馮婧

（山西焦煤西山煤電發(fā)電分公司電力公司 山西省太原市 030053）

以往變電站主要采取應(yīng)用避雷器、避雷針、自動(dòng)合閘等措施來實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。而新時(shí)期，伴隨著大量自動(dòng)化設(shè)備在變電站中的普及應(yīng)用，變電站防雷保護(hù)的復(fù)雜程度大幅度提升，尤其是瞬間過電壓承受能力較弱的集成化設(shè)備，非常容易受到電磁干擾、操作過電壓、雷電過電壓等因素的影響而發(fā)生損壞，導(dǎo)致設(shè)備的保護(hù)誤動(dòng)、繼電拒動(dòng)，威脅電網(wǎng)正常運(yùn)行。鑒于此，有必要加大對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)措施的研究。

1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷保護(hù)

1.1 電源部分的防雷保護(hù)

有研究指出，60%的雷擊事故，是由電源部分防雷保護(hù)不到位所致。鑒于此，自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)中，應(yīng)高度重視電源部分的防雷保護(hù)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的要求，針對(duì)變電站低壓配電系統(tǒng)，可以應(yīng)用3 級(jí)電涌保護(hù)器來實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)，借助電涌保護(hù)器，在納秒級(jí)時(shí)間里將大級(jí)量雷電流泄放至大地，避免設(shè)備遭受雷電沖擊。同時(shí)，電涌保護(hù)器還可以吸收電源的誤輸入電壓、開關(guān)高壓送電線路的時(shí)候出現(xiàn)的浪涌電壓。自動(dòng)化系統(tǒng)電源部分的防雷保護(hù)措施如下：

（1）1 級(jí)電源保護(hù)。對(duì)于10kV/380V 變電站，將大容量DXH01-FA 三相電涌保護(hù)器安裝在變壓器低壓側(cè)，工作電壓為380V，最大通流容量為100kA，響應(yīng)時(shí)間<100ns。

（2）2 級(jí)電源保護(hù)。將兩套SDY-Pp5 型直流電源防雷器安裝在直流110V 輸入端，標(biāo)稱電壓、持續(xù)工作電壓分別為110VAC、150VDC，最大通流容量為20kA；將兩套SDY-Pp1 型交流電源防雷器安裝在UPS 的交流220V 輸入端，標(biāo)稱電壓、持續(xù)工作電壓分別為220VAC、385VDC，極限通流容量、最大通流容量分別為40kA、20kA。

（3）3 級(jí)電源保護(hù)。將一套SDY-Pp5 型直流電源防雷器、一套SDY-Pp1 型交流電源防雷器分別安裝在各屏柜遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的直流電源進(jìn)線、工作交流電源位置。采取上述3 級(jí)防護(hù)，可最大限度上將雷電流控制在設(shè)備允許耐受范圍內(nèi)，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 信號(hào)部分的防雷保護(hù)

針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的信號(hào)部分，可采取如下防雷保護(hù)措施：第一，通信線引入雷電所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備、通信線之間出現(xiàn)電位差，直接對(duì)通信口造成影響，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)通信裝置受損。為預(yù)防這樣的問題，可將兩套SDY-A1 型模擬通道防雷器安裝在主控室內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)工作站至通信機(jī)房的兩路模擬通道。第二，針對(duì)全部測(cè)控裝置，對(duì)開入量信號(hào)電源進(jìn)行獨(dú)立供給，并對(duì)控制輸出電源進(jìn)行獨(dú)立供給，將一套SDY-Pp5 型直流電源防雷器安裝在電源進(jìn)線處。第三，五防計(jì)算機(jī)、后臺(tái)監(jiān)控微機(jī)間的信號(hào)傳輸采用串口來實(shí)現(xiàn)，將RS-232 型串口光隔離器安裝在端口前，光隔離電壓≥500V，隔離電阻>10MΩ，瞬時(shí)隔離電壓≥7 000V。串口光隔離器可以有效隔離兩臺(tái)設(shè)備，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備接口的有效保護(hù)。第四，針對(duì)敏感度較高的通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)線路，如集線器、路由器、交換機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，為預(yù)防其受到靜電放電、電源干擾、雷電感應(yīng)過電壓等因素的影響而發(fā)生損壞，可將網(wǎng)絡(luò)防雷器安裝在網(wǎng)絡(luò)線兩端。第五，在安裝GPS 接收天線的時(shí)候，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：確保其所在位置可以正常接收衛(wèi)星信號(hào)，為后續(xù)運(yùn)行、維護(hù)奠定良好基礎(chǔ)；安裝完成后，應(yīng)使用金屬支架對(duì)GPS 接收天線進(jìn)行妥善固定，金屬支架應(yīng)接地；應(yīng)在充分考慮雷擊影響的基礎(chǔ)上，對(duì)GPS 接收天線的位置進(jìn)行確定。在建筑物防雷帶內(nèi)安裝GPS 接收天線的時(shí)候，應(yīng)確保兩者之間的水平距離>2m；在建筑物防雷帶外安裝GPS 接收天線的時(shí)候，GPS 接收天線要比防雷帶低2m；原則上來說，GPS 接收天線線纜不可橫向穿過建筑物防雷帶，并要加裝金屬套管，確保套管兩端接地。

1.3 接地部分的防雷保護(hù)

若是接地電阻質(zhì)量不合格或者是接地不規(guī)范，則遭遇雷電的時(shí)候，不同接地點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生較高的電位差，形成電磁干擾，給遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，雷電會(huì)導(dǎo)致電位升高，經(jīng)設(shè)備接地線傳輸?shù)竭h(yuǎn)動(dòng)裝置之后，便會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)裝置模板受到損壞。變電站的自動(dòng)化設(shè)備，通常是采取外殼接地的方法，來實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)接地，預(yù)防靜電放電、電擊造成的危害。接地網(wǎng)一般為一次設(shè)備的接地網(wǎng)。在確保接地線可靠性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量縮短，以降低瞬時(shí)過電壓。自動(dòng)化系統(tǒng)的接地部分防雷保護(hù)原則包括：打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、屏柜體等設(shè)備，金屬外殼應(yīng)可靠接地；信號(hào)接地不可與交流接地、安全保護(hù)接地混接，信號(hào)地應(yīng)與交流接地、安全保護(hù)接地嚴(yán)格絕緣，匯集在接地母排之后，再與接地網(wǎng)連接起來；自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)共用接地，并要確保接地電阻R ≤2000/I；采取等電位連接，以便于遭受雷電等過電壓的時(shí)候，確保全部電子插件不會(huì)出現(xiàn)明顯電位差，避免電子插件受損。

2 實(shí)例分析

2.1 變電站基本情況

某35kV 變電站，有2 臺(tái)主變，一臺(tái)主變?nèi)萘繛? 300kVA，另一臺(tái)主變?nèi)萘繛? 000 kVA；35kV 設(shè)備位于戶外，35kV 線路采取架空形式，一進(jìn)一出；10kV 配電裝置采取戶內(nèi)開關(guān)柜，出線6 回；進(jìn)線塔上設(shè)置了一根總高度為30m 的避雷針，保護(hù)范圍覆蓋全站。

該變電站內(nèi)，存在由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及交直流逆變電源等組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，具有小電流接地選線、監(jiān)控、微機(jī)監(jiān)測(cè)、低頻減載、故障錄波、四遙遠(yuǎn)傳、保護(hù)等多樣化功能，在變電站的電力調(diào)度通信、監(jiān)控管理中發(fā)揮著重要作用。但在該自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)部，連接線路非常復(fù)雜，雷雨云放電或雷擊架空線路、雷擊附近大地時(shí)直接產(chǎn)生的沖擊過電壓，電磁感應(yīng)、靜電間接產(chǎn)生的沖擊過電壓，均有可能通過與系統(tǒng)相連的接地系統(tǒng)、信號(hào)線路、電源線路，經(jīng)過各種接口，以輻射、耦合、傳導(dǎo)等形式入侵到系統(tǒng)內(nèi)，造成嚴(yán)重雷擊事故。所以，應(yīng)做好對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷保護(hù)。

表1：4 級(jí)防雷保護(hù)

表2：電源防雷輸入端引線、輸出對(duì)地引線的線徑

2.2 防雷保護(hù)措施

（1）供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)。將電源SPD 安裝在供電線路上，雷擊發(fā)生的時(shí)候，其可以將雷電流直接泄放入地，且能將線路上的瞬間過電壓控制在安全范圍內(nèi)。為確保防雷保護(hù)效果，該變電站采取了4 級(jí)防雷保護(hù)措施，具體見表1。

（2）直流屏的防雷保護(hù)。在高頻通信電源屏前端處安裝電源防雷模塊。

（3）網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的防雷保護(hù)。將信號(hào)SPD 安裝在信號(hào)線路上，以實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。雷擊發(fā)生的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)防雷模塊能夠?qū)⒗讚綦娏餍狗湃氲?，并能將線路上的瞬間過電壓控制在安全范圍內(nèi)。電話線防雷，目的在于預(yù)防雷電流經(jīng)電話線，損壞電話及其他設(shè)備，借助電話防雷模塊，防雷器可以在雷電流經(jīng)過電話線的時(shí)候?qū)⑵湫狗湃氲?。此外，也要做好?duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)，重點(diǎn)做好室外攝像機(jī)的保護(hù)，可應(yīng)用視頻三合一防雷器。實(shí)際安裝的時(shí)候，應(yīng)確保電源第一級(jí)SPD、第二級(jí)SPD 的距離>10m，第二級(jí)SPD、第三級(jí)SPD 的距離>5m。在防雷模塊之前應(yīng)當(dāng)采取串聯(lián)方式與熔斷絲、斷路器連接起來以達(dá)到保護(hù)效果，避免防雷器失效的時(shí)候主電路對(duì)地短路問題的出現(xiàn)。熔斷絲、斷路器的整定電流：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別為63A、32A、16 A。必須在主電路斷路設(shè)備的輸出端連接電源防雷器，且要采取對(duì)地并聯(lián)的連接方式。電源防雷器應(yīng)使用<0.5m 的連接引線，確保連接引線短而平直。此外，應(yīng)對(duì)電源防雷輸入端引線、輸出對(duì)地引線的線徑進(jìn)行嚴(yán)格控制，具體見表2。

2.3 接地技術(shù)措施

該變電站，按照“共網(wǎng)不共線”的方法進(jìn)行接地，采取主接地網(wǎng)，技術(shù)指標(biāo)：防雷接地<4Ω，在共用接地的時(shí)候<1Ω。對(duì)于不同線路的接地線，包括電源PE 接地、工作接地、信號(hào)接地、保護(hù)接地等，均是應(yīng)用獨(dú)立地線分別引到主接地網(wǎng)。

3 結(jié)語

綜上，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷保護(hù)是一個(gè)復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，涉及到電源部分、信號(hào)部分已經(jīng)接地部分。實(shí)踐中，應(yīng)充分考慮變電站的實(shí)際情況，確保各部分防雷保護(hù)的有效性，才能減少雷擊事故的出現(xiàn)，確保變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。