时间：2023-05-30 10:27:12
关键词：变电站；防雷；保护；技术
由于变电站的特殊性，致使众多高压设备聚集，较为容易发送雷击事故，一旦发送雷击事故，不但对电力设备造成一定损失，而且会导致局部地区供电中断，严重影响居民生活、生产。因为加强变电站防雷技术已势在必行。
1 变电站直击雷的保护
变电站直击雷的保护主要是安装避雷针。避雷针的原理是将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。变电站内所有配电设施，包括组合导线和母线廊道，均应在直击雷保护措施的保护之下，要按规范的避雷针保护范围的计算方法来进行，独立针与被保护物之间应有一定距离，以免雷击针时造成反击，接地装置与被保护物接地装置之间也应保持一定距离，以免击穿，如果场地限制，可将两个接地装置相连，但是为避免设备反击，该连接点到35kV 及以下设备的接地线入地点，沿接地体的地中距离应大于15m。35kV 及以下的变电站，由于绝缘水平较低，不允许避雷针装设在配电构架上，避雷针必须独立安装，并满足不发生反击的要求；110kV 及以上的变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故，为保险起见可在附近加设3～5 根垂直接地极或水平接地带。
避雷针会增加在架空线路上产生感应雷电过电压的频率，避雷线不但不会增加在架空线路上产生感应雷电过电压的频率，而且还能降低感应雷电过电压的幅值，从经济角度考虑，电力行标规定35kV 及以下线路，一般不沿全线架设避雷线，可在容易产生雷击部位增设避雷线，避雷线的接地电阻在规定的范围内。
因此只要将变电站所有的设备及变电站进出线的最后一档线路，均纳入其保护范围之内，完全可以防止变电站设备遭受直接雷击。
2 雷电侵入波影响变电站的防护
变电站对侵入的雷电波防护的主要措施是在其进线上安装WGMOA（氧化锌避雷器），对多雷地区的架空线路易击部位均可适当安装，如高压开关室进线端安装高压避雷器，高压避雷器接地应以最短的距离就近接地，控制线路的二次线路引入处应安装相应的低压电源避雷器，避免感应雷电过电压侵入而造成控制仪表失控或损坏。将避雷器并联装设在被保护设备的附近，当过电压超过一定值时，避雷器动作先导通放电，从而限制了被保护设备的过电压值，达到保护高压电气设备的目的。
2.1 变电站的进线双重防护
只要使避雷器电流幅度值不超过5kA（在330kV～500kV 级为10KA），来波陡度不超过允许值，避雷器才能可靠地保护电器设备。为了确保避雷器的可靠性，在靠近变电站的进线（35kV～110kV 无避雷线的）1 公里～2 公里处架设避雷线是变电站的进线防雷的主要措施，在进线段以外落雷时，由于进线段导线的阻抗，使电流幅度值受到限制，而且沿导线的来波陡度也将由于冲击电晕作用而大为降低，导线及大地的电阻对波的衰减变形也会有一定影响。如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA（在330kV～500kV 级为10kA），且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。对变电站进线实施双重防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电流幅值和雷电波的陡度。
2.2 变压器的防护
变压器是交流电系统的重要设备，对变压器采取防雷电波侵入的保护措施，可以防止变压器自身受到雷电过电压的损坏，提高供电可靠性，也可以防止雷电过电压通过变压器传播到变电站电源系统。配电变压器高压侧一般采用阀型避雷器保护，低压侧安装氧化锌避雷器，接地端直接接在变压器的外壳上，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接地线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器和接地电阻上的电压，从而减少了雷电对变压器破坏的机会。
自耦变压器一二次绕组之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧过电压，在自耦变压器的中压套管与断路器之间以及自耦变压器的高压侧套管与断路器之间都必须各加装一组避雷器。当低压侧开路运行时，不论冲击波从高压端或中压端过来，都会经过高压或中压对低压绕组之间的电容静电耦合，使低压绕组出现过电压。由于低压绕组是开路的，所以它对地的电容不大，于是在低压绕组上出现的电位可能达很高而使低压绕组损坏，因此低压绕组的直接出口处也应该对地安装一组避雷器。
变压器中性点的保护。中性点不接地或经大电感接地的35kV～60kV 电网中的变压器中性点一般不需要保护。中性点非直接接地的110kV～154kV 电网中的变压器，由于线路有避雷线且绝缘较强，中性点可以不需要保护，但在多雷区或装有消弧线圈的变压器且有单路进线运行的可能时，要加装避雷器保护，以限制消弧线圈的磁能可能引起的操作过电压。对于中性点直接接地的10kV～330kV 电网，由于变压器中性点的绝缘水平比相线端低得多，需要加装避雷器保护。
3 变电站的防雷接地
防雷接地的作用是减小雷电流通过接地装置时的对地电位升高，其接地是否良好，对保护作用的发挥有着直接的影响。同时在变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网[5]，然后在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。
垂直接地体之间的距离为5m 左右，顶部埋深0.5 m～0.8m。接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m，当小于3m 时，接地体的顶部处应埋深1m 以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。焊接部位应作防腐处理。
接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。
独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋（不少于2根）及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2 根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。
4 小 结
变电站是电力系统中重要组成部分，变电站防雷直接影响工农业生产的正常运行和城乡居民的日常生活，变电站的雷电防护主要措施有：
（1）利用避雷针和避雷线防止直击雷对变电站的影响
（2）通过避雷线和避雷器防护架空线路的雷电感应过电压、直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站；（3）对变电站进线采取避雷线和避雷器双重防护，以提高避雷器的可靠性和安全性；
（4）变压器的防护要针对不同性质和类型安装避雷器，并注意变压器中性点的保护；
（5）防雷的关键在于接地，其接地是否良好，对保护作用的发挥有着直接的影响，接地体、引下线和接地电阻必须达到规范要求。
参考文献：
关键词：变电站 防雷 措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0127-01
1 雷电的形成
雷电作为带电荷雷云作用而产生的一种自然放电现象，通常多发于对流旺盛的积雨云之中。积雨云的上下两部分的带电离子有很大的正负极差异，当他们汇集到一起，共同作用到一定程度时就会产生生活中很常见的雷电现象。放电的路径上空气的温度瞬息间可以增高几万度，空气因急剧增热而膨胀就会引起空气的剧烈振动、冲击、爆炸，产生强烈的雷鸣，即雷暴，俗称打雷。闪电有枝状、球状、片状、条状等多种形状，但经常见到的是枝状闪电，其平均长度是2～3公里，也有可达20～30公里的。
2 雷电造成的危害
雷电具有极大的破坏能力，产生的巨大能力不能够在短时间内迅速转化及时泻放至大地时就会对放电通道范围内的各种建筑物以及人畜造成极大的威胁。因此，根据变电站中的线路、设备的特点，给雷电防护工作的正常开展带来了诸多困扰。由于雷电侵袭的形式多种多样，一旦发生雷击事故不仅会造成变电站设备设施的损坏，还会对供电系统正常运行造成一定的困扰，为国家财产和普通居民的日常生活带来损失和不便。因此高度重视变电站防雷减灾工作具有重要意义。
3 变电站的防雷措施
在变电站日常工作中，由于受到雷电天气的影响，变电站电气设备和建筑物常常受到直击雷或雷电波的危害。结合工作经验，具体措施有如下几点。
3.1 变电站直击雷防护
变电站通常采用安装避雷针的措施来进行直击雷的安防保护工作。它能够通过将雷电吸引到自身并泻放到大地之中来提高其附近设备的绝缘性从而保证变电站设备免遭雷击。在其保护下的电气设施或建筑物能够免受直击雷的袭击。有关部门规定，35 kV规格的变电站须要安装独立的避雷针。而面对110 kV及以上的变电站就必须要安装绝缘水平较高的配电装置来避免直击雷对变电站造成的侵袭。
变电站建筑物的直击雷防护同时还包括接闪器、引下线以及接地装置的安装。接闪器作为拦截闪电的接闪杆，它能够将雷电流分散引导入大地，避免产生热效应或机械损坏。根据建筑物外部为钢筋混凝土构架特性，宜利用屋顶、梁、柱、基础内主钢筋作为引下线，应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置。另外埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢；在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面；接地线应与水平接地体的截面相同。针对埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。并做好接闪器的选择与布置也是做好变电站直击雷防护工作的一项重要措施。
3.2 变电站变压器防护
变压器的防护对于变电站防雷避雷工作具有重要意义，防止变压器铁芯绝缘老化损坏，避免安装过程中连线长度过长。防止检修不慎破坏绝缘，通过减少雷电电流造成的压降来保护变压器的正常工作运转。为了使雷电对变压器造成的伤害降到最小，我们可以通过采用将变压器外部结构的低压侧中点连接到避雷器的接线上的方法来达到降低电阻的电压的目的。
3.3 变电站防闪电电涌侵入防护
凡进出建筑物的铠装电缆金属外皮，金属线槽和金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置连接并接地。雷电侵入波可以通过输电线路从而侵入变电站的组织系统里，安装阀型避雷器能够在非线性电阻和火花间隙的作用下防止雷电波的侵入。
我国目前的阀型避雷器主要分为FS系列、SFZ系列、以及FCZ1磁吹阀型等。他们都是用来保护配电装置的，随着级数的递增，他们所针对的而对象也有所不同，其中高压电器设备的保护工作主要是靠FCZ1磁吹阀型避雷器来完成。而对于大中型容量的变电站电气设备而言，SFZ系列的阀型避雷器就可以完成防护工作。
3.4 变电站防雷击电磁脉冲工作
变电站防雷感应通过采用屏蔽电缆来保护进出控制室的电缆，并且将通信室和控制室铺设的所有电气设备的外壳都与等电位汇流牌一并连接。增加接地引线的分支，减少引线雷电流；改良系统结构，减少引下线对于弱电设备的感应也是变电站防雷感应的的主要措施。另外除了将光耦元件安装在信号线接入处以外，还可以将限制过压装置安装在电源入口装设处来压敏电阻。
4 结语
总的来说，虽然电力系统的变电站防雷避雷措施仍旧是一项长期的工作任务，但我坚信随着电力技术的不断发展进步，人们认知的不断完备。对于变电站的直击雷防护措施必将一步步越来越完善的，同时还可以大大减少雷击对于户外设备所造成的巨大损害。
参考文献
【关键词】二次系统；雷电；防雷措施
引言
煤矿变电站担负着煤矿的生产生活供电任务，因煤矿的作业环境特殊，这就对变电站的供电质量以及变电系统的安全性、可靠性提出了很高的要求。尤其是变电站二次系统设备，其电子设备较多，对工作环境要求较高。本文从雷电对变电站的危害、入侵方式入手着重探讨了变电站二次系统防雷技术措施。
一、雷电对变电站的危害
雷电具有极大的破坏性 ，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷电的对变电站的危害性主要表现在以下几个方面：
1.雷电的机械效应；击毁电气设备、杆塔和建筑，威胁人身安全。
2.雷电的热效应：烧断导线，烧毁电气设备。
3.雷电的电磁效应：产生过电压、击穿绝缘，甚至引发火灾和爆炸。
4.雷电的闪络放电：烧坏绝缘子、断路器跳闸、线路停电或引起火灾。
二、雷电入侵方式
雷电入侵变电站及站内二次设备有许多种途径，但最后都转变为浪涌过电压，浪涌过电压是造成二次设备损坏的最直接原因，减小和抑制浪涌过电压是保护二次设备的主要方法。一般变电站的雷电侵害有以下三种主要形式。
1.直击雷。雷电直接击在建筑物和设备上而产生的电效应、热效应和机械效应。
2.感应雷。雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应。感应雷可以来自对地雷击，也可以来自云间放电，其中对地雷击由于距雷击点较近，产生的感应浪涌电压较大，作用半径也大，作用范围内的电子设备均是破坏对象。
3.传导雷。远处的电力设备遭受雷电直击，雷电沿电力线路传导过来侵入变电站，然后经过电源和测量回路进入弱电设备；地电位反击：雷击周围的避雷针，导致地面电位升高，反击弱电设备。
三、变电站防雷技术措施
变电站防雷分为一次系统防雷和二次系统防雷两部分。一次系统防雷是我们常见的避雷针，避雷线，避雷器以及引下线和接地系统，本文不做重点介绍.。二次系统防雷主要是对二次设备中易受过电压破坏的设备，如计算机、电话机、ups、数据线、通讯线及电子设备进行防雷措施，以便保护设备不受破坏。概括的说，变电站二次电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位连接和过电压保护五种方法。
1.分流利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，并增加雷电接地引下线数，从而减小每根引下线通过的雷电流，其感应范围也就相对较小。
2.接地：在变电站二次系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统，良好的接地系统是防雷安全的重要保证之一，能有效地消除二次高压反击雷的产生，根据ICE标准接地电阻要求小于0.5欧。
3.屏蔽：计算机系统所有的金属导线，包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。
4.等电位连接：将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，从而杜绝因电位差造成的设备的损坏。
5.过电压保护：对变电站的电子装置进行过电流、过电压的保护，这也是最直接也是最重要的措施之一。
相对于建筑物防雷，变电所防雷系统是有其自身的特点，根据前面分析的二次回路中雷电造成破坏的几种形式，并结合防雷技术，认为变电所二次回路防雷可以采取以下措施：
1.电源部分：变电站的站用电源一般是通过两台站变输入到交流屏内，然后供给相应的控制、保护回路所需的供电电源，由于此线路均由室外输入，不带铠装，非常容易感应到大的雷电流，而且能量也比较高，为了尽量降低进入电源线路的过电压，按照国际电工IEC1312-1标准，一般电源部分采用三级防雷保护把能量逐级泄放掉，将入侵设备的过电压控制的安全范围内，以保护设备安全运行。因此第一级防雷必须能够抵挡雷电流带来的强大能量，可以三相源进线侧选择安装开关型SPD作为第一级防护。第二级防雷主要作用是进一步将电源线引入雷电导致的过电压限制到对设备无害的水平，可选择分配电柜线路输出端安装限压型SPD作为第二级防护。第三级防雷要求对远动屏、及后台设备提供足够的保护，因此可以在电子信息设备电源进线端，选择安装限压型的SPD作为第三级保护。
2.信号部分：信号部分的防雷又可以细分为载波线路、远动通讯线路、通讯线路和电话线路等线路的防雷。这些信号的防雷设备应根据不同现场实际情况选择信号防雷器，如采用R232通讯接口的设备因RS-232通信接口电路与外部的通信线路之间没有电气隔离，接口电路耐雷电脉冲的能力较差，在选择过电压保护器时，应选用对雷电脉冲响应迅速且残留电压低的保护器件。
3.GPRS时钟天馈线防雷：GPS时钟设备内部存在大量的精密电子元器件，而时钟设备的同步准确性对整个变电站的运行维护具有非常的重要性，所以，在GPS时钟天馈线输入端，应配置天馈线防雷器（如OBO DS-BNC型），可以有效阻止浪涌过电压通过天馈线系统侵入时钟设备内部，保证设备的正常运行。
4.等电位连接
根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域，并在不同的防雷区域的界面上进行等电位连接，能直接连接的金属物就直接相连，不能直接连接的如：电力线路和通信线路等，则必须依据不同的防雷区域的科学划分，采用不同防护等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护且必须实施等电位连接。实践证明，这种分区分级等电位均压连接，并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是最好的解决问题，实现有效防护的方法。
变电站防雷工程是一个复杂的系统工程，要保证变电站电力系统安全、稳定、可靠运行不仅在要做好设计阶段的工作，而且在变电站投运后也要做好防雷系统的检测、维护工作。
参考文献
[1]天津市电力公司.《变电运行现场操作技术》第七章
关键词 变电站；二次系统；防雷；设计；安全性
中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0031-02
电力设备自动化改造带动综合自动化变电站的数量不断增加，雷电对弱电设备的危害越发严重，其中，变电站二次系统遭遇雷击的情况尤为突出。变电站属于二级防雷建筑物，站内带有强电，当线路受到雷击时，会产生上万伏的过电压和过电流，并产生强大的交变电磁场，导致建筑物内部设备损坏。改进变电站二次系统的防雷设计，可以大大提高电网运行的安全性和稳定性。下面，先分析自然雷电对变电站二次系统带来的危害性。
1 雷电对变电站二次系统的危害分析
一般来说，雷电危害变电站二次系统的途径主要有配电线路、通信线路、雷击电磁场、地反击四种。
在遭遇雷击时，配电线路可能产生过电压，过电压直接传到弱电设备，造成弱电设备损坏。根据配电线路上过电压产生的原因和造成的危害。一般情况下，雷击入侵配电线路的途径有六种：1）架空配电线路被雷电直接击中；2）架空配电线路受到感应雷击；3）埋在地下或位于地缆沟内的配电线路受到感应雷击；4）室内配电线路彼此感应产生过电流；5）室内配电线路与避雷引下线的电磁场发生感应而形成雷电流；6）室内配电线路与发生在室外不远处的落雷产生感应电流。
通信线路感应雷电后，雷电直接传到设备,造成设备损坏。雷电电磁场对变电站二次系统的侵害是指，当建筑物及其临近点产生雷击时，会使建筑物内形成蕴含着较高能量的交变电磁场，位于交变电磁场内的仪器设施很可能被磁场的能量所破坏。雷击入侵通信线路的途径也有6种：1）户外架空设置的通信线路被雷电直接击中；2）户外架空设置的通信线路同附近的雷击发生感应；3）户外地下通信线路在雷击时产生感应电流；4）室内通信线路与避雷引下线的电磁场发生感应后形成雷电流；5）室内通信线路与发生在室外不远处的落雷产生感应电流；6）室内线路排列过于紧密而导致彼此感应。
地反击：
雷击会导致地电位升高，升高的电位可以经地线导向设备，若设备有外接线位于低电位，就会产生足以破坏设备的电位差；反之，若设备未连接外接线或线路处于隔断状态，就不会产生电位差，设备也不会受损。当接地装置不符合要求是就可能会产生地反击，导致同一设备或统一系统连接到互相没有直接电气连接的地网。在遭遇雷击时，各地网之间存在高电位差，破坏二次系统设备。
2变电站二次系统的防雷设计
2.1防雷设计的指导思想
无论变电站二次系统遭遇雷击损坏的途径是什么，防雷设计的原则都是讲雷电以尽可以短的路径和尽可能短的时间泄放到大地，使雷击波及的范围最小化，尽可能地减小受牵连设备各部位的电位差，并缩短影响时间。
2.2电源部分的设计
首先，两路变电站要使用交流电，分别配备一个第一级电涌保护器，通常采用FLT PLUS CTRL-1.5/I、相-地、零-地保护器各1只，共计4只。第一级电涌保护器的泄放雷电能力可以达到50kA，并对工频续流和后续雷电流有灭弧功能。如果同二级电涌保护器搭配使用，那么二级输出端的残余电压能降至900伏，从而将雷电过电压压制在可以承受的范围内。
其次，高频的开关电源交流两路进线和通信电源的交流进线，分别配备交流三级防雷组块，使额定工作电压的范围更宽一些。
再次，对主控室内合闸母线、外设开关合闸电源线、10kV高压开关室防护设施等配备直流一、二级的避雷器，并在主控室的正母线和负母线之间引入两个10kV的保护设备。
2.3信号线路
从信号线路设计上来避免变电站二次系统遭遇雷击侵害，主要包括5个方面：1）载波线防雷，避免载波线路感应雷电进入机房；2）通信线防雷，防止雷击过电压经通信线路导入设备，产生破坏；3）天馈线防雷，防止其将室外雷击导入设备；4）设备间通信线路防雷，防止雷害所致的通信端口和集成电路芯片损坏。
2.4接地、屏蔽系统
对变电站二次系统来说，按要求执行变电站设施的接地、屏蔽操作，是增强防雷能力最直接有效的手段。首先，将变电站相关二次系统和设备统一连接到主地网，接地电阻电阻越小，设备抗干扰的能力就越强，通常接地网的接地电阻不超过0.5Ω。其次，主控室接地网的铜排粗细要满足一定的规格，其截面积应保持100mm2以上，铜牌之间采用多股绝缘铜导线连接。第三，高压开关场及高压开关柜的接地网布局应尽量保持一致，高压开关柜及主控室的接地网布局也要尽量一致，并保证接地网与高压开关柜之间相互绝缘，此外，选择接地点时要注意，使其远离避雷器接地点15米以上，以改善接地网电位分布。第四，各接地网都应包括以下二次设备，二次设备盘柜和端子箱应直接接地。
2.5温度检测系统设计，加装电涌保护器
变电站所有设备中，变压器是最重要的设备，为了让变电器平稳的运行工作，就需要在变电站二次系统中增加温度检测系统模块，对变压器的温度进行检测。如若变压器产生了较高的温度，那么温度检测系统中的警铃以及降温风扇就会工作，实现变压器的自动化报警行为以及自动化降温行为。在发送雷击时，会在回路中形成高强度的感应电压，进而损坏回路中的设备。为了避免回路中的装置得到损坏，可以在温度传感器位置安放电涌保护器，加强对回路装置的保护。
2.6二次系统防雷设备的选择
当前，防雷设备的选择主要参照我国的《建筑防雷设计规范》、IEC防雷专业委员会的系列标准等。在防雷设备选择上，要遵循低残压、全保护、热备份的原则，压制雷电压，对二次系统中的各线、各线-地进行全面保护，提高防雷器的保护功能。
3结论
当变电站二次系统发生雷害时，维修人员不得不进行频繁抢修，期间还可能发生高压跳闸、一次线路运行监控中断等情况，影响电网的安全稳定运行，同时妨碍用电企业的正常生产工作。分析二次系统遭遇雷害的途径和原因，在其设计时即进行预防，采取综合保护措施，最大限度地消除雷害干扰，从而减小雷害造成的损失。
参考文献
[1]王鹏.变电站二次系统防雷保护[J].科技风，2013(2).
[2]仇炜，李景禄，马福.变电站二次系统防雷措施的探讨[J].电瓷避雷器，2009(2).
关键词:变电站 二次系统 电磁脉冲辐射 雷电灾害
中图分类号:TV2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0116-01
1 变电站二次系统雷灾的起因和表现
雷电干扰是变电站所受干扰的重要因素,特别是对于二次系统而言,闪电的电磁脉冲辐射(LEMP)的危害极大。目前,很多变电站对于一次系统的防雷要求在设计上都给与了高度重视,但对于二次系统的防雷往往并没有给与特别关注,尤其是针对电话程控交换机、通讯线路、厂区电视信号装置、电视信号线路、监控线路、二次设备和二次线路等,雷电往往极易引发这些设施的故障和损坏。
从作用原理来看,变电站受到雷击从而破坏二次系统有一个比较复杂的作用路径,一般情况是:雷电入侵变电站后使避雷器发生动作,电流通过变电站地网接入大地,但同时也引起了变电站地网电位升高。由于变电站各设备对地电位不相等,由此形成地网电位差,该电位差通过电源中性点形成回路,导致反击引起设备损坏。但是,根据雷击方式的不同,二次系统受到的破坏可以分为以下几类。
1.1 直击雷和感应雷
直击雷是指雷电直接击到建筑物上,由于直击雷蕴含极大的能量,电压峰值可达5000 kV,因此蕴含着极大的破坏力。雷电流所产生的电磁脉冲超过2.4高斯时,集成电路将发生永久性损坏,这对于变电站二次系统而言也是致命的。不过,这种直击雷造成的雷电灾害比较少见,大部分变电站二次系统所受到的雷击破坏都是感应雷作用,也即云层之间的频繁放电产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压,从而对各种设备造成破坏,但这种感应雷的峰值只有50～100 kV。
1.2 雷电波侵入和电流耦合
除了直接的雷击外,雷电波侵入和电流耦合也是二次系统受损的重要原因。远处的雷电击中低压供电线路、通讯线路、信号线路或因电磁感应产生的极高电压,由电源线路、视频线、控制线、网络传输线传至电站控制设备,造成设备损坏。此外,当建筑物遭受雷击时,雷电流向地泄放的时候会在埋地敷设的管道、线缆上耦合出过电压、过电流。如果二次设备紧邻变电站中的建筑物,那么就容易因耦合产生的过电压、过电流而损坏。
1.3 地电位反击
二次设备电源是由变电站所用变压器供给的,在正常情况下,各二次设备的电压就等于电源供给的电压。当发生雷击的时候,由于各二次设备分布在不同位置,且设备外壳就近接地,其接地点与雷击点产生水平距离,由于各自距离的不同,各分布点的电位则不同,二次设备接地点与电源点的电位差也不同,这就导致地网电位差的产生。
2 变电站二次系统的防雷思路和主要措施
现代防雷方案所考虑到的防护对象包括建筑物、人和设备,从这三种保护对象出发,我们可以从拦截、分流、等电位连接、屏蔽、接地、布线等六个方面进行变电站二次系统的防雷设计,而这六种防雷措施又可以分为外部防雷和内部防雷两大方面,外部防雷主要以接闪器(避雷针、带、网线等)、引下线、接地装置等构成,防止雷电直接击中建筑物、人员和设备。内部防雷主要以等电位连接为主,包括对不带电金属部件的直接等电位连接以及对带电部件、线路等通过浪涌保护器进行间接等电位连接。
(1)采用共用接地系统。
针对雷击引发的变电站地网电位差,一个可行的方法是共用接地系统。共用接地系统的范围包括交流工作地、直流工作地、安全保护地、防静电地、防雷接地等等。具体来说,共用接地系统要求在变电站的建筑物内把变电站内所有的金属物,如设备、地网、电力系统的零线、自来水管及其金属屏蔽层,用电气连接的方法连接起来,或者把各系统原来的接地网通过地下或地上的金属连接起来,使它们之间形成统一接地网。通过应用这种共用接地系统和等电位技术,变电站建筑物内的电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、计算机直流地、防静电接地、屏蔽线外层、安全保护地及各种SPO(浪涌保护器等)接地端均应以最短的距离就近与等电位网络进行连接。当雷电袭击变电站时,雷电流在各系统上产生的高电压将同时存在各系统的接地线上,这样就使各接地线之间不存在高电位差,各系统电位相同,两点间没有电流,电位差为零,基本清除了系统之间的击穿问题。
(2)合理选择电缆敷设路径。
电缆是变电站受到雷击破坏的一个重要环节,二次系统电缆可能会由于一次系统设备或电缆受到雷击而产生感应耦合,为此,二次电缆的铺设应遵循以下原则:一是变电站电缆应尽可能地避开高压电缆、有可能存在暂态大电流的电缆以及暂态强电流入地点,并尽可能减小平行敷设的长度。二是避免采用架空电缆,在进入变电站前改为直埋电缆,其金属外护层应在两端分别与主接地网可靠连接。第三,采用非金属护套电缆时,埋地敷设应穿金属管,同时保证至少在金属管的两端应有可靠接地,并要求金属管全长保持电气连通。
(3)加装浪涌保护器。
闪电放电产生的瞬态浪通过电压将会对二次设备产生严重影响,甚至会将其摧毁。如果缺乏限压及泄流的保护措施,低压电气系统将难以承受瞬态雷击浪涌的冲击。因此,在变电站二次系统中加装浪涌保护器,是保护系统免受雷击的重要措施。
3 结语
从以上分析可以得出以下主要结论:一是变电站二次系统的防雷措施,正逐步由单纯的共用接地系统方式向二维、三维空间防雷转变。二是应在确定变电站二次系统的具体技术参数的前提下,进行有针对性的防范措施。三是应从拦截、分流、等电位连接、屏蔽、接地、布线等几个步骤分析变电站二次系统防雷的具体要求。
参考文献
[1] 田伟.变电站综合自动化系统二次防雷技术探讨[J].电气应用,2011(23).
关键词：防雷的意义；雷击；接地装置
变电站的作用是改变电压，在电力系统中起着很重要的作用，不幸遭遇雷击，极有可能对电器设备造成严重的损坏，以至于正常的运行受到影响而导致大面积的停电，现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施，变电站的设备遭雷击损坏的概率较小，变电站的防雷措施得以进一步完善，基本能够确保电力系统运行的正常。
一、防雷的意义
变电站的防雷和接地问题既非常的复杂又至关重要不可或缺，它的好与坏直接对电气系统的设备和人身的安全造成严重的后果。特别是如今随着电力系统的日益发展，电网规模的逐渐扩大，接地短路电流被要求的越来越大。各式各样的微机监控设备的不断普及和应用，同样对防雷接地的要求逐渐增高。以前由于接地装置的一些问题从而引发了主设备的损坏，变电站一度停止运行带来了巨大的损失和严重的问题，给电网的稳定运行造成了很大的麻烦，因此变电站的防雷接地措施必须要高度的重视起来。变电站的接地系统是保护电力系统的正常运行，保障设备及人身安全的措施之一。
电力系统的安全运行有两方面的要求，一是要保证设备及人身的安全，二是要保证电力系统的正常运行。这些都与接地装置的设计是分不开的。在以往电力的规程中，在跨步电压满足的前提下，发电厂、变电站的接地电阻应小于0.5欧姆的标准。然而在新的电力规程《交流电气装置的接地》中，对接地电阻有了更高的要求；另一方面，在电力系统的规模逐渐扩大的同时，而短路电流却随之增加，这也对接地设计的难度大大加高了。在高土壤电阻率区，这一问题尤为突出，因此对降低接地的电阻必须采用各种措施。
二、雷击
不同地区雷击发生的频率不同，沿海地区相对发生的较高，而内地的较为平静。但雷击是个永远不可忽视的问题，一旦雷击的防范没有到位就会造成很严重的后果。一般雷击时大气层会有较为强大的电流通过，足以产生强大的机械能和热效应，对建筑物和电气设备造成破坏，其危害程度相当严重，所间接造成的损失往往要大于直接经济的损失。
一般雷击损害的形式分三种：感应雷，直击雷，雷电反击。目前防御雷电已经从直击雷防护发展到系统防护。系统的防雷方案包括外部防雷和内部防雷。外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等，总体来说就是减弱雷电的效果。其主要功能就是为了防止建筑物直接遭到雷电的袭击，在容易遭到雷击的建筑物上可安装避雷带、避雷针、引下线等将雷电导入大地，减弱其威力；内部的防雷主要是对建筑物内部的电力系统设备以及人身的安全进行保护，总体来说就是阻止雷电。主要功能是在需要保护的设备前安装避雷的设备，使设备、线路与大地形成一个等电位体，可将进入的雷电流给予阻挡，再或者是可利用电气设备自身绝缘的能力阻挡雷电的破坏力，将由于雷击而使内部的设备所感应到的雷电流安全的导入大地，以确保设备的安全及正常的运行。
三、接地装置
变电站需要避雷接地装置，而接地技术正是其重要的组成，有了接地装置才能将雷电所产生的电击电流引入大地，从而防止了电力系统中的电力电子设备受到雷击，进而达到了保护建筑物及设备的最主要目的。
1.变电站接地设计原则
如今随着电力系统日益壮大的规模，对接地系统的要求越来越复杂。避雷主要的技术环节就是接地，无论是感应雷，直击雷，或是其它形式的雷，毫无例外的会通过接地装置导入大地。因此，要想有效地防雷就不能没有合理且良好的接地装置。变电站的接地系统合理与否是直接影响到设备及人身安全的重要因素。
由于变电站多级电压母线接地故障电流不断增大，要在设计中应满足阻值的要求是个不小的困难。标准与实际会有很明显的区别。变电站接地电阻值已不像以前要达到0.5Ω，而是放宽到5Ω，虽然如此但并不能说在任何情况下接地的电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的。变电站接地的设计应该有几点需要遵循的：（1）接地网应尽量用建筑物地基上的钢筋以及自然接地的金属统一接地作为接地网；（2）要以自然接地物为主人工接地体为辅，外形尽量用闭合的环形；（3）用单点接地的方式接地，采取的接地网需要统一。
2.变电站的防雷措施
一般的变电站遭受雷击的危害有两种，即变电站的电气系统的设备直接的遭受了雷击的危害和在雷击时产生了直击雷过电压，即未直接遭到雷击，但在雷电的时候输电线路形成了感应雷过电压，雷过电压再形成雷电波顺着线路入侵到变电站。由此可以看出防止直击雷电或雷电波的入侵是十分重要的。
因此防雷措施主要根据两种情况进行防范：（1）避免雷电波的进入。（2）利用保护装置将雷电波引入接地网。例如避雷器。要想改变雷击的路径只能通过拦截导引的措施。接闪器有避雷线和避雷针。一般较小的变电站大多可采用独立式的避雷针，而大型的变电站多数在其变电站的构架上使用避雷线或避雷针，也有的将二者结合来使用，无论使用哪种对引流线及接地装置都必须严格要求。根据雷击的形式，频率，强度，采取相对应的防雷措施。
主要的措施有：
避雷器。避雷器主要作用是降低入侵的雷电波，使之能够达到电气系统设备绝缘强度允许值以内。我国主要的避雷器是采用金属氧化物式避雷器。
浪涌抑制器。采用的是过压保护，防雷端子等系列提高电气设备自身的防护能力，防止电气设备及电子元器件被击坏。当发生雷击的事故时，如电源防雷模块遭到了损坏，就会在后台监控机上显示其状态。在控制和通讯接口处应加装浪涌抑制器。
接地线。接地线是接地体的外引线。起着保护或屏蔽设施的作用，可设主接地线、分接地线和电位连接板等。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。
值得一提的是在雷击的种类中，直击雷比较常见，这里详细的进行说明。一般对直击雷的防雷措施有三种：（1）防止反击，雷针接地引线的入地点应尽可能的远离设备的接地点，避雷针的接地引下线也尽量远离电气设备；（2）装设集中接地装置：以上的接地都应与总线地网连接，并在连接下加装集中接地装置，其工频的接地电阻碍大于10欧姆；（3）主控室和网络控制楼以及屋内配电装置的直击雷保护措施，如果屋顶是金属的或屋顶上有金属的设施，应将部分金属接地，如果屋顶的结构是钢筋混凝土式的，应该将钢筋焊接成网接地，若屋顶的结构是非导电式的，采用避雷保护时，该避雷带的网络应为8～10米设引下线接地。
总结：
如今电力系统的不断发展，以及雷击事故的发生，对防电接地技术提出了更高的要求，变电站的防雷措施应给予更多的关注，如不能对其有较好的防范措施，一但发生事故就会造成严重的后果，以上就是对变电站的防雷接地技术的简单论述，以期为实际运用防雷接地技术有所帮助。
参考文献：
[1] 万宏伟. 变电站的防雷措施[J]. 农村电工, 2010,(02) .
[2]夏蕾,刘亚伟. 对变电站防雷保护的几点认识[J]. 科技创新导报, 2010,(04) .
[3] 陶克非. 变电站的防雷接地技术[J]. 电工技术, 2004,(01) .
关键词：微机保护和自动化装置；二次系统；防雷。
中图分类号：U665文献标识码： A
引言
近年来，随着电力系统的不断改造及科学技术的发展，特别是计算机技术的发展，变电站微机综合自动化系统以其独特的优势在电力系统中被广泛的应用。变电站实现综合自动化不仅为变电站实现无人值守和配电网实现自动化奠定了基础，而且也为电网提供更安全.经济可靠和高质量的电能创造了条件。
变电站实现综合自动化是传统变电站二次系统的重大变革，其装置形式，功能配置以及操作方法都发生了根本的变化。利用多台计算机和大规模集成电路装置组成的自动化系统，代替了常规的测量和监视仪表，代替了控制屏，代替了中央信号系统和远动屏机常规的继电保护。但是，对于使用超大规模集成电路，运行电压值只有数伏，信号电流仅为微安级的微机装置与以往电磁式保护装置相比，耐热容量要小，对尖峰脉冲的耐受能力比较脆弱，特别是雷击过电压的暂态冲击会造成变电站二次系统严重损坏，甚至造成监控系统瘫痪，严重威胁电网的安全运行。
1.低压二次系统存在的问题
范县供电局管辖的电网有110kv变电站4座，35kv变电站10座，由于变电站原来是按常规站设计，标准比较低，设计时未考虑低压系统防雷。近几年以来，变电站低压系统、综自系统、后台系统不同程度遭受到二次雷电波的侵袭，造成低压二次设备烧坏，比较严重的就先后发生了四次由于雷电波通过站用变低压侧和两路引出的通信电缆入侵，致使调度通道机、远动柜的电源插件、RTU信号插件、UPS和后台监控微机都受到了不同程度的损坏，已经影响到系统的安全运行，而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是微机系统的“天敌”。
2、原因分析
随着电子及技术的迅速发展，雷电击各种浪涌信号通过供配电线路和网络通讯传输线路造成的危害越来越大，由于在网络系统内集中了大量的微电子设备，而微电子设备所固有的特殊性，比如速度快、精度高、抗干扰能力差、过压过流保护能力及其脆弱，对其工作环境的要求越来越高。雷电以及大型设备的瞬间过电压、过电流会通过电源线，信号传输线等导体，是储存的信号或数据受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动或暂时瘫痪，系统停顿，数据图像传输暂停，网络遭到破坏。
雷电和浪涌并非只是在遭受雷击时才会出现危害，实际上感应雷和强浪涌是经常会发生的，比如网络系统临近区域内大负载用电产生的开关闭合以及大量设备开关而产生的浪涌（操作过电压、过电流），对于脆弱的电子设备始终都存在着潜在的威胁。据统计，设备遭受感应雷击和雷电流侵入的事故要比设备遭受直击雷事故多70%以上。雷击往往造成通信线路完全中断或通信质量明显下降。因此，必须重视雷电对通信网络线路的危害，并及时采取有效的防雷措施，确保通信畅通。因范县据所辖区域变电站属濮阳雷电流易发区，且临近区域大负载用电开关闭合频繁极易遭到感应雷击，造成系统瘫痪。雷电防护就是要切断雷电和浪涌进入的途径，也就是从供电和通讯两条途径（即线路）切断侵入网络的强浪涌；对于实际情况，通过分析雷电入侵途径，有必要对变电站低压电源系统的雷电干扰进行系统、深入的研究，找出在低压电源系统防雷方面存在的问题和不足，并进行改造和完善。
我局所辖变电站在高压系统的防雷保护方面是比较完善的，防直击雷有避雷针，110kv及以上线路架空地线保护，35kv线路有进线段保护，10kv线路有出线避雷器保护体系。但在400v低压系统上的防雷措施都不够完善，存在较多问题和不足，如低压交流、直流配电线路是雷电及过电压进入电子设备的主要途径，并未采取安全、可靠的防雷保护措施；通信线路上感应雷击强度虽然比电力线上的要低，但通信接口（GPS 无馈线RS232、 RJ45、RJ117等）的耐过流能力较低，仍然存在很大的感应雷击隐患；交流采样，开关量回路TV和TA二次线从户外高压场引入到主控室的各种二次设备，没有防雷保护措施，极易从一次系统感应雷击，还有开关场的开关量经直流220V或48V引入到保护装置或监控后台机，提供开关、刀闸、等开关量给保护装置和监控及五防使用，该引线较易感应到雷电流，感应雷电的几率较大，也无防雷保护措施，以及部分自动化控制设备接地不符合规范要求。
以及部分自动化控制设备接地不符合规范要求。
3、解决方案及对策
在二次系统易遭受雷击的变电站低压交流系统加装三级防雷模块，在直流系统总馈线开关加装防雷模块；在信号传输线路连接的设备通信口侧安装信号浪涌保护器（SPD）进行防雷保护。
交流电源系统SPD基本配置；考虑到局下属的变电站雷暴环境和其他因素，在低压交流电源的SPD配置采用2-3级保护，每个SPD保护范围一般不超过30m，超过则需再设置SPD。一般第一级标称放电电流最大，装设了带雷击技术功能的SPD。各级SPD宜具有劣化指标功能。第一级安装于三相交流配电总屏（进线柜）内，主要是泄放大雷电流；第二级安装于交流分屏（包括整流屏）内，主要用于限制雷击引起的瞬态过电压；第三级安装于重要设备电源入库处，主要是当前端安装的SPD所得的电压保护水平加上其两端引线的感应过电压以及反射波效应不足以保护远端设备时，在该远端设备处加装了第三级防雷装置，保护该设备。
信号系统防雷装置：在信号传输线路连接的设备通信口侧安装信号浪涌保护器（SPD）进行防雷保护。通信线防雷：在通信线进入设备之前串联安装了过电压保护器，抑制沿线路传导的过电压对设备造成危害，可满足ADSL、ISDN、DDN帧中继模拟电话线等多种通信线路的防雷保护。
直流电源SPD基本配置：在低压交流侧安装SPD后，根据规范要求，在直流侧各总馈出线开关处也安装SPD。
4结论
通过将近一年多的实践检验，自我局在低压二次系统安装了浪涌保护器、防雷插座等防雷模块后，该四个变电站系统运行正常，再未发生过调度通道机、远动柜的电源插件、RTU信号插件、UPS和后台监控微机遭雷击而损坏的现象。我局将逐步实施，在一些重要机房的低压二次系统全部装设防雷模块，确保低压二次系统的正常运行，为电网提供安全、可靠、稳定的电源，确保电网安全生产。
【关键词】防雷 雷击 保护
当发生雷击时雷云对地放电的主通道虽然没有经过被保护物，但放电过程中产生的强大的电磁场可以在附近的导体中感应起电磁脉冲，我们称为雷电电磁感应脉冲，即通常所说的感应雷。
随着电力系统自动化的改造，目前大多数变电站已使用了远动后台设备和光纤传输设备实现了无人值班，调度中心实现远方监控和操作，这就对调度自动化系统的可靠性提出了更高要求.但在雷雨季节来临时，尽管变电站采取了一定的防雷措施，通信自动化设备维护中仍经常出现雷击故障影响调度自动化系统正常运行，现以我司35KV云龙变电站的通信自动化设备防雷工作遇到的问题和解决方案为例进分析，对防雷工作进行分析和总结.
1 设备布局
我司35KV云龙变电站在雷雨季节一直被雷电引起的通讯自动化设备损坏问题所困扰，故障现象主要为监控通信中断，远方调度中心不能获得该站的信息，或者通信通道正常，调度中心能监控到数据，但调度中心远方操作无返校，通信通道正常，调度中心无数据，作为综合自动化的变电站，这种后果是极为严重的。35KV云龙变电站通信及调度自动化系统是单相供电方式，在这种供电方式的整个系统中，中线N与保护接地线PE二线分开。配电变压器高低压侧均装接金属氧化物避雷器，并三点联合接地。机房接地系统采用联合接地方式。通信电源采用江苏宏图高科股份有限公司的通讯直流高频开关稳压充电电源；通信传输设备我们采用为眉山创实信息技术有限公司的PDH光端机；自动化设备为服务器后台机。因为通讯机房和自动化机房是分开，隔有10M左右距离，所以初期我们采用了屏蔽线下穿PVC管的方法从自动化后台机传输数据到光端机PDH.
2 事故分析
雷击损坏一般造成三种情况：一、内线电话不能通话，通过更换音频模块解决问题；二、光纤通道正常，调度中心能监控数据，但调度中心远方操作无返校，更换自动化数据采集卡解决问题；三、光端机PDH显示通道中断 ，调度中心不能实时接收数据，更换PDH光端机数据口后解决问题。当雷击后我们到达现场时，通过拆开PDH光端机设备和自动化后台机，并未发现明显烧灼和雷击损坏痕迹，我们分析因为变电站有较完善的防雷系统，雷电直接击中控制室内的通信自动化设备可能性不大，造成设备损坏的原因应该是感应雷。显然感应雷是由直击雷引起的，感应雷产生于导体中并沿导体传播，损坏与导体相联的设备或设备中的某些器件（这些设备或器件的耐冲击水平较低）。通信电源设备通过电力电缆和各种通信传输电缆与外界相连，其中也有大量的集成电路通过金属导线相连，这就为感应雷的侵入提供了良好的条件，加上控制和通信电路采用了大量高集成度的微电子电路，其耐冲击水平较低，容易被感应雷损坏，产生各种各样的设备故障，所以造成我们音频模块、自动化采集卡、数据接口损坏。
3 解决方案
我们分析感应雷进入的途径主要为音频线、数据线和电源线，因为我们机柜和设备都作了较规范的接地，采用用两根规格40mm×4mm的镀锌扁钢与变电站的接地网均压相连。 所以我们主要采取了以下措施：
（1）在光端机PDH音频接口加装音频线避雷器，防止感应雷从音频接口进入损坏设备。因为感应雷可以通过空间感应侵入机房的内部线路，虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小，但站内机房设备的抗过压能力也很弱，如果处理不当也可能造成设备故障；
（2）因为原有传输数据的屏蔽线靠近变电站避雷针方向，更容易产生感应电压，所以我们远离避雷针方向重新铺设了一根质量更好的屏蔽线，并将屏敝线两边屏蔽层做好接地，光端机PDH 232线路为9针口，在数据线路上加装数据防雷器做为数据线路的保护，在设备接口安装雷电浪涌保护器防止感应电压从数据口进入设备造成数据模块损坏。
（3）在设备电源输入端加装金属氧化物低压避雷器一级保护，电源输入安装雷电浪涌保护器予以二级防浪涌保护，使设备用电得到防雷的保障。因为避雷器的正确安装以及接地系统的良好与否，将直接关系到避雷器防雷的效果和质量，所以我们严格按照以下要求进行了避雷器的安装： 1.电源避雷器的连接引线，必须有足够粗，并尽可能短，如果避雷器接地线拉得过长，将导致避雷器上的限制电压（被保护线与地之间的残压）过高，可能使避雷器难于起到应有的保护作用；2.引线应采用截面积不小于25mm2的多股铜导线；3.如果引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积；4.引线应紧凑并排或帮扎布放；5.电源避雷器的接地线应为不小于25-35m2多股铜导线，并尽可能就近可靠入地。
4 结束语
经过采取这样的防雷措施，35KV云龙变电站没有再发生过被雷电损坏通讯自动化设备的情况，证明了这些措施是有效的。长期以来，变电站设备防雷都是以防止雷电浪涌沿输电线路感应引起问题为主，大家普遍认为只要按照国家的建筑物防雷设计规范做好变电站的防雷措施，比如安装好变电站的防雷装置（避雷针、引下线、接地装置等），就把所有的防雷工作做到位了。但事实证明，随着变电站自动化程度的不断提高，通信自动化系统的电子化、集成化、智能化技术的发展，使得这些对浪涌较为敏感的电路雷电承受能力进一步下降。当雷电击中变电站时，这些设备很容易被击毁。变电站通信自动化设备的防雷应严格按有关规定进行综合考虑，采取整体防御，综合治理，多重保护的方针，方可获得良好的效果。
【关键词】变电站防雷；二次系统；防雷保护；技术措施
1. 前言
随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，变电站二次设备遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。
2. 变电站二次系统的结构特点
变电站二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。 由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。
3. 雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式
雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害是多途径的，一般来说，有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。
（1）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。
（2）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象——静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。
（3）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。
（4）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。
（5）反击：在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。
4. 变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析
弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。
（1）接地与均压。接地是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的一个措施，所有雷击电流均可以通过接地网引入大地，可靠的接地可以有效的避免电涌电压对二次设备造成危害。防雷规范对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。 接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脉冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。 （2）屏蔽。 屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。 一般来说，为减少外界雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。
（3）分流与隔离。分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。要经常性对接地引下线及地网进行测量和检查。 对于不同接地网之间的通信线宜采取防止高、低电位反击的隔离措施，如光电隔离、变压器隔离等。在电力调度通信综合楼内，需另设接地网的特殊设备，其接地网与大楼主接地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，可用地电位均衡器或220V低压氧化锌避雷器（箱），通流容量应大于10KA，残压不超过1.5KV。以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。
（4）限幅。在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度内。并且，各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。 电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。对于变电站站用低压电源线路或220V直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。 对于装置之间到通信管理机485通信控制线、到调度及后台通信控制线、载波高频通信电缆、电话线等信号线路防雷采用全面拦截原则，分别采用控制信号防雷器、过电压保护器等相应的防雷设备。当信号线路感应到过电压产生过电流时通过信号浪涌保护器将电流泄放到大地，从而达到保护后端设备的目的。
关键词：防雷；避雷针；避雷系统；防雷保护；避雷器
中图分类号：TM411文献标识码： A
前言
雷电是一种大气中放电的现象，虽然放电时间短，但放电时产生数万伏至数十万伏冲击电压，放电电流可达几十万安培，造成人身伤亡，建筑物损坏，电力设施损坏，电力系统中断等严重事故。从雷电危害角度考虑，雷电可分为直击雷、感应雷和雷电侵入波。 直击雷是带电积云接近地面至一定程度时，与地面目标（建筑物、大地或防雷装置）之间的强烈放电，直击雷的特点是冲击电压高，放电电流大，危害也最大。感应雷也称作雷电感应，分为静电感应雷和电磁感应雷，由于感应雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应，造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电引起建筑内爆炸危险品或易燃品燃烧。雷电侵入波是指雷电在架空线路、金属管道上产生的冲击过电压，使雷电波沿线路或管道迅速传播，或侵入建筑物内可造成配电装置和电气线路绝缘层击穿，产生短路，或使建筑物内易燃易爆品燃烧或爆炸，危机人身安全或损坏设备。电气设备遭雷电袭击都会产生过电压，感应雷过电压一般不会超过500kV，因此主要对35kV及以下电压等级电力设备的绝缘有威胁，而对110kV以上的设备，通常设备的最小冲击绝缘耐压水平已高于此值，一般不会构成危害。因此，电力系统防雷的重点是直击雷防护。对于雷击输电线路产生的雷电波侵入可采用进线保护，这是利用其阻抗来限制雷电流幅值和利用其电晕衰减来降低雷电波的陡度；可通过进线段上的避雷器进行配合。
1避雷针的保护范围
直击雷的防护措施通常采用接地良好的避雷针或避雷线。其作用原理为：当雷云的先导发展到离地面一定高度时，避雷针产生的强电场将影响雷云的电场分布和先导的发展方向，使其向着避雷针（线）的方向发展，从而使得避雷针（线）附近的设备受到保护，免遭雷击。
在电力系统中，为了使输电线路少受雷击，采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法。这种架设在输电线路上方的钢线，称之为避雷线。
1.1避雷针的结构
避雷针包括三个部分:接闪器（避雷针的针头）、引下线和接地体。接闪器可以用直径为10-12mm的圆钢，引下线可用直径为6mm的圆钢，接地体一般可用多根2.5m长的40mm*40mm*4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。
1.2单支避雷针保护范围
单支避雷针的保护范围是一个以其本体为轴线的曲线圆锥体，像一座圆帐篷。它的侧面边界线实际上是曲线，但在我国规程建议近似地用折线来拟合，以简化计算，如图1所示。
在某一被保护物高度的水平面上的保护半径为：
当时：
当时： （1）
式中――避雷针的高度，m。
――高度修正系数，是考虑到避雷针很高时不与针高成正比增大而引入的一个修正系数。
当时，。
当时。
不难看出，最大的保护半径为地面上的保护半径。
从越高、修正系数越小可知：为了增大保护范围而一味提高避雷针高度并非良策。
图 1单支避雷针的保护范围
1.3两只等高避雷针的联合保护范围
等高双避雷针联合保护范围要比两针各自保护范围的和要大。避雷针的外侧保护范围同样可由式1确定，因为击于两针之间单针保护范围边缘外侧的雷，可能被相邻避雷针吸引而击于其上，从而使两针间保护范围加大。保护范围如图2所示
（2）
式中――等高双针联合保护范围上部边缘最低点的高度，m。
――两避雷器之间的距离。
――两避雷器之间保护范围宽度。
很明显，当时，。两针间距离与针高之比不宜大于5，式2的使用范围。
图2
1.4两支不等高避雷针的保护范围
首先按单个避雷针分别作出其保护范围，然后由低针的顶点做水平线，与高针的保护范围边界交于一点，该交点即为一假象等高针的顶点，再求出假想两等高针的保护范围。高针的保护范围与所做的假想针的联合保护范围并集即为要求的两支不等高避雷针的保护范围。
1.5多支等高避雷针的保护范围
等高三针联合保护范围可以两针、两针地分别计算其联合保护范围，只要在被保护物高度的平面上，各个两针的，则三针组成的三角形中间部分均处于三针联合保护范围之内。
等高四针及多针，可以按三针、三针地分别确定其保护范围，然后再加到一起即为多针的联合保护范围。
2避雷针、避雷线、避雷器的装设原则及要求
2.1避雷针、避雷线的装设原则
1）独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不宜超过10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，使两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地网反击35kV及以下设备，要求避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，因为经15m的长度能将接地体传播的雷电过电压衰减到35kV及以下设备不危险的程度。独立避雷针不应装设在人经常通行的地方，避雷针及接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或敷设砾石或沥青地面。
2）110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装设在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻大于1000Ω.m的地区，应装设独立避雷针。在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可安标准绝缘子串的长度确定。避雷针与主接地网的地下连接点至主变压器接地线与主接地网地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
3）110kV及以上的配电装置，可将线路的避雷线引到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000Ω.m的地区，应装设集中接地装置。5～63kV的配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω.m的地区，允许将线路的避雷线引到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。土壤电阻率大于500Ω.m的地区，避雷线应架设到线路降压杆塔为止。从线路降压杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路降压杆塔上装设避雷针。
2.2避雷针的装设要求
变电站的雷害来自两个方面：一是雷电直击于变电站；二是雷击输电线路后产生的雷电波侵入。因此，应采取以下措施：
1）为防止变电站的电气设备和建筑物遭受直击雷击，需要安装避雷针，被保护物或要求保护的变电站面积均要处于避雷针的保护范围之内；
2）要求避雷针必需有良好的接地，用扁铁将所有的避雷针水平连接起来，并与主厂房内钢筋焊接成一体，加强分流；设备的接地点应尽量远离避雷针接地引入线的入地点。避雷针接地引入线尽量远离电气设备，防止反击，或采取共用接地的形式；
3）对于雷击输电线路产生的雷电波侵入可采用进线保护，这是利用其阻抗来限制雷电流幅值和利用其电晕衰减来降低雷电波的陡度；可通过进线段上的避雷器进行配合。
2.3避雷器的装设要求
1)选用避雷器必须满足的要求是：避雷器的VS特性、VA特性要分别与被保护设备的VS特性和VA特性正确配合；避雷器的灭弧电压与安装地点的最高工频相电压应正确配合。这样，即使在系统发生一相接地故障的情况下，避雷器也能可靠地熄灭工频续流电弧，避免避雷器发生爆炸。
2)选择管型避雷器时应注意管型避雷器不能用作有绕组的电气设备的过电压保护，而只用于线路、发电厂和变电站进线的保护；管型避雷器遮断电流的上限应不小于安装处短路电流的最大值，下限不大于安装处短路电流的最小值。
3)阀型避雷器分普通型和磁吹型两大类，选择时应注意避雷器的保护比Kb数值大小要按照额定电压的大小来选择。要注意校验避雷器的额定电压、工频放电电压、冲击放电电压及残压，要注意与被保护电气设备的距离。
4)选择氧化锌避雷器时，要计算或实测避雷器安装处长期的最大工作电压。应使避雷器的额定电压大于或等于避雷器安装点的暂态工频过电压幅值。注意残压与被保护设备绝缘水平的配合。
3防雷保护的设计
举一例对变电站进行防雷保护的设计：
一所110kV变电站面积（长×宽×高），71m×61.8m×13m；雷暴日：30日/年。因当时，。当时，初步选择避雷针高度为30m。
3.1避雷器的选择
为防止输电线路产生雷电波侵入，产生过电压，在设计中分别在110kV、35kV及10kV母线、主变压器中性点、10kV出线上装设氧化锌避雷器来防护，避雷器选择结果见表1。
表1 氧化锌避雷器选择结果表
安装地点 型号 额定电压
（KV） 系统电压（KV） 直流1mA时
两端电压（KV） 标称残压
不大于（KV）
110kV母线 Y10W5-146/320W 146 110 145 320
主变中性点 Y15W5-146/320W 146 110 190 320
35kV母线 HY5WZ-51/134 51 35 21.8 134
10kV母线 Y5Wz-11/45W 11 10 24 45
3.2避雷针的保护范围的计算
（1）单只避雷针的保护范围计算：
当时，。当时。
配电装置
，不能满足变电站的防雷保护要求。
（2）、两只等高避雷针的保护范围计算：
1)两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定：
2） 两针间的保护最低点高度按下式计算：
式中― 两针间保护最低点的高度（m）
―两针间的距离（m）
3） 两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度按下式计算：
当时，
当时，
当时，
（3）四只等高避雷针的保护计算
将其分为两支之间计算，如图3所示。
图3防雷保护示意图
，，，。
1）避雷针1-2、3-4外侧的保护范围为，1-2、3-4间保护范围为
2)避雷针1-4、2-3外侧的保护范围为，1-4、2-3间的保护范围为
根据以上的计算结果，采取的防雷保护满足要求，绘制防雷布置图，可满足该变电站的防雷要求。
参 考 文 献
［1］王丽.高电压技术,中国电力出版社，2010/05.
［2］杨培宏.建筑物防雷设计规范,2010/11.
关键词：变电站；二次系统；原因；危害；防雷
0引言
随着高新技术和信息化建设的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的卫星通信、保护监控、计算机网络系统和遥控、遥测系统等电子设备产品更加广泛地应用于电力行业，特别是在近几年的电力变电站无人值守和电力调度自动化系统中大量使用了这些微电子仪器设备，使得电力行业的自动化整体能力、现代化管理水平以及电力服务质量均有了显著的提高。但是，变电站二次设备大都采用大规模的集成电路，电子元器件的性能大大提高的同时，其抗电磁干扰、抗过电压特别是抗雷击的能力却变得十分脆弱了。
雷电是一种强烈的大气过电压强放，虽然直击站内设备概率很低，但有可能通过行波侵入或耦合二次回路感生干扰电压等途径对设备产生间接的有害影响。另外，当雷电击中站内避雷针或邻近高大构件时，强大的泄放电流引起地网电位升高，有时会在各接地点产生过大的电位差。而地下敷设的二次电缆的屏蔽层，会分流泄放雷电流，在缆芯间以及芯地间产生干扰电压。
1变电站二次系统防雷保护重要性及影响
1.1浪涌电压产生的原因及其危害
随着电子技术的飞速发展，现代的电子产品中大量采用了大规模及超大规模的电子集成电路制造技术，且集成的程度越来越高，内部的线间距离越来越小，使元器件的耐压程度越来越低，因此由雷电引起的各接地点间的电压差很容易将室内二次系统击毁。另一方面，雷电在线路上空的雷云之间放电，或对线路附近的大地放电，都会使线路因电磁感应产生雷电冲击波或浪涌电压，这种冲击波会沿着线路入侵到与之相连的二次系统，造成系统运行错误或者损坏。若雷电直接击中暴露在室外的线路时，产生的浪涌电压更为强烈、危害更大。电力系统操作过电压是指电力系统中的故障和操作导致暂态振荡而产生的过渡过程过电压，这种浪涌电压也对电力系统二次造成很大的危害。
有了变电站外部的防雷措施，可以防止变电站遭受直击雷的侵害，但外部防雷设备会给室内的二次系统带来电磁兼容（EMC）问题。在防雷设备接收和排放雷电冲击电流的过程中，会产生电磁影响，从而导致高达几千伏的过电压进入二次系统的电源和通信回路，威胁二次系统的正常运行。雷电和浪涌过电压已成为当今电子时代的一大公害，它们的产生使得原先得到避雷针保护的变电站并不能使建筑物内的二次系统得到有效的保护。
1.2完善的雷电保护系统
通过上述对雷电和浪涌电压危害的介绍，根据IEC1024和GB50057-94（2000年版）的规定及要求，现阶段的防雷措施已不能仍停留在架设避雷针等的简单措施上,需考虑外部防雷系统和内部防雷系统两个方面。外部防雷系统由接闪器、引下线、接地地网等有机组成。内部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。因此，一个变电站完善的雷电保护系统设计结构如图1所示。从图1可见，完整的防雷手段包括建筑物外部防雷和内部防雷，主要采用接地、屏蔽、均压、限幅和隔离五种方法。
图1雷电保护系统结构图
1.3防雷区的划分
如今防雷工作的重要性、迫切性、复杂性已大大增加，雷电的防御从过去的直击雷防护到现在的系统防护，从以保护建筑物为保护重点，发展到以电子信息系统为保护核心，强调综合治理、分级泄流、层层设防的思路。为了防止浪涌过电压破坏变电站二次系统，GB50057-94(2000)版和IEC61312分别提出和规定了系统防护的概念――建筑物内外建立均压等电位联系系统，在可能出现过电压的电源馈线和通信线路上必须安装浪涌保护器（SPD）。SPD是采用等电位的原理，泄流时设备和地网处于暂态等电位，从而将浪涌电流泄放入地，无浪涌电压时设备和地网隔离。SPD的选择根据建筑物内部因雷击电磁干扰大小的不同而不同，按照IEC1312-1和国标GB50057-94（2000年版）规定将要保护的空间划分为不同的防雷区（LPZ），以确定各部分空间不同的雷击电磁脉冲（LEMP）的严重程度和选择相应的SPD。LPZ0A区：可能遭受直接雷击和导走全部的雷电流，本区内电磁场强度没有衰减；LPZ0B区：不可能遭受大于所选滚球半径对应的直接雷击，但本区内电场强度没有衰减；LPZ1区：不可能遭受直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小，本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施；LPZn＋1后续防雷区：当需要进一步减小电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护对象所要求的环境选择后续防雷的要求条件。防雷区的数越高电磁场强度越小。
图2建筑物雷电防护区（LPZ）划分
根据上述对建筑物防雷区的划分，相应变电站内LPZ划分如下：LPZ0A区：这是直击雷的主要作用区，这个区不在避雷针保护范围内，故不在变电站内；LPZ0B区：这是感应雷的主要作用区，虽在避雷针保护范围内，但没有经过电磁屏蔽，电场强度没有衰减，处于此空间的所有可导物体均可感应较强的雷电压；LPZ1：属于建筑物的屏蔽区，区内的物体不可能遭受直接雷击，由于建筑物的屏蔽措施，电场强度会衰减，应进一步采取屏蔽措施减少电场强度的干扰。
2电力系统二次系统的防雷
按电磁环境不同将变电站划分为不同的电磁兼容（EMC）保护区，将保护需求相同的设备全部安装于同一个EMC保护区内，并将进入保护区内的电气连接件与SPD相接。因此任一保护区内，电源进线和通信线都应通过SPD与地电位做等电位连接。电源馈线和通信线路的过电压保护一般可分为三个保护级，若后续设备承受的残压过高，则需增加一个保护级，最终须将设备承受的残压降低到脉冲耐受电压的要求。
图3变电站二次交流系统防雷配置图
图4变电站二次直流系统防雷配置图
3结论
变电站二次系统的防雷除了要确保变电站所采用的外部防雷措施完善有效之外，还需确保内部防雷措施的完善有效。变电站二次的过电压防护，是综合应用一次侧过电压防护技术、计算机等微电子设备及通信设备过电压防护和抗干扰技术、继电保护抗干扰技术的问题。
图5变电站通信系统防雷配置图
变电站二次系统的过电压防护水平与变电站的布置、二次系统的过电压承受能力有密切的关系。随着计算机技术在电力工业中越来越深入地应用，我们有必要深入研究计算机系统在变电站这种特殊电磁环境下的工作规律。变电站二次系统的防雷是一项要求高、难度大的系统工程，在实施工程中要从现场实际出发，本着经济、实用、高标准、严要求、高起点、高可靠性的原则进行，严格遵守国家和行业标准在实践中不断完善，从历史的新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾防御的综合能力。完善变电站二次系统的防雷保护对于提高变电站设备的安全可靠运行具有重要意义。
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【关键词】变电站；二次系统；防雷保护；措施
随着我国电力事业的不断发展，我国变电站的设施越来越完善，大大提高了供电能力，满足了人们的供电需求，但是在阴雨雷电天气中，变电站二次系统容易遭受到雷击，严重危害弱电设备，产生许多安全问题，如通信中断、系统退出等，不利于电网的正常运行，因此为了改善这一问题，必须要结合变电站二次系统的特点，提出相关的技术措施，加强变电站二次系统的防雷保护，保证电网安全稳定的运行，这对于我国电力事业的发展具有重要意义，因此本文在此进一步探讨了电站二次系统的防雷保护及措施。
1 变电站二次系统的特点
变电站二次系统指的是各种二次设备的总称，主要包括自动化设备、内保护设备以及交直流电源系统等，具有监控、保护、故障录波以及微机检测等功能，能够实现对变电站的自动化监控，因此变电站二次系统在电网事业中占据重要地位。
在阴雨天气中，很可能会出现雷击现象，对变电站二次系统产生危害，雷电产生电流主要分为两种情况，一种是雷电击中变电站二次系统附近的大地以及架空线路，从而产生电流，危害变电站的设备，另一主要是由于电磁感应以及静电引起的冲击过电压，对变电站二次系统产生不利影响，其侵入自动化系统方式主要为各种与之相连的线路以及接口，因此很容易破坏变电站二次系统的内部结构，从而影响二次系统的正常运行，严重的还可以能引起雷击事故，威胁人们的身体健康，给电力企业造成较大的经济损失。
2 雷电放电的危害形式
雷电是变电站二次系统的一项重要的危害，其侵入变电站二次系统有很多的途径，主要表现在以下几个方面：（1）直接雷击：雷电产生的电流不是主要的破坏力，而是这种强大的雷电流会转化为热能，当其击中某种物体时，会引起物体燃烧，严重损坏物体，如果遇见易爆物体，还会发生爆炸。（2）感应雷击：由于静电感应以及电磁感应，会产生冲击多电压，造成雷击现象，因此静电感应和电磁感应是感应雷击的主要危害形式。（3）电磁脉冲辐射：雷电所产生的电流会向外辐射电磁波，当距离不断增加大时，其辐射值以非常缓慢的速度逐渐变小，在这个过程中若经过对电磁波非常敏感的电子设备，就会破坏这些设备。（4）雷电过电的侵入：直接雷击或感应雷所产生的过电压，通过导线或金属导线传入到建筑内部或设备内部，造成设备内部结构的破坏。（5）反击：建筑物的接闪装置具有良好的接地系统以及很小的电阻，但是雷电电流幅值过大，一旦雷电击中其接闪装置，雷电电流会使其接闪装置的电位骤然上升，可以达到上百千伏，从而破坏变电站的二次系统。（6）电压互感器：电压互感器并联在高压线路，主要起到是降压的作用，发生雷击现象时，容易将雷电引到变电站二次系统中，破坏其内部结构。
3 变电站二次系统防雷保护措施
在雷雨季节中，变电站二次系统容易受到雷电波的侵害，损害弱电设备，对电网的正常运行产生不利影响，因此在实际运用过程中，必须要加强变电站二次系统的防雷保护措施，保证电网的安全稳定的运行，主要从以下几个环节入手，做好弱电设备的防雷保护。
3.1 接地与均压
接地是变电站二次的防雷保护一项有效措施，因此应加强接地网的设置，并按照相关的防雷规范，确定接地网的电阻值，有效限制电位的升高，并将所有雷电电流顺利的引入大地，避免电流电压破坏二次设备，保证电网的正常运行。
由于雷电流经过的地方，其零电位会大幅度提高，同时会使附近的物体产生旁侧闪络放电，同时还会伴随着脉冲电磁场，这不仅容易损害电子设备，同时还会造成建筑物失火、爆炸，从而产生不可预计的经济损失，针对这种情况，可以采用均压来解决，它主要是在通过设置接地母线带，将房间里的电力电缆、金属管道以及设备壳体等仪器连接到接地母线上，达到每个接地点都为等电位，当雷电流经过时，可以有效制约电位升高，保证设备运行的安全。
3.2 屏蔽
屏蔽是指采用各种屏蔽设备，如屏蔽电缆、屏蔽箱以及法拉第屏蔽笼等，防止电磁脉冲对变电站的二次设备进行干扰和破坏，在接入各种屏蔽设备时，应特别注意几项环节：（1）应保证所有的屏蔽外壳接地。（2）通过高频电磁波和电磁脉冲装置，对屏蔽室的各种信号线以及电源线进行过滤，否则屏蔽笼起不到有效的屏蔽作用。（3）通信机房应设置法拉第屏蔽笼，将金属结构，如金属地板构架、建筑钢筋等进行相互焊接。（4）将机房四周敷设的屏蔽网与接地母线均匀多点连接。
3.3 分流与隔离
分流主要是指将经过的雷电流通过多根分散的接地引下线分流引入地下，避免过大的雷电流对设备造成较大的破坏，同时为了避免雷电流产生强感应电位，需要建筑物顶部各种装置接入接地引下线，并且保证接地引下线要有足够的面积，并对其进行适当的维护，防止其腐蚀断裂，同时还要定期的检查和测量接地引下线，使分流达到有效的良好的效果，保证设备的安全。
雷电阴雨天气中，容易发生高、低电位反击现象的发生，因此应采取合理的隔离措施，保证雷击时的均衡电位，同时对于电力调度通信综合楼应设置接地网特殊设备，并利用保险器连接大地主接地网，并将通过的电流容量控制在10kA以上，并将残压控制在1.5KV以下。
3.4 限幅
为了保护变电站的二次系统不受到破坏，应在容易受到过电压侵入的端口设置多级防雷保护装置，将过电压控制在合理的范围之内，并按照相关的规定，将各种低压防雷器设置在被保护的电路上。
雷电电磁脉冲和直接雷击都可能通过电源线路侵入到变电站的二次系统内部产生过电压，因此应进行采用四级防雷保护措施，设置良好的防护设施，如三相电源防雷箱、防雷插排等，尽量防止雷电流侵入弱电设备。另外还应坚持逐级泄流、全面拦截的原则，采取有效的防雷设备，如过电压保护、信号防雷器对信号线路以及后端设备进行防雷保护，保证变电站二次系统的正常运行。
4 总结
随着我国变电站改造和建设的不断的深入，综合自动变电站逐渐增多，为电网的正常运行提供了有利条件，但是同时也加剧了雷电对变电站二次系统的的危害，因此想要做好变电站二次系统的防雷保护，就要根据电网运行的实际情况以及变电站二次系统的特点，提出有效合理的防雷的技术措施，尽量减少雷电对变电站二次系统的危害，避免出现雷害事故的发生，将经济损失降到最低，笔者认为通过对变电站二次系统的防雷保护及措施的不断探讨，变电站的二次系统一定会越来越完善，从而推动我国电力事业的健康持续的发展。
参考文献：
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