安裝好變電站的防雷裝置（避雷針、引下線、接地裝置等），就把所有的防雷工作做到位了。但事實證明，隨著變電站自動化程度的不斷提高，自動化系統(tǒng)的電子化、集成化、智能化技術(shù)的發(fā)展，使得這些對浪涌較為敏感的電路雷電承受能力進一步下降。當(dāng)雷電擊中變電站時，這些設(shè)備很容易被擊毀。

1 雷電危害變電站的途徑分析

一般變電站都有布置在變電站四角和邊上數(shù)支高約數(shù)十米的避雷針的保護，基本可以避免建筑和設(shè)備免遭直接雷擊。在高壓母線上均有氧化鋅避雷器并且高壓線路上有架設(shè)的避雷線保護，雷線可以保護線路免遭直接雷擊，氧化鋅高壓避雷器可以及時泄掉危險線路和高壓設(shè)備的過電壓和過電流，起到保護線路和高壓設(shè)備的作用。主次變中性點裝設(shè)有氧化鋅避雷器，可以及時泄掉危害高壓設(shè)備的過電壓和過電流。安裝的這幾個氧化鋅避雷器都是高壓避雷器，保護目的很明確，都是保護那些耐過壓能力很強的高壓設(shè)備，并且這種避雷器為了適應(yīng)高壓環(huán)境，它的殘壓設(shè)計的都很高，殘壓可以輕易擊壞處在后端的，脆弱的二次設(shè)備。信號線路等的防雷更是沒有考慮。

全站的工作接地，保護接地采用同一接地網(wǎng)。接地主網(wǎng)設(shè)計為長條孔狀均壓帶，間距為（5～7）m，接地主干線及引至電氣的接地分支線均采用-60×6的鍍鋅扁鋼。按計算要求，接地電阻一般在0.5 Ω以下。所有戶外設(shè)備基礎(chǔ)、支架、進出線構(gòu)架、電纜支架、電纜支架均需與接地網(wǎng)可靠連接。戶內(nèi)設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼、設(shè)備外殼、穿墻套管板、照明分電箱等均需接地。所以我們說，變電站對高壓設(shè)備和建筑防護是完善的和成熟的，但對二次設(shè)備的防雷設(shè)施卻是空白，二次設(shè)備正處在有雷無防危險境況中。感應(yīng)雷電可能通過下面幾種途徑入侵變電站并破壞二次設(shè)備：

（1）由站用變壓進入站用變屏，再進入到直流屏和UPS。

（2）由信號線進入通信設(shè)備，再進入RTU和后臺機（當(dāng)?shù)乇O(jiān)控）。

（3）雷電流流入地網(wǎng)，地電位升高，使得與之相連的設(shè)備外殼帶上高壓，造成設(shè)備的平衡電路縱向絕緣上出現(xiàn)高壓，導(dǎo)致絕緣擊穿。

（4）由室外監(jiān)控線路以及到室外的照明線路進入設(shè)備。

變電站二次設(shè)備集中了計算機、GPS對時設(shè)備、交直流逆變電源及微機保護裝置設(shè)備等組成的自動化系統(tǒng)，內(nèi)部連接線路交錯，較為復(fù)雜，當(dāng)雷電侵入自動化系統(tǒng)，就會造成嚴(yán)重的干擾和損壞。例如：1999年6月，天津?qū)幒庸╇娋中±钭冸娬镜倪h動設(shè)備遭雷擊，其中擴頻電臺的電源及RS-232數(shù)據(jù)口、UPS的整流可控硅、網(wǎng)關(guān)機主板及RS-232口、RS232/485轉(zhuǎn)換盒、RTU中7塊監(jiān)控模塊均被擊壞，由于設(shè)備受損嚴(yán)重，受損設(shè)備數(shù)量多，搶修人員無法及時修復(fù)，最后申報停運。廣西平果變電站從1993年1月投運以來，多次遭受雷擊，造成二次設(shè)備的損壞和不能正常運行。1993年夏雷擊造成資料丟失，一些插件損壞；1995年雷擊造成計算機死機；1997年的雷擊造成監(jiān)控系統(tǒng)3臺顯示器無顯示，UPS A段負(fù)荷跳閘，兩個光纖傳輸器被擊壞，計算機B機失電，RTU故障等。

2 變電站二次設(shè)備防雷的解決方案

（1）防止由電源線、信號線侵入的閃電電涌措施。防治侵入的閃電電涌措施，一般都是在設(shè)備的端口接入一浪涌保護器，正常工作范圍內(nèi)它的阻抗很大，對設(shè)備沒有影響，而當(dāng)電壓超過某個限度以后它的阻抗急劇下降，并且能在瞬間分流巨大的浪涌電流，實現(xiàn)對設(shè)備的過電壓保護。保護的主要元器件包括放電管、壓敏電阻、瞬變電壓抑制二極管（TVS）、 聚合開關(guān) （Polyswitch）和硅對稱二端開關(guān)（SIDACTors）等元器件。每種元器件各有特色，沒有萬能的器件，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)被保護設(shè)備和環(huán)境的要求，選用適當(dāng)元器件，配合使用。

保護器件可以由單一元件構(gòu)成，也可由多個元器件組成的混合電路構(gòu)成。所有的元器件可以集中在一塊板上，也可分散在不同的板上來實現(xiàn)保護作用。在實際應(yīng)用中，應(yīng)采用多級保護。第一級為主保護，吸收浪涌電流的主要部分，第二級箝位電壓到被保護設(shè)備的安全電平。通常情況下，兩級保護已能滿足被保護設(shè)備的安全要求，如果需要可以采用三級保護。

變電站二次設(shè)備的防雷保護應(yīng)分別在電源線、信號線和天饋線上分級裝設(shè)專用防雷器。在站用變屏進線處安裝電源一級防雷器；在直流屏、UPS進線處以及微波塔上照明燈的電源線上安裝電源二級防雷器；在后臺機、遠動裝置（RTU）和微波裝置等重要設(shè)備的電源進線處安裝電源三級防雷器；直流屏的控制母線應(yīng)裝設(shè)直流電源防雷器。在遠動裝置與微波設(shè)備的接口處、遠動裝置（RTU）與后臺機的接口處、后臺機的MODEM之前分別安裝信號防雷器。在微波天線與微波設(shè)備的接口處安裝天饋線防雷器。對于具備遙視功能的變電站，室外的攝像機應(yīng)考慮防雷。攝像機的電源線和云臺的電源線應(yīng)裝設(shè)電源防雷器；攝像機的信號線應(yīng)裝設(shè)信號防雷器。

（2）防止接地系統(tǒng)的高電位反擊。需要強調(diào)的是，采用任何防雷方法，都必須具有一個良好的接地系統(tǒng)，使雷電浪涌電流順利地流入大地。否則，安裝何種類型的防雷器件，都不能收到預(yù)期的效果。聯(lián)合接地系統(tǒng)更容易均衡建筑物內(nèi)各部分的電位，降低接觸電壓和跨步電壓，排除在不同金屬部件之間發(fā)生閃絡(luò)及火花放電的可能，接地電阻更小。因此采用聯(lián)合接地可以防止接地系統(tǒng)的高電位反擊。

實踐中，變電站二次設(shè)備的外來電磁干擾，主要由電源線、信號線和地線三個環(huán)節(jié)侵入到系統(tǒng)，只要在電源線和信號線接口處安裝相應(yīng)的防雷器件，就能有效地保護二次設(shè)備。接地系統(tǒng)因受客觀環(huán)境限制，相對復(fù)雜一些，應(yīng)根據(jù)具體情況，作好聯(lián)合接地。