变电站二次系统防雷措施的研究

变电站二次系统防雷措施的研究

摘要：近年来,随着现代电子技术的不断发展, 微机保护和自动化设备在电力系统

中得到大量的应用,调度通讯、网络等信息设备越来越多,规模越来越大,一方面自

动化系统、计算机网络、通讯系统等设备核心元件耐过电压、过电流和抗雷电电

磁脉冲的能力越来越差, 敏感性提高; 另一方面由于信号来源路径增多, 系统较以

前更易遭受雷电波侵入,致使雷电灾害频繁发生,影响二次系统正常运行, 特别是雷

电多发区,轻者导致设备损坏、性能下降,重者造成系统瘫痪。

关键词：变电站；二次系统；防雷；微机；系统

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。相对于二次系统的快速发展, 二次系统的的雷击防护

工作还存在不少认识误区, 还有很多需要完善的地方。在这种环境下, 更凸显出变

电站二次设备雷击防护工作的必要性和重要性。

一、雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径

1 配电线路

对于配电线路引入的雷电过电压雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线,再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合,进入低压出线,途中经过了线

路避雷器、母线避雷器等多级削峰,再经过变压器低压出线的平波作用,电压幅值

大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大, 虽然雷电波在经过上述避雷器后,大部分能量得以消除, 但仍有部分雷电波以幅值相对很高且作用时间很短的低

能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线,加到变电站内所有的380V交流回路中，220V等直流回路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路。

2 通信线路引入雷击

目前, 变电站二次系统采用了多种多样的通信线路进行同一系统内设备与设备

之间、系统与系统之间的连接。导体型通信线路感应到雷电后, 雷击过电压直接

传到设备, 该过电压轻则使设备加速老化, 重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲,电话音频与MODEM连接线、RS485、RJ45网线、FDK/CAN现场总线、LON WORKs、GPS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。因目前远距离多采

用光纤传输, 所以以上大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压感应。

3 雷电电磁场

上述两条途径是有形的看得到的途径,而电磁场是空间传播看不到的东西, 这

里的雷电电磁场是指雷击引起的室内的电磁场, 主要集中在电缆沟、布线层及电

缆井内。该电磁场使室内的线路感应到过电压, 该过电压直接传到设备, 进出高压

场地的各种线路(如交流采样、开关量回路等）都是雷电电磁场的产生源。

4 地电位反击

对于电力系统来讲, 因采用共用接地方式,不存在地与地之间反击, 但地电位因

雷击抬高时使得设备接地线对设备其他外接线之间可能产生能损坏设备的电位差。

二、变电站二次系统防雷的一般措施

外部防护是防止雷电击中建筑物时在建筑物本身出现的火灾和机械损害包含

建筑物外将雷电放电电流导人大地的设施避雷针 (避雷带、引下线、建筑物周围

的接地网及接地系统等。内部防护是减少被保护空间雷电流的电磁影响的措施,目

的是降低由雷电流引起的电位差。那么概括的说,当今电子设备的防雷手段,主要

采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护等方法。

1 分流

利用避雷针、避雷带或避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地,防止雷电

直接击在建筑物和设备上。

2 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）。

3 等电位连接

国际上非常重视等电位连接的作用, 它对用电安全、防雷以及电子信息设备的

正常工作和安全使用,都是十分必要的。根据理论分析,等电位连接作用范围越小,

电气上越安全。总等电位联结做法是通过每一进线配电箱近旁的总等电位联结母

排将下列导电部分，它的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间

的电位差,并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。

三、接地措施

规范变电站设备的接地屏蔽工作是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的

措施:

1、变电站综合自动化系统及其它二次设备应共同接入变电站主地网,首先检

查变电站接地网接地电阻是否在设计值以下,一般不宜大于0.5Ω ,接地电阻越小,设

备抗干扰能力就越强。

2、主控室接地网采用各盘柜内接地铜排用连线首尾相连, 最后形成环网, 接地

铜排截面积不小于100mm2。铜牌之间连线采用多股绝缘铜导线,截面积不小于

100mm2,铜牌及连线接线端子均电镀或镀锡,防止氧化增大接地电阻。

3、高压开关柜接地网要求与主控室接地网类似,但应将该接地网与高压开关

柜绝缘, 接地点与避雷器接地点距离应不小于15m ,防止一次系统接地引起开关柜

柜体电位升高对接地网的“反击”。

4、高压开关场接地网要求与高压开关柜接地网类似,主要用于二次电缆屏蔽

层及铠装层接地。

结语：

变电站二次系统是变电站内保护设备、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重要工作。二次系统集中了

变电站自动化监控管理的重要设备, 具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载和远传等功能,在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。

参考文献：

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