变电站防雷十篇

变电站防雷篇1

[关键词]防雷保护；过电压 ；接地技术

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0244-01

一、变电站雷击过电压的分类

供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电站雷击有两种情况：一是雷直击于变电站的设备上，二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。其具体表现形式如下

1.1 直击雷过电压

雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

1.2 感应过电压

当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

1.3 雷电侵入波

架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站，是导致变电站雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。防雷措施总体一般概括为2种： 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。

防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点安装适宜的保护装置。

二、变电站的防雷保护装置

防雷保护装置是指能使被保护的物体避免雷击，而引雷本身，并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针、避雷线、避雷器和防雷接地装置。避雷针和避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，因此也称作直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因此也称作侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，已达到降低雷击过电压幅值的目的。

2.1 避雷针（线）

避雷针（线）的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针（线）的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针（线）放电，再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

2.2 避雷器

避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电压能量的吸收器，它与被保护设备并联运行，当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量，限制过电压，保护电气设备。

2.3 防雷接地装置

防雷接地装置是用来将雷电流顺利泄入地下，以减少它所引起的过电压。各种防雷保护装置（避雷针、避雷线、避雷器）都必须配以合适的接地装置，将雷电泄入大地，才能有效的发挥其保护作用。

三、变电站的防雷保护

3.1 变电站的直击雷保护

为了防止变电站遭受直接雷击，需安装避雷针、避雷线和铺设良好的接地网。装设避雷针（线）应该使变电站的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针（线）之间留有一定的距离，因为雷直击避雷针（线）瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这一现象称避雷针（线）对电气设备的反击或逆闪络。逆闪络一旦出现，高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了避免这一情况发生，被保护物体与避雷针（线）间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离，这是变电所的直击雷防护设计的主要内容。

避雷针的装设可分为独立避雷针和构架避雷针两种。

3.2 变电站的雷电侵入波保护

变电站限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器，避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制，使变压器受到保护。已在输电线上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电站的母线上，并对与母线有联接的电气设备构成威胁。 在母线上装设避雷器是限制雷电侵入波过电压的主要措施。

3.3 变电站的进线段保护

所谓变电站的进线段保护就是在邻近变电站1-2km处装设避雷器，以使雷直击变电站附近的导线时，限制侵入波的陡度和幅值。当沿线路全长架设避雷线时，则这段线路应有更高的耐雷水平，以减少进线段内绕击和反击的概率。

3.4 变电站的变压器中性点保护

对于35～60kv中性点不接地或经大电感接地电网中的变压器，其中性点是全绝缘的，一般不需要保护。对于110kv及以上中性点有效接地系统，其中一部分是不接地的，一般应在中性点加装一台避雷针。

四、变电站防雷保护的计算

避雷针和避雷线这两种装置都是通过拦截措施，改变雷电波的入地路径从而起到直击雷保护的作用。小变电所多采用独立避雷针大变电所多在变电站构架上采用避雷针或避雷线，也或者可以两者相结合。直接雷保护的主要措施是安装避雷针。下面主要介绍避雷针（线）的保护范围。

避雷针保护范围 （1）首先介绍单根避雷针的保护范围，如图1。

Rx和hx表示为水平面上的保护半径

h≤30m时，θ=45°

在被保护物高度水平面上，其保护半径为

其中 其中

式中，p为高度修正系数，当h≤30m时，p=1；

当30

（2）多支避雷针：工程上多采用两支或多支避雷针以扩大保护范围。

等高双避雷针的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有单支避雷针的保护范围决定，而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，如图2所示。

五、结论

随着科技发展，生产和生活用电量越来越大，电已经成为最重要的资源之一。如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。雷击事故是电力供应部门最重要的灾害之一。在变电站的防雷击保护中，如何防雷显得十分重要，防雷击技术的研究已经取得了很大的发展，变电站防雷的保护措施会越来越多。在实际中，变电站的防雷保护是一个系统工程，需要因地制宜根据不同区域的地形地貌和气候特点，合理地选择防雷保护措施。严格按防雷接地规程办事，应用新技术新装置，采取综合性的防雷措施是确保变电站极大减少雷害的重要手段。

参考文献

变电站防雷篇2

关键词：广西；雷害；防雷

中图分类号： U665.12文献标识码：A 文章编号：

0 前言

广西属典型的亚热带季风气候区，南部沿海，西北多山，全境雷电活动整体频繁而强烈，同时又具有相对其他省份更为复杂的时空分布特性。例如，据广西雷电定位系统监测显示，2012年8月8日8时～9日10时，广西共发生闪电3413次。闪电区域主要集中在：百色、崇左、南宁、钦州、北海、防城港、玉林、贵港、来宾、梧州、桂林等地。根据统计，雷击事故占广西电网输电事故的65％，有的年份甚至更高。广西电网雷害问题一直较为严峻，输电线路雷击跳闸率居高不下，雷击跳闸成为威胁电网安全稳定运行的最主要、最突出的矛盾。

广西雷电探测分析系统自1999年投入运行至今，积累了海量的雷电监测数据。深入分析这些数据资料，对掌握广西全境雷电活动规律、指导广西电网的规划设计和设备的运行维护具有重大意义。

1.雷击故障类型及判据

1.1雷击故障类型

对于110 kV及以上电压等级的输电线路，直击雷是线路的主要危害。直击雷有反击和绕击两种形式。雷击造成输电线路事故一般有3种情况：

接地电阻超标，造成输电线路耐雷水平降低，此时雷击避雷线或塔顶，杆塔电位升高引起反击使线路跳闸；

接地电阻合格，但是由于雷电流太大，超过了线路设计的耐雷水平，此时雷击避雷线或塔顶，反击使线路跳闸；

雷绕击到线路，使线路跳闸。

运行经验证明，雷击发生在避雷线的档距中间，且与导线发生闪络引起跳闸的情况是极罕见的，可不予考虑。

2.2雷击故障类型判据

大量的计算和运行情况表明，对于110～220 kV线路，绕击与反击均是危险的。若同杆三相或同杆两相同时发生雷击闪络，应分析为是反击闪络，因为绕击不可能造成多相同时闪络。若相邻杆塔非同一相同时雷击闪络，也应认为是反击闪络。

水平排列的导线，若中相发生雷击闪络，则一般认为是反击闪络，因为雷电直接击中导线的概率是很小的。反击和绕击的特点见表1。

表1反击和绕击的特点比较

比较项目 反击 绕击

雷电流

接地电阻

闪络基数与相数

地形特点

接地线夹 大

一般100 kA以上

大一基多相或多基多相

地形因素影响不大

有烧伤痕迹 小

一般20～30 kA

与接地电阻关系不大

基单相或相邻二基相同

山坡及山顶容易发生不一定有痕迹

2.防雷措施漏洞分析

（1）变压器高压侧安装的避雷器位置较远，且接地引下线较长，没有严格实施“三点共地”的接地方式。当从线路侵入的雷电过电压到达变压器高压侧，即使避雷器动作，作用到变压器上的过电压仍可能高于变压器冲击电压耐压值，使变压器发生击穿事故。

（2）变压器低压侧未装避雷器进行保护，不能有效防范“逆变换过电压”。当雷电波从10 kv 线路侵入，引起避雷器动作产生压降。该压降作用在低压绕组的中性点上，使中性点电位升高，低压线路相当于波阻抗接地。此时在中性点电位作用下，低压绕组流过较大的冲击电流，三相绕组中流过的冲击电流方向相同、大小相等，它们产生的磁通在高压绕组中按变压器匝数比感应出数值极高的脉冲电势，三相脉冲电势方向相同、大小相等。由于高压绕组接成星形，且中性点不接地，因此在高压绕组中，虽有脉冲电势，但无冲击电流。冲击电流只在低压组中流通，高压绕组中没有对应的冲击电流来平衡。因此，低压绕组中的冲击电流全部成为激磁电流，产生很大的零序磁通，使高压侧感应很高的电势。由于高压绕组出线端电位受避雷器残压固定，这个感应电势就沿着绕组分布，在中性点幅值最大。因此，中性点绝缘容易击穿。还有当线路两相或三相来波时也会在变压器的中性点产生较高的过电压，这就是造成该站变压器中性点击穿的主要原因。

（3）接地电阻过高且未采取措施改善冲击电位分布，雷电流不能顺畅的通过接地装置散流，严重影响了防雷设备的动作，或动作后残压高于被保护设备耐受值。

（4）弱电系统的防雷保护配置不达标。主要是防雷保护器件的选型与被保护设备的绝缘配合、保护范围设置上的不规范；以及等电位联接不规范。这是雷达站电气设备发生过电压击穿事故的主要原因。

3 整改措施及效果

2009 年8 月我们对防雷保护进行全面整改，包括升级配电变压器及其防雷保护措施；加强10kv 专用线路绝缘水平；完善接地系统和弱电系统的逐级防雷与屏蔽设施。联合统计附近气象观测预报室雷暴日记录和站点值班日志，通过三年多的运行考验，专线减少再因雷击跳闸或变压器受损，输变电设施耐雷水平得到有效提高。

首先，重点针对接地系统进行了两方面的改造：

（1）进行了以降低冲击接地电阻改善冲击电位分布为主的改造。有的站点所处位置基本无土，或仅5 cm 表层土，土壤电阻率高达5 000Ω/m。以此条件在半径100 m 范围，降低工频接地电阻至4Ω是不现实的。因此，我们重点降低冲击接地电阻，改善冲击电位分布。我们在站周边100 m 范围内布置了3 处放射型水平接地装置，每隔5 m 布置水平均压接地带，水平地网沿地形沟壑埋深尽量0.6m 以上，并采用GPF-94高效膨润土降阻防腐剂进行降阻防腐。该降阻剂具有低电阻率（ρ≤0.35Ω.m）、高防腐性（对钢接地体的腐蚀率小于0.00049 mm/a）、较强的吸水保水性特性，可以加强接地体与大地的可靠接触，降低接地电阻，改善雷电流的冲击电位分布，对降低站的工频和冲击接地电阻能起到了很好的作用。

（2）在站下方100 m 处的架空线与电缆的接头处又设置了另一片接地网，该接地网主要是考虑该处有一组避雷器的接地，还由于该处的土壤电阻率相对较低，使用GPF-94 高效膨润土降阻防腐剂后与山顶雷达站的接地并联在一起使整个地网的接地电阻降到了4Ω以下，对整体接地装置起到了有效的降阻作用，同时也满足了10 kv 配电装置对工频接地电阻的作用。

其次，结合本台站特点，与变压器厂家联合研制耐雷水平较高的“防雷特种变压器”。通过对绕组联接及绝缘结构上的优化，不但将其耐雷水平比普通的变压器提高30%，还可让雷电过电压通过电磁感应和电容传递得到大幅度的哀减，有效防止由线路侵入的雷电过电压对副边设备造成危害（图1）。

图1 特种变压器及高压侧避雷保护

这种变压器高压侧有中性点引出端，A、B、C三相和中性点引出端就近安装高压避雷器，并在低压侧也安装了相应的避雷器进行保护。这祥在避雷器动作压变压器只承受避雷器动作后的残压，而不承受引线和接地电阻上的压降；避雷器紧靠变压器安装，避免冲击电位升高，对防止“逆变换过电压”和“正变换过电压”具有很好的防雷效果。

第三，把原来绝缘水平较低的P10 和P15 绝缘子统一换成绝缘水平相对较高的P20 型绝缘子，提高线路的整体绝缘水平，降低雷击闪络概率。为了防止由此造成的沿线路侵入雷达站的雷电过电压过高，我们采用在绝缘子两端并联可调式球间隙和进线段保护对其进行限制。间隙的雷电冲击放电电压略低于绝缘子的击穿电压，在保护线路绝缘子的同时，还可限制由线路侵入的雷电过电压幅值和陡度，防止其危及雷达站内电气设备。

第四，完善弱电系统防雷保护配置和等电位联接。根据弱电系统各级防雷器件的动作残压和响应速度，结合被保护设备耐压水平，逐级布置防雷器。为易损信号端口定制特型SPD，并将其线路穿紫铜管单独屏蔽。同时完善机房内M 型等电位联接，杜绝漏接现象；缩短避雷器接地线长度；防止在雷电活动时由“地电位差”造成的危害。

4 结束语

通过对雷电的观察，主要是雷击地点较为集中时，雷击伤害程度大、时间长、雨量大，由于对线路做了大量的防洪、防雷的前期准备工作，特别是在专用架空线防雷、雷电侵入波防护、变压器防雷保护和接地装置上存在问题所至。特种“防雷变压器”针对性的结构优化，显示出较强的防雷适应性。在绝缘子两端并联可调式球间隙，是对线路氧化锌防雷器有益补充。防雷是一项长期的工作，需遵循“因地制宜、综合整治”的基本方针。同时线路防雷工作应综合使用经验成熟的技术，并适当考虑应用新技术和新设备。

参考文献：

[1]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利水电出版社,1985.

变电站防雷篇3

【关键词】 变电站 二次系统 防雷措施 现状 建议

随着社会经济的发展，变电站在我国的地位逐渐上升。由于人类活动和社会经济对变电站供电的需求，变电站在近年来对二次系统不断改进，取得了不少建设性的成就。我国绝大多数电力企业变电站供电的质量的可靠性和供电的持续性已经得到了社会和人民的肯定，而对于二次系统运行安全问题等问题又回到了变电站正常运行中被关注的焦点。雷击作为威胁变电站二次系统安全的一大危险因素，引起了国内广大变电站人员的重视。而面对雷击对二次系统安全问题的影响，变电站应该从其入侵途径入手，将防雷工作落到实处。

1 变电站二次系统防雷的重要性

1.1 雷电的危害

雷电作为自然现象的一种，当雷电击中变电站时，会对变电站二次系统的正常运行造成严重的影响，甚至是威胁到变电站工作人员的生命安全。在变电二次设备的母线被雷击中时，会产生高数值的过电压。当过电压数值过大时，则有可能将变电站电气设备的绝缘击穿，从而造成事故。所以，应当在高压线路沿线、变电站内设置必要的避雷和防雷设施。如避雷线、避雷器、避雷针等。

1.2 雷电对二次设备的主要入侵途径

（1）电地位干扰。在雷电对二次设备的入侵中，电地位对设备的干扰主要分为三种途径。其中包括雷击独立避雷针引起的反击电压造成对设备的干扰、电流通过避雷线入地造成的电地位干扰以及避雷器接地线引起的反击过电压造成的干扰。

（2）传导雷干扰。传导雷干扰的主要方式是一处雷击通过二次系统的线路传导到系统的其他部分，对二次设备造成干扰。在传导雷干扰中分为避雷器动作和不动作两种情况，当系统一出遭到雷击，在线路传导中雷电的过电压数值太高时，则避雷器动作。而当线路才换到中的过电压数值较低时，避雷器不动作。

（3）变电站附近落雷。当变电站附近落雷时，雷击会让变电站二次系统附近的磁场发生变化，通过系统设备的电磁感应对二次设备造成干扰。其中，雷击的强度和对二次设备干扰强度成正比。

2 变电站二次系统的防雷措施

2.1 变电站二次系统防雷的主要手段

在现代变电站二次系统防雷措施中，主要有以下几个防雷手段。其一，分流手段，也称多级引流手段。分流手段是防止雷电进入二次系统对设备造成干扰和将其引入地下。其二，屏蔽手段。通过屏蔽器将二次系统各设备间的感应屏蔽，防止雷电造成的电磁感应对设备造成影响。其三，接地手段。对接地网和接地系统的合理完善和科学改造，以达到防雷效果。其四，等电位连接。利用减少二次设备装置电位内外电位差的原理，对雷电的干扰效果进行控制。

2.2 变电站二次系统防雷现状

（1）直击雷防护现状。在直击雷的防护现状中，主要在于利用接闪器、引下线和接地网三方面。我们常见的避雷针就是接闪器的一种。在变电站防雷现状中，引下线主要针对于对建筑的防护。其中主体钢就作为防雷环节中的引下线。而接地网方面，主要依靠于接地网的合理布局和电阻值进行直击雷的防护。

（2）感应雷防护现状。感应雷对变电站二次系统的干扰主要在于各设备接收到雷电造成的电磁感应而对影响设备的正常工作。通过现状中的实地考察，发现我国很多地区变电站对感应雷的防护还没有采取具体的实际行动。其中，感应雷的防护重点应该主要在于配电系统、通信系统、空间电磁场和地电位反击等方面。

3 针对现状提出对二次系统防雷措施的建议

3.1 改变二次系统的接地方式

改变二次系统的接地方式是避免雷击时通过电地位传导对二次系统造成干扰和影响的最有效的途径。合理科学地对变电站接地网进行改善和赶紧，减少雷电通过接地网对系统造成破坏性的干扰。同时，改变二次系统接地方式的措施在雷电的电地位干扰中起到了阻绝传导途径的作用。

3.2 安装电涌保护器

电涌保护器作为变电站二次系统中重要的保护装置，起作用主要在于对变电站系统雷电干扰时对二次设备的防护。其中，电涌保护器能直接过滤掉干扰强度较大的信号。能够在一定程度上防止雷电对二次系统线路的损坏，从而对二次设备进行保护。

3.3 改善接地网电位分布

改善接地网的电位分布措施在二次系统雷电防护中主要通过设备各装置之间的等电位而减少雷电对设备的干扰。电位差越高对设备造成干扰的程度也会越高。因此，改善接地网的电位分布对提高二次系统防雷措施的有效性具有重要的作用。

3.4 完善二次系统的屏蔽

完善二次系统的屏蔽的效果在于雷电开始对二次系统进行干扰时，对其干扰途径进行切断或尽可能地阻止。加强屏蔽的效果有利于对雷电产生的干扰进行有效控制和减少，对二次设备进行保护。在二次系统屏蔽措施的实践中，可以根据情况不同而增加屏蔽强度以及采用多重屏蔽。

4 结语

综上所述，雷电的危害不可忽视，而雷电对变电站二次系统安全问题的影响和对设备的干扰也不容小靓。通过文中对变电站二次系统防雷措施的分析和探讨，从阻断雷电对二次设备的入侵途径、将雷电引流入地、以及通过合理的技术手段和设备保护装置的安装进行防雷等都是对当前变电站二次系统雷电防护中所总结出来的有效可行的手段。最后，希望广大电力系统的工作人员们在追求工作质量和高效率的同时，稍微放慢节奏，切实做好安全工作。

参考文献：

[1]徐鹏.配电网综合防雷技术研究[D].长沙理工大学，2012.

[2]席佳伟，刘宏耀，刘全龙，师兵兵.变电站二次系统防雷措施的探讨[J].硅谷，2011，12：183-184.

[3]刘玮，刘源，王伟平，李景禄.韶关变电站二次系统防雷研究[J].电瓷避雷器，2011，05：94-99.

变电站防雷篇4

[关键词]变电站；防雷；接地装置

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0060-01

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，一方面是要保证设备及人身的安全，另一方面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、 变电站遭受雷击的主要原因

供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电所雷击有两种情况：一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。其具体表现形式如下：

1、直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

2、感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

因此，架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。

三、 变电站防雷的具体措施

变电站遭受的雷击是下行雷，主要雷直击在变电站的电气设备上或架空线路的感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，避免直击雷和雷电波对变电站进线及变压器产生破坏就成为变电站雷电防护的关键。

1、变电站装设避雷针对直击雷进行防护

架设避雷针是变电站防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电站装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内。此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35 kV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于五米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电站，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于十五米。因此，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。

2、变电站对侵入波的防护

变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要有用来保护中等及大容量变电站的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。

3、变压器的防护

变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。

装设避雷器时，要尽量接近变压器，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，避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。

变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器，用来保护变压器和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置。

4、变电站的防雷接地

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，然后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。

小变电站用独立避雷针，大变电大多在独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径不得小于五米。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离必须大于三米，变电站电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网，水平接地极采用扁钢50mm×5mm，垂直接地极采用角钢50mm×5mm，垂直接地极间距5m～6m，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。

大变电站安装在架构上的避雷针，与主接地网应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器的接地线主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，同时变压器门形架构上不得装避雷针。

5、变电站防雷感应

随着电力技术的发展，变电站均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。

采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接。

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）.

变电站防雷篇5

关键词：变电站防雷接地系统

一、变电站防雷的措施

（一）防直击雷避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。因此，架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35kV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于5米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电所，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于15米。因此，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。

（二）防感应雷

雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施：

采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小；改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽；改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用；除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网；在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。

二、变电站接地系统

（一）变电站的接地种类

变电站的接地装置，按其作用分为工作接地和保护接地两类，工作接地是电力设备正常运行需要的接地。比如：变压器中性点的接地；保护接地是保护人身和设备的安全而必须进行的接地，通常包括防止触电的保护接地，防止雷击过电压的保护接地和防止静电危害的保护接地三种。上述各种接地需采用一套接地装置的联合接地系统。当雷电引起地电位高压反击时，整个变电站呈现系统电位，保证各种电力设备系统的安全。

（二）解决防雷接地方法

简单来说，解决防雷接地的设计方法，无非解决以下几个问题：

1.接闪器的设计。接闪器设计目的是控制雷击的位置，把闪击引导至无害的位置，避免雷电击在危险的部位。

2.接地网的设计。在接闪器把雷电引至建筑物后，需把雷电流安全地送至地下，重要的是把接地网的结构与接地电阻值设计好，使地网既满足电气设备的接地要求，也要满足防雷要求。

3.在雷电流通过建筑物的接地装置流入地下时，如何防止高电位反击。

4.如何防止通过金属线路引入雷电高电压，防止击坏用电设备和通信器材。

（三）接地装置的设计1.土壤电阻率的测量工程

土壤电阻率的测量是工程接地设计重要的第一手资料，由于受到测量设备、方法等条件的限制，土壤电阻率的测量往往不够准确。因此，要提高测量精度，设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法，使设计误差值减小。

2.接地网布置

根据地网接地电阻的估算公式：R≈0.5ρ/S式中ρ――土壤电阻率(Ω・m)，S―接地网面积（），R―地网接地电阻（Ω），地网面积一旦确定，其接地电阻也就基本一定，因此，在地网布置设计时，应充分利用变电所的全部可利用面积，如果地网面积不增加，其接地电阻是很难减小的。

3.垂直接地极的作用

在变电所中，一般采用水平接地线为主，带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知，接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明，面积为30×30～100×100的水平地网中附加长2.5m，40mm的垂直接地极若干，其接地电阻仅下降2.8～8%。但是，垂直接地极对冲击散流作用较好，因此，在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极，以加强集中接地和散泄雷电流。

三、对变电站防雷保护的构想

根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性，及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，可对变电站实行三级防雷保护措施，具体如下：

（一）第一级防护区为全所范围内的高压设备部分和高压线路的进线段保护范围。主要措施为采用独立避雷针、构架避雷针、架空避雷线、高压避雷器、设备引下线、主接地网。其主要任务为引雷、泄流、限幅、均压，完成基本的防雷功能。

（二）第二级防护区包括进出变电站管线、二次电缆、端子箱、所用电系统。其主要任务是防感应雷过电压和侵入波过电压的传递，以及危险电位内引外送。

（三）第三级防护区包括变电站主控室、远动通信机房及全部电子设备。其主要任务是多重屏蔽、电源过压嵌位、信号限幅滤波、地电位均压、浮点电位牵制。新建的变电站必须按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）、电力部《电力系统通信站防雷运行管理规程》（DL548-94）及其他相关规范要求，利用建筑物女儿墙、天面防雷网及结构钢筋、基础钢筋焊接成一体的网组成第一级屏蔽，做好防雷接地措施。

四、结语

综上所述，接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。而接地技术是一门多学科的综合技术，要在实践中不断探索，以使其更加趋于完善。采取相应雷电防护措施，保证变电站设备的安全稳定运行。

参考文献：

1. 靳萍：《变电站的防雷接地与应对方法》，《山西师范大学学报：自然科学版》，2008年第z1期。

变电站防雷篇6

关键词：变电站；二次系统；防雷保护；电力系统；雷电入侵条件 文献标识码：A

中图分类号：TM73 文章编号：1009-2374（2016）30-0125-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.30.061

目前，随着我国电力系统不断发展，系统对防雷保护能力提出了更高的要求。而从当前我国电网防雷技术的发展来看，一次系统防雷基本达到了安全、可靠的目的，不会出现严重的雷击事故。但随着现代科学技术的发展，以计算机、微型电子仪器为基础的二次系统在电网中所占的比例越来越大，而这些设备由于耐压水平低，一旦出现雷击事故就可能出现损坏，对电网安全运行产生严重影响。因此，需要重视对变电站二次系统防雷保护技术的研究，为推动变电站平稳运行奠定基础。

1 雷击问题研究

雷击主要可以划分为感应雷与直击雷，由于当前变电站出线段、进线段都设有避雷针，因此其避雷线能有效规避雷击危害。当前常见的防雷保护结构如图1所示：

在一般情况下，变电站的主要雷击事故类型为感应雷害事故：在正常情况下雷击先击中避雷针，有助于保护输电线路，而雷电会在引线的干预下快速流入大地；但在实际上，雷电存在陡度大、电波峰值高等特点，可能会经过系统母线进入二次系统，导致二次系统出现电容性耦合等，再加之二次系统自身具有特殊性，因此在雷击作用下就会出现损坏或发出错误动作。

感应雷过电压、浪涌过电压被认为是导致变电站雷击事故的主要原因，其入侵变电站主要分为以下三种方式：

方式一：经过弱电系统信号控制入线进入。若雷电流经过导线而进入大地，此时雷电流较大，因此往往会在周围产生电磁感应，致使导线上产生不同电压降，最终形成过电压。这种过电压会影响二次系统设备，导致二次系统设备损坏。

方式二：经过弱电系统电源线进入。在发生雷击过程中，雷电侵入波先到达变压器，此时变压器高压侧避雷器首先动作，将入侵的雷电流引入大地。但在这个过程中，残压系数较大，电压器高压侧电压很大，则低压侧电压也会处于较高水平。在这种情况下，第二次系统设备绝缘水平受到影响，可能会导致设备损坏。

方式三：经过弱电系统接地线进入。在一般条件下，在雷击发生时，雷电流会随着地下引线进入大地。但在实际上，雷电流进入大地的过程不是一瞬间完成的，因此往往会存在一个传播过程中。同时由于大地存在电阻，由雷电流引入点到不同点的电阻大小存在差异。雷电流幅值很大，因此往往会出现十分明显的电位差，对变电站二次系统弱电设备产生反击作用，导致设备损坏。总体而言，雷电侵入二次系统的结构如图2所示：

2 防护措施研究

对于电力系统二次部分的电磁干扰防护控制，相关人员可以从控制干扰源与敏感设备耦合程度等措施进行针对性处理。

2.1 改变二次系统接地方法

变电站接地是保证电气设备运行水平的主要技术措施，对于二次系统接地可分为危机保护装置交流电源接地、防雷接地等，其中接地是其中的关键环节，无论是感应雷还是直击雷，都需要通过接地网进入大地。因此可以判断，有效的接地方式能避免电涌电压对二次设备造成损害，保证二次系统安全。目前变电站地网主要采用联合地网，当期工作频率高于300kHz或采用长接地电缆的接地方式过程中，相关人员可以采用多点接地方式，以更好地保证二次系统安全。在具体操作过程中，多点接地设备内部电路主要以机壳为参考点，而不同设备机壳也主要以地为参考点。在经过这种方式优化后，有助于为接地结构提供更强的接地阻抗。这是因为在多点接地方法的影响下，不同接地线长度较短，并且在多根导线并联的影响下，导体总电感得到有效控制，这有助于避免高频状态下接地系统驻波效应。同时多点接地方法能将所有到电梯进行接地，并建立一个统一的接地网（包括防雷接地、交流接地等），这种方法有助于进一步强化接地体性能，以更好地满足二次系统防雷要求。在防护地点为干扰过程中，其接地技术不论在控制干扰源或在小于干扰源之间都发挥着重要作用，有助于避免雷电流干扰耦合导致敏感设备的程度，提高相关设备的抗干扰能力，均具有良好的应用价值。

2.2 安装电涌保护器

对二次系统而言，安装电涌保护器也是实现防雷保护的主要措施，是当前电子设备防雷保护中重要的装置设备，简称为SPD。从应用效果来看，在安装电涌保护器后，能有效地将信号传输线、窜入电力线的瞬时过电压限制在系统所能承受的范围内，最终保证系统不会受到冲击而发生破坏。电涌保护器的工作机理为（图3）：在出现过电压时，瞬变电压抑制二极管作为速度最快的元件，开始泄放电流，并在泄放电流的同时，将输出钳位在其截止电压上。这种方法有助于控制过电压对设备的损害。而施加在TVS上的放电电流会随着幅值上升而出现变化，使GDT（充气式放电器）两端电压超过其点火电压，之后GDT产生工作，同样开始泄放电流。当GDT泄放电流后，会处于低阻状态，两端电压仅维持在10～20V的水平内，有助于避免因为电压参数过高而导致TVS烧毁，最终达到保证二次系统的目的。

2.3 完善二次系统屏蔽技术

在二次系统保护中，屏蔽技术主要是将雷电电磁脉冲在空间感应入侵通道将其阻断，在实际操作过程中，通过屏蔽材料能有效阻断、减少电磁能量在空间传输中所产生的干扰。同时在变电站二次设备中存在大量采用集成电路、半导体设备，这些元件在高电压条件下十分脆弱，因此需要采用屏蔽方式保证设备安全性。例如，需要加强对变电站电磁屏蔽的建设，避免在雷电活动过程中产生的静电会干扰磁场，最终对计算机系统造成影响；也可以采用屏蔽电缆，避免雷电活动时会在二次回路上产生感应过电压而影响二次设备安全。

3 实例分析

3.1 背景介绍

A变电站为500kV变电站，是当地电网的重要枢纽，承担该地区与周围地区功率转换、连接的重要工作，对当地乃至该省的电网运行安全产生重要影响。该变电站自建成以来，出现多次雷击事故，造成了巨大的损失。例如，某日A变电站在检查设备过程中，发现两处开关跳闸，中调、地调自动化系统未发生报警记录。后经检查发现，上述开关跳闸期间变电站附近雷电频繁，开关跳闸时距变电站1km位置发生雷击，雷电流幅值约为62kA。

3.2 具体措施分析

以电源系统防雷措施为例，对A变电站二次系统防雷保护措施进行研究。A变电站相关人员认为，电源防雷系统的关键，就是防止雷电波通过电源线路，避免雷电流对计算机及相关设备造成损害，因此A变电在电源系统防雷措施研究中，通过对市场上国内外各种品牌的性能、价格等进行详细的调查研究后，选用德国PHOENIX电气集团所生产的防雷产品，该集团防雷产品的主要优点是带有自解耦功能，且支持两种防雷器联合使用，有助于进一步控制雷电流残压。

首先，在A变电高压室的1号、2号站用屏交流仅限端各自添加一套电源一、二级防雷保护装置，每套一级4值FLTPLUSCTRL-0.9/I模块，同时还需要在防雷器前设置100A熔断器，以进一步发挥过流保护的作用；其次，在A变电站通信方电源各设置1套浪涌抑制器作为防雷保护的第三级，其主要型号为VALMS-230。与上文研究内容一样，还需要在防雷器前设置80A熔断器，以发挥过流保护作用；最后，在A变电站直流母线系统防雷保护中，在充分考虑其直流母线的工作状态，在防雷保护中为了避免雷电流通过（+）、（-）母线侵入到站内，因此在防雷保护中需要在（+）、（-）直流屏双回路交流进线侧设置一套浪涌抑制器，其型号为VALMS-230，以切实保证直流母线系统防雷性能，保证系统安全。

4 结语

本文主要研究了变电站二次系统防雷保护的相关内容，并从多个角度对变电站二次系统防雷保护的具体策略进行研究。总体而言，变电站二次系统防雷保护是一个复杂的工作，其技术要求水平高、涉及面广，这就要求相关人员在实际工作中能充分了解不同技术的应用范围与操作要点，在了解本电站二次系统防雷保护的基础上，制定出相应的防雷保护措施，为全面提高变电站运行质量奠定基础。

参考文献

[1] 宋道勋.变电站二次系统过电压及防雷保护[J].广东科技，2008，（22）.

[2] 席佳伟，刘宏耀，刘全龙，等.变电站二次系统防雷措施的探讨[J].硅谷，2011，（12）.

[3] 郑尧溥.关于变电站二次系统的防雷保护及措施[J].科技风，2014，（19）.

变电站防雷篇7

关键词：变电站；二次设备；雷害；保护措施

中图分类号：TM41 文献标识码：A

一、雷害对变电站的危害

从雷电对变电站危害过程上分，可分为直击雷和感应雷。直击雷，就是雷电直接击中物体。直击雷的破坏性很大，瞬态产生过高的电压和电流。直击雷对于变电站可以造成线路跳闸、PT， CT等其它部件损坏、停运甚至爆炸，造成重大事故发生

感应雷就是指直接雷击发生时由于电磁感应或静电感应而产生的雷击。感应雷的危害主要是它可沿导体将导体相连的电器设备损坏。与其相连的弱电系统电子元件较为敏感，所以感应雷主要造成弱电设备的损坏，集中表现在变电站的通信、调度、监控等各个方面上。

二、变电站遭受雷击的途径和方式

雷击分为直击雷和感应雷，感应雷击会引起过电压，通过架空导线、天线等各导电线路将雷电引至设备内部，从而引起内部设备的损坏。由此可得感应雷是变电站的二次设备的主要元凶，其主要表现在以下三方面：

（一）感应雷击 其主要分为静电感应和电磁感应两种，雷击时导致设备过压放电，直击雷为一次破坏，此为二次破坏。雷电流会在周围产生强烈的磁场，导致感应电流产生在周围的金属构件中，此种电流通常会向周围物体发电，导致火灾和爆炸，当联机设备导线上产生这种电流，其破坏程度很大。

（二）电磁脉冲辐射 其产生主要是闪电放电时，其电流非均匀变化的，这就有脉冲电流产生电磁波，这种电磁波随距离递减缓慢，电磁波在空间耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子部件上，损坏设备使其无法正常工作。

（三）雷电波的入侵 雷击中的直接雷或感应雷都可在导线或金属管道上产生过电压，这种过电压可以通过任何的导体从防雷区域外和未防护区域侵入变电站设备内部，造成二次破坏。

三、变电站二次设备防雷技术措施

变电站中弱电设备抗过电压能力低，在夏季雷雨天极易受到雷电波的危害，造成设备损坏。过电压和感应过电压可能入侵弱电设备的电源系统进行危害，应在其上加装电源防雷保护器进行多级防护，将过电压降低到弱电设备承受水平以下，若信号线，网络线等导线引入控制室，加装信号防雷保护器，以确保自动化系统、远动设备及通信设备的正常工作。

弱电设备的防雷保护是一个综合性的问题，多年的工作经验告诉我们，在雷电的防护中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流等每一部分都必须严格把关认真对待，才能确保电力系统的安全运行。

（一）接地与均压

接地是提高二次设备防雷水平最普遍的方法，主要是因为其最直接、最有效的进行了防护，雷击产生的瞬间过高电流均可通过接地网导入大地，可靠的接地可有效的消除过高电压对二次设备造成危害。防雷规范中要求不同接地网接入不同的电阻值，考虑到供电公司的经济效益，最好降低接地电阻，这样能够有效限制地电位的升高（见表1）。

考虑到地面电位要求其均匀分布，因此接地网最好采用方孔地网，其网格大小要使的地电位分布均匀，防止局部电位升高。对于变电站的主控制楼、主厂房及其他同一层面四周铺设环形接地网，将同一房间内的设备就近牢固的连接到环形接地网上，防止非等电位的出现。完善的等电位可避免非等电位事故的发生。

接地与均压是共同进行的，所谓均压就是设置一闭环的接地母线带在同一层面、同一房间内的四周，将房间内的所有设备与管道等应分别直接就近牢固的连接到接地母线上，各点保证等电位。雷电流的幅值非常大会使周围与大地相通的零电位的物体产生旁侧闪络放电。造成两种危害，一种是导致装有易燃易爆物的物体失火和爆炸，另一种是放电过程产生的脉冲电磁场造成的危害。完善的等电位可有效防止这些事故的发生。

（二）屏蔽。

屏蔽主要是防止任何形式电磁干扰。屏蔽可以达到限制某一区域内部的电磁能量往外传递和防止或降低外界电磁辐射能量向内转递。屏蔽分为三种，电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

（1）电场屏蔽或称为静电屏蔽，可以消除和减弱静电电场的干扰影响。

（2）磁场屏蔽分为低频屏蔽和高频磁屏蔽两种，可有效地消除或减弱由电磁波耦合产生的影响。

（3）电磁场屏蔽，一般用于电场、磁场同时存在的高频电磁场辐射区。对于雷电电磁脉冲在远场情况下是作为平面电磁场传播的。因此，应同时考虑电场和磁场的屏蔽。

（三）限幅

对于过电压可能侵入路径的所有端口，装上必要的防护设备。在弱电系统的信号出入线上安装多级防雷保护装置，使的冲击过电压被减弱到系统允许值以内。此外还应做到各种低压防雷器接线尽量短，直接安装在电路点上。

（四）分流

分流是以层次性原则为原则将雷电流能量向地面泄放。层次性原则就是依据所划分的防雷保护区分层分级对雷电能量进行泻放。将多余能量在到达信息系统之前全部泄放掉或是达到标准水平之下。采取分流主要是由于雷电过电压的能量很大，采用单一的措施或一道防线不能达到消除危害的目的，结合实际情况，采取多级防护措施才能保证变电站的安全运行。

结束

目前人们越来越重视变电站二次设备防雷保护，各种各样的变电站二次设备防雷保护日益完善，这使得变电站二次设备防雷达到了一个新的高度。但是由于受到技术和材料等各方面的牵制。到目前为止还不能达到使二次设备完全免于雷电，只能尽最大可能降低二次设备受到雷击损坏的可能。这就要求相关人员要不断积极探索新的防雷措施，不断提高变电站二次设备的防雷水平，最终使变电站能够安全可靠运行。

变电站防雷篇8

关键词：变电站二次设计 现状 途径 措施

1110kV变电站二次系统现状

变电站二次系统指变电站内保护设备、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总称。二次系统集中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、“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。但该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,从而可能造成极大的雷击事故。目前, 清远地区大部分的110kV变电站均实现了无人值班,然而有部分无人值班的110kV变电站的站内自动化设备没有采取相关的二次防雷防护措施,具体包括:

（1）站内低压配电总电源;

（2）站内开关电源（AC/DC设备);

（3）测控屏、保护屏、公用屏、远动屏、监控主机等用电设备前端;

（4）接入综合自动化系统的各端口（RS232、RS485、CAN口),该部分最容易因感应雷造成设备功能板损坏;

（5）进入室内的时钟同步系统GPS馈线。当雷雨季节来临的时候,极易造成保护、测控及电源模块的损坏,因此需对上述110kV无人值班变电站进行二次系统防雷改造,进一步提高变电站综合自动化系统的可靠性,最大限度地减少因雷击造成的损失。

2雷击的途径

2.1电源线引入雷电

雷电引起的瞬时高电压,如果不加遏制,直接由电源线引入自动化系统,会影响其电源模块正常工作,使各功能模块的工作电压升高而工作不正常,严重时甚至会损坏模块,烧坏元器件。

2.2信号线引入雷电

信号线是自动化系统与外界实现通信联系的主要途径,这些与外联系的通信线路与机房终端设备相接,如果是架空敷设的,遭受雷击的概率比较大。变电站接入自动化系统的通信线路主要有:载波线、RS232、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到后台监控主机、RS422连接到10kV馈线保护测控装置、电话拨号音频与MODEM相连接线,这些通信电缆出线较长,

应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入,以很高的电压直接加在二次设备上,击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏。

2.3GPS馈线引入雷电

站内的时钟同步GPS系统有馈线与设备相连,最容易遭受雷击,雷电流直接沿馈线输入站内,直接作用于时钟同步GPS系统,会损坏系统内部设备端口。

2.4接地不规范

由于接地不规范,不同接地点之间雷电时易形成较高的电位差,产生的电磁干扰会影响自动化系统的运行;同时,雷电引起的地电位升高,通过设备的接地线引入自动化系统,此过电压同样会损坏各种功能模块。

3变电站雷击解决措施

变电站遭受的雷击是下行雷， 主要来自两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，直击雷和雷电波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要，所以本文就以这两种雷击的防护措施加以阐述。

对于直击雷主要是采用避雷针、避雷器、避雷线和避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全的把雷电流引入大地。选择以避雷针做接闪器时要选择限流接闪器，其在接闪的过程中可初步对雷电流的峰值和陡度进行抑制达到限制流入大地的雷电流幅值的作用，尽量减少雷电反击和感应电磁脉冲的量级。

对于感应雷则需要从整体和系统建立起三维的防护体系，主要包括以下几个方面。

3.1 电源的防护

因综合自动化装置的电源均取自变电站内10 kV/380 V 所内变压器，且经验证明变电站内60% 的累积事故均为电源系统防雷措施不完善造成的，故对综合自动化装置的防雷，电源系统防护应放于首位。参照G B50057.94《建筑物防雷设计规范》2000 年版、IEC 1312-1 及GB 50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》对雷电引起电磁场脉冲的防护，对建筑物内电子信息系统设备的雷电电磁脉冲的防护等级的要求，将变电站综合自动化系统的低压配电系统中采用3 ～4 级电涌保护器进行保护。

级电源保护：由于自动监控系统的控制电源及采集机构的需要，必须将交流电转换成直流电，因此直流电源的安全稳定是控制及采集机构安全稳定的基础，为防止雷电电磁脉冲对直流电源造成损害，我们在整流电源侧以及各控制装置及采集机构前加安KJRA 系列电源型电涌保护器，进而从根本上解决雷击对直流系统的损害。

通过逐级的防护，可以将雷电流最大限度的控制在自动化装置允许的耐受范围之内，以确保设备稳定运行。

3.2 通信系统的防护

变电站二次自动化设备中包括很多网络设备如网卡，调制解调器等。这些设备通过网线和电话线同局域网和广域网相连。所以应该在其通信线路两端加装信号电涌保护器，包括保护电话线的音频电涌保护器和保护网络连接设备的RJ45 型电涌保护器，以及在通信设备电源处加设电涌保护器。并针对雷电电磁脉冲产生的地电位反击而安装等电位连接器，这样能够针对变电站中的网络传输系统就有了一个比较全面的保护。

3.3 信号采集及控制线路的防护

在监控系统中，不可避免的要有采样信号和控制信号的传递，在变电站二次自动化设备中也是如此，在现有的使用二次自动化设备的变电站中绝大多数是使用串口进行信号传输的，同时通过并口连接打印设备。这就需要我们就计算机的串口和并口两种信号传递端口进行保护，在两种端口前端加设DB9 和DB25 两种电涌保护器。在信号采集和控制的执行机构前增加控制信号电涌保护器，并且针对雷电电磁脉冲产生的地电位反击而安装等电位连接器，这样能够比较完善的保护信号采集及控制线路。

3.4 计量及保护系统的防护

在二次自动化设备中，信号显示、功率计算、异常监测和线路保护的判断依据都是由变电站的电流互感器和电压互感器采样进入的，雷电电磁脉冲很容易从这两种设备侵入二次自动化监控系统造成对电子设备的损坏，甚至造成系统的瘫痪，所以对电流互感器和电压互感器后端的电子设备的保护是至关重要的。为了提高防护质量，应该同电源防护一样进行分级防护，一级防护：在电流互感器或电压互感器的低压侧安装电流、电压互感器型电涌保护器；二级防护：在电流互感器或电压互感器线路进入控制配电柜处安装电流、电压互感器型电涌保护器。如此，经过双层保护，使从互感器窜入的雷电流基本能够控制在线路能够承受的额度之内，从而保证了整个系统的正常运行。

3.5 温度检测系统的防护

对于变电站来说，变压器是整个系统的核心，所有的监视设备和保护设备都是为了使之正常、稳定的运行而设立的，检测变压器异常的最直接方法就是检测变压器的温度，因此，很多的变电站二次综合自动化系统都加入了变压器温度检测的部分。其原理是利用温度传感器和温度控制器组成温度检测回路，并将温度传感器置于变压器上，当变压器温度过高时，由温度控制器、降温风扇和警铃组成的报警降温回路接通，对变压器进行降温，同时报警。

当发生雷击时，会在温度检测和报警回路中产生极高的感应电压，烧毁回路中设备。为了保护温度检测和报警回路，应该在温度传感器和温度控制器处安装电涌保护器，对温度传感器和温度控制器进行保护，保证变压器的正常运行。

变电站防雷篇9

关键词 变电站；防雷保护；建议

中图分类号 TM774 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0114-01

变电站作为为国民提供电力和输送电力的枢纽，具有极其重要的地位。随着科学技术的日新月异，微机保护和自动化装置以其高度的灵敏性，速动性和维护管理的方便性，在电力系统中得到了飞速的发展和广泛的应用。但微机系统越是先进，芯片的集成度就越高，电路越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。抗干扰和耐冲击始终是微机系统在电力工业恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。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”。它极大的威胁着现代化变电站的运行安全，应该引起我们的足够重视。

1 问题的提出

化客头变电站位于华北山区地带，雷雨季节比较集中，大风雷害比较严重。该站始建于80年代，由于原来是按常规站设计，标准比较低。近年引进一些微机装置后，雷害现象时有发生。比较严重的是一次由于雷电波通过通信电缆入侵，致使远动柜的电源插件、RTU信号插件、UPS和后台监控微机都受到了不同程度的损坏。

2 原因分析

1）雷电波的侵入过程：雷电波通常是通过变电站临近的

10 kV线路侵入10 kV母线，再经过10 kV所用变高、低绕组间的静电和电磁藕合，闯入低压出线。途中经过了10 kV线路阀式避雷器、母线阀式避雷器和所用变阀式避雷器3级削峰，再经过所用变低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。但由于雷电波的电压、能量极高，且阀式避雷器等设备技术上的局限性，虽然绝大部分的雷电能量都能在到达设备之前得以消除，但雷电波仍可能以幅值相对很高，但作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式，通过所用变压器的低压出线，加到变电站内所有的200 V交流回路中。

2）微机设备遭受雷害的原因：变电站的保护和合闸电源直流系统的整流充电系统设计容量都比较大，电压耐受能力也比较好。而且由于大容量电池组吸收尖峰脉冲的作用和整流回路的平波作用，加到保护装置上的脉冲电压大大降低。再加上常规电磁式保护装置的元件多为单元件的电电容和电感线圈等，耐热容量大，对尖峰脉冲的耐受能力也比较强，所以能安全度过低能量、高电压的冲击暂态过程。但由于使用超大规模集成电路，运行电压只有数伏，信号电流仅为uA级的微机装置来说，就不一定能经受的住。这就是造成微机装置损坏而常规保护装置却能安全运行的关键原因。

3）远动载波系统受雷害特别严重的原因：首先是电源方面：调度的远动载波系统多由独立的小容量UPS供电，而这些UPS最多的是使用压敏电阻保护。在防雷和限幅能力都比较有限，保护UPS本身尚且不够，更不用说保护后接的电子设备了。实际运用中也屡屡发生UPS雷击烧毁现象，所以单从提高UPS质量方面入手难以从根本上解决问题。

其次是信号端方面：该站有两路RTU出线比较长，且没有采用屏蔽电缆，厂所端也没有装设任何防雷设备，变电站和沿线附件落雷都很容易在电缆中感应出很高的雷电压并通过电缆直接加到设备上，造成设备的击穿损坏。

3 采取措施

1）把上述两条RTU电缆换成屏蔽电缆，屏蔽层两端接地。

2）在RTU端加装压敏电阻和防雷模块两极防雷保护，并在RTU微机电源处加装带保险的金属氧化物低压防雷装置。

3）将原来的不带防雷功能的后备式UPS换成带防雷功能的智能在线式UPS。

4）在中控载波室的低压电源处加装带保险的金属氧化物低压防雷装置。

5）在所有变压器低压出线端加装普通陶瓷氧化物低压避

雷器。

6）把全站（包括10Kvmu2线）的10 kV阀式避雷器全部更换为高质量的金属氧化物低压避雷器。

4 教训与收获

雷害对采用微机系统的现代化变电站是一个极大威胁，变电站微机系统的防雷问题不可忽视。

雷电波主要是通过通讯、信号采样电缆和电源部分两条途径入侵。特别是低压电源的防类保护，尤其应该引起足够的重视。

1）引到开关场的电缆使用屏蔽电缆，屏蔽层两端可靠接地。

2）新建的微机系统要向厂家深入了解该系统防雷方面的设计，信号和数采部分一般都要求有光电隔离装置。

3）必要时可在设备的接口处加装压敏电阻或专用的防雷模块构成的单级或多级保护。

对于电源部分，难以用单一级的避雷装置一步到位地解决问题。而应该采用多级防护的手段，逐步把雷电压降低到允许的范围之内。对于微机化变电站，所用变低压侧装设金属氧化物避雷器是必不可少的。

5 结束语

在防雷设计方面，要用发展的眼光，从高标准的微机变电站角度出发，遵循“整体防御、综合治理、多重保护”的方针，通盘考虑。特别应该重视近设备端的保护，这在改造工程中往往也能起到立竿见影的效果。

防雷设施是属于预防性投资，在事故发生之前人们往往觉得可有可无，可少则少。等到事故发生后才发现得不偿失、后悔莫及。我们应该深刻体会到以小投资保证大投资的安全才是明智之举，所以防雷设施省不得。

参考文献

变电站防雷篇10

110kV变电站是高压配电网的关键节点，其安全稳定运行十分重要。变电站的避雷针是防止变电站架构以及其他设备遭受雷击侵害的重要装置。因为雷击的危害极大，所以必须保证110kV变电站的避雷针正常工作。受到自身的结构特点、交变风载荷以及温度变化等多种因素的影响，变电站避雷针的薄弱部位极易出现疲劳断裂。针对上述问题，在分析避雷针断裂原因的基础之上，本文给出了预防110kV变电站避雷针断裂的方法与措施。

110kV变电站在我国的用量很大，作为城市输变电的关键节点，其安全与稳定运行是城市工业生产与人民幸福生活的重要保障。在我国的一些沿海地区，雷雨天气十分常见，雷电对变电站站内设备的安全运行威胁很大。为了避免雷击，变电站采用避雷针将雷电引入大地，保护变电站的设备安全。变电站的避雷针通常细并且长，在自身结构、材料特点以及交变风力的作用下，久而久之会发生断裂。针对以上问题，本文围绕如何预防110kV变电站避雷针断裂的问题展开研究，给出了预防避雷针断裂的方法与措施。

2、避雷针断裂原因分析

2.1变化的风力载荷

110kV变电站的避雷针不但承受静载荷的作用，而且还受风力载荷的作用。因为避雷针通常细并且长，所以受随时间不断变化的风力作用，避雷针不间断地发生形变，日积月累，避雷针与法兰的连接处的金属构件变脆，甚至在避雷针管与法兰连接处产生裂缝，最终在变化的风力载荷的作用下避雷针在法兰位置处发生断裂。

2.2恶劣的环境温度

避雷针通常由钢质材料制成，随着环境温度的不断变化，钢材的塑性和韧性也随着温度不断变化，随着时间的推移，钢材的塑性和韧性会逐渐下降。特别是在我国东北地区，那里的冬天特别寒冷，白天的平均气温达到零下20℃左右，最冷时甚至达到零下35℃左右；在这样的低温环境下，避雷针的裂纹迅速扩大；特别是在大风天气，断裂类型由塑性断裂变成脆性断裂。

2.3不合理的结构设计

避雷针并不是一体式结构，而是通过法兰螺栓连接的结构。避雷针本体分为多段，段与段之间通过钢板卷焊插入法兰铰接而成。避雷针在外力的作用下，法兰铰接接头对钢管壁产生很大的横向剪切力，特别是在焊缝处更是如此，导致法兰连接会产生装配应力。当长时间使用之后，避雷针在法兰角焊缝处产生弯曲应力，最终引起避雷针钢管在法兰位置处首先开裂；更为严重的是，随着时间的推移，避雷针在最薄弱的部位发生断裂。

2.4材料的力学特性

110kV变电站的避雷针由金属钢管制成，其材料的力学特性是引起避雷针断裂的原因之一。例如，2008年12月我国某变电站的独立避雷针发生断裂，该避雷针高56m，分8段法兰连接，材质为Q235B；经过现场勘查发现，其中一个法兰的焊口上开裂约400mm。通过事后对Q235B的力学特性分析，该种材料在-20℃～0℃之间的韧性大幅下降，抗冲击能力非常低。在恶劣天气外力的作用下，避雷针很容易发生断裂。

3、避雷针防断裂措施

3.1加固避雷针段法兰

通过对断裂的避雷针进行断口分析可知，当避雷针发生断裂时，裂纹通常起源与外壁，扩展区域有杂物萌生，表明避雷针在断裂处受到的是弯曲应力作用，断口属于剪切滑移性质。这表明，避雷针在法兰连接部位最容易发生断裂。为此，必须在避雷针法兰位置均匀地焊接上加强筋，每个法兰的加强筋数目并不一定相同，需要根据法兰与避雷针在不同段上的直径共同决定。

3.2使用高性能材料

采用高性能的金属材料能够大大地降低110kV变电站避雷针断裂的几率。在一些发生断裂的避雷针案例中，金属材料经常选择Q235B。大量的力学试验表明，虽然Q235B的常温力学性能能够保证，但是在低温时其抗冲击能力十分低下。这种材质的避雷针不适合在东北这种严寒气候的地区使用。为了提高在低温环境下避雷针的金属强度，可采用Q345C直缝钢管代替Q235B直缝钢管，此外法兰推荐采用Q345B。

3.3定期检查

受风力载荷、恶劣天气以及自身材料性能降低的影响，避雷针本体的金属强度与结构强度势必不断减弱。为了避免和尽早地发现金属裂纹以便预防避雷针断裂，不但在制造避雷针时实施二级焊缝检查和100%无损检查外，而且还要进行定期现场检查，特别重点检查避雷针的主要受力部位。

4、结语