劉青松

摘要 雷電是影響電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的主要因素之一。以農(nóng)村小型變電所為例，介紹傳統(tǒng)防雷設(shè)施及其不足，并提出了變電所弱電設(shè)備防雷措施，以期降低因雷擊造成的設(shè)備損壞率，確保生產(chǎn)生活有序進(jìn)行。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村小型變電所；雷擊災(zāi)害；弱電設(shè)備；避雷器；防護(hù)措施

中圖分類(lèi)號(hào) TU895 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）15-0199-01

目前，重慶市所轄35 kV變電所計(jì)量、保護(hù)、控制和通訊設(shè)備已全部升級(jí)成為綜合自動(dòng)化設(shè)備，各類(lèi)先進(jìn)電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用。絕大多數(shù)變電所內(nèi)電子設(shè)備和一次設(shè)備，仍依附于避雷針的保護(hù)[1]。傳統(tǒng)防雷措施已無(wú)法滿足當(dāng)下需要，必須引起高度重視。

1 變電所傳統(tǒng)防雷設(shè)施

1.1 避雷針

在防御直擊雷破壞措施上，變電所一般采用獨(dú)立避雷針或構(gòu)架避雷針，在某些峽谷地帶還需使用避雷線進(jìn)行防護(hù)，這些避雷針通常包括接閃器、引下線和接地體等部分。避雷針這種傳統(tǒng)的防雷設(shè)施會(huì)極大地增加雷擊概率，致使大部分由微電子設(shè)備組成的綜合自動(dòng)化設(shè)備受雷擊機(jī)率也隨之增大，損壞方式多樣，給電力生產(chǎn)帶來(lái)很大的損失[2]。

1.2 避雷器

傳統(tǒng)避雷器分為閥型避雷器和管型避雷器，分別裝在母線、設(shè)備上和線路端。隨著技術(shù)進(jìn)步，傳統(tǒng)避雷器已逐漸被性能更好的金屬氧化物避雷器取代。因?yàn)槔纂娗秩氩ㄎ：Φ氖?5 kV以下系統(tǒng)，所以變電所重點(diǎn)針對(duì)35 kV和10 kV的線路入侵波進(jìn)行了防護(hù)。在架空進(jìn)線方面，35 kV線路通常使用進(jìn)線段1～2 km的架空避雷線配合線兩端的管型避雷器進(jìn)行防護(hù)；10 kV線路則在每條進(jìn)線上都配備了一組閥型或者氧化鋅避雷器進(jìn)行防護(hù)；而對(duì)3～10 kV配電變壓器通常只在高壓側(cè)使用閥型避雷器進(jìn)行防護(hù)；在雷電多發(fā)區(qū)，外送的 Y/Y0 連接的變壓器一般只裝設(shè)了用來(lái)防變波和低壓側(cè)雷電入侵波擊穿變壓器高壓側(cè)絕緣避雷器。

2 變電所弱電設(shè)備防雷措施

2.1 交流電源

針對(duì)交流電源的防雷措施，可使用電源防雷器。電源防雷器可以在很短的時(shí)間內(nèi)將電路上由感應(yīng)雷擊產(chǎn)生的大量脈沖能量釋放到安全地線上，對(duì)電路上的設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)。

2.2 通訊設(shè)備

針對(duì)通訊設(shè)備的防雷措施，可使用數(shù)據(jù)線浪涌抑制器。浪涌抑制器能有效防御浪涌經(jīng)數(shù)據(jù)線入侵電子設(shè)備[3]。當(dāng)雷擊產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，它能在極短的時(shí)間內(nèi)分流導(dǎo)通，避免浪涌損壞回路中的設(shè)備。

2.3 弱電設(shè)備的防雷方案設(shè)計(jì)

2.3.1 電源線。電源線是雷電侵入弱電設(shè)備的主要途徑之一[4]，變電站弱電設(shè)備的電源是利用電力線路引入室內(nèi)，當(dāng)直擊雷擊中高壓電力線路后，雷電波經(jīng)變電站的10 kV線路侵入母線，再通過(guò)10 kV所用變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，侵入低壓出線，經(jīng)過(guò)變壓器耦合到低壓側(cè)，入侵到弱電系統(tǒng)供電設(shè)備（圖1）。電源線通常采用在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器、在電源入口端加裝浪涌保護(hù)器和電源多級(jí)防護(hù)級(jí)間配合的方式防雷。電源線多級(jí)防護(hù)級(jí)間配合的設(shè)計(jì)如下。

第Ⅰ級(jí)為初級(jí)保護(hù)，使用的防雷器必須能承受直接雷擊，且具備較大通流量?？捎?個(gè)菲邁斯公司生產(chǎn)的FPS01-FB120型電源防雷器，將由線路引入的高電流在此位置泄流入地。該型號(hào)防雷器是B類(lèi)防雷器，每線通流量達(dá)50 kA（10/350 μs）。

第Ⅱ級(jí)防護(hù)所使用的防雷器必須有較低的電壓限制水平。可用1個(gè)菲邁斯公司生產(chǎn)的FPS01-F40/4型防雷器，把經(jīng)過(guò)第I級(jí)泄流后的過(guò)電壓再次限制在對(duì)設(shè)備無(wú)害范圍內(nèi)。該型號(hào)的防雷器通流量達(dá)40 kA（8/20 μs），電壓保護(hù)水平為Up≤1.4 kV。

第Ⅲ級(jí)防護(hù)可使用菲邁斯公司生產(chǎn)的FPS01-Z6型防雷插座，該設(shè)備能有效保護(hù)如光端機(jī)、遠(yuǎn)傳PC機(jī)等關(guān)鍵敏感設(shè)備。

2.3.2 220 V直流電源。220 V直流電源屏的主要作用是為繼保裝置供應(yīng)電源。為避免因電源線引入的感應(yīng)雷電過(guò)電壓造成繼保裝置的損壞和誤動(dòng)作，應(yīng)加裝直流電源防雷器，可選用菲邁斯公司生產(chǎn)的FPS01-F40/280V型防雷器。該型號(hào)的防雷器有3個(gè)模塊，1個(gè)對(duì)正、負(fù)極之間提供差模保護(hù)，另外2個(gè)分別將正、負(fù)極對(duì)地進(jìn)行共模保護(hù)。

2.3.3 后臺(tái)機(jī)。后臺(tái)機(jī)的開(kāi)關(guān)量采集線相對(duì)較長(zhǎng)，工作電壓為直流24 V。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，采集線很容易感應(yīng)過(guò)電壓，導(dǎo)致后臺(tái)機(jī)損壞。因此，可將防雷器安裝在所有進(jìn)入后臺(tái)機(jī)的開(kāi)關(guān)量采集線上。在防雷器的選擇上，依舊選用菲邁斯公司生產(chǎn)的FPS01-F20/DC24型防雷器，并可根據(jù)變電所后臺(tái)機(jī)上的開(kāi)關(guān)量采集線數(shù)量確定防雷器的數(shù)量。

2.3.4 PC和終端。德國(guó)DEHN雙絞線信息線路過(guò)電壓保護(hù)器可限制雷電過(guò)電壓，借助此設(shè)備能有效保護(hù)PC和終端的DB-9串口，峰值電壓在±6 000 V之間，能避免浪涌經(jīng)數(shù)據(jù)線間接進(jìn)入電子設(shè)備。

2.3.5 調(diào)度通信。使用德國(guó)生產(chǎn)的DEHN雙絞線信息防雷保護(hù)器，避免經(jīng)電源線傳導(dǎo)的瞬態(tài)浪涌通過(guò)通信線損壞調(diào)度通訊設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)的農(nóng)村變電所中，針對(duì)弱電設(shè)備采取的防雷措施明顯不能適應(yīng)微電子技術(shù)的需要，導(dǎo)致變電所相關(guān)設(shè)備經(jīng)常受到雷擊而損壞，影響正常的生產(chǎn)生活。本文設(shè)計(jì)的變電所弱電防雷方案經(jīng)多次調(diào)試后效果顯著，可有效降低因雷擊造成的設(shè)備損壞率。防雷設(shè)施是一種預(yù)防性投資，必須引起足夠的重視。只有做到防患于未然，才能確保正常生產(chǎn)生活秩序。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 肖金華，李景祿.農(nóng)村電網(wǎng)防雷保護(hù)的分析與討論[J].電瓷避雷器，2005（4）：40-42.

[2] 余兆忠.變電所電子設(shè)備的防雷[J].農(nóng)村電氣化，2005（10）：33-34.

[3] 杜尚彬.浪涌保護(hù)器原理及應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2014（6）：92-94.

[4] 何艷嬌.變電站弱電設(shè)備防雷保護(hù)的研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2007.endprint