分析110KV变电站二次系统防雷设计

摘 要：本文尝试阐述了雷击的重要途径，在此基础上针对110KV变电站二次系统防雷设计中相关要点进行了论述，并提出了设计中应注意事项，仅供参考与借鉴。

关键词：变电站二次设计；现状；途径；措施

变电站作为确保电力系统安全稳定运行的基础条件，其设计内容主要包括站内一次系统设计和二次系统设计，在设计中考虑到其设备众多，而且在二次系统设计的过程中，经常会涉及到一些设备，如保护设备、自动化设备、计算机设备以及监控设备等，这些设备在更新时需要考虑到过电压问题，及时采取一些措施来预防过电压问题的发生，在一次设备发生雷击时，将会影响到二次系统，使得二次系统失去控制，严重的话将会造成设备瘫痪问题，造成变电站内发生一些安全事故。

近年来，在变电站运行的过程中，其二次系统集中了自动化监控管理的功能，从而使电力调度自动化得以广泛的应用，确保了变电站的安全稳定运行。然而，由于变电站二次系统设计是一项复杂且全面的工作，线路设计纵横交错，在雷雨天气时，如果碰到雷电对附近大地、线路等所形成的冲击过电压产生时，很容易使这种过电压通过各端口侵入到自动化系统中，从而导致雷击事故的发生，严重威胁到人员和财产的安全。

1 雷击的途径

所谓的变电站二次系统，主要是指变电站内及通信、调度大楼内保护系统自动化系统、通信系统、计算机网络设备及监控系统电源系统空调等辅助设备。近年来，在110KV变电站二次系统的运行中，经常出现一些雷击问题，根据笔者多年的经验分析，雷击引入的途径主要包括以下几种：

（1）电源线引入雷电。雷电可以通过电源线进入到自动化系统中，在侵入时引发的瞬时高压会使电源模块无法正常运行，从而导致模块出现损坏，对元器件进行烧毁。

（2）信号线引入雷电。变电站内的自动化系统需要与外界进行联系时，会通过通信线路来进行，在变电站内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相连接线等，通过这些信号线可以实现与外界的联系，这些线由于需要与机房终端的设备相连，所以其出线都较长，同时在实际敷设工作中还往往以架空的线路较多，这样就导致发生的雷击的概率较大，当雷击侵入到线路时，则会直接加诸在二次设备上，在雷击作用下，使得二次设备的芯片发生毁损。

（3）GPS馈线引入雷电。站内的时钟同步GPS系统因为有馈线与设备进行相互连接，所以其发生雷击的概率较大，当雷击发生时，瞬间的强电流会直接导致GPS系统的端口被损坏。

（4）接地达不到要求。当发生雷击情况时，如果接地存在着不规范的地方，则各接地点之间的电位差则会较高，同时通过接地线进入到自动化系统当中，从而导致二次系统各功能模式发生损坏的情况。

2 110KV变电站二次系统防雷设计

一般情况下，下行雷直接影响到变电站的正常运行。下行雷会直接击在电气设备上或是通过架空线路所关生的感应雷或是雷电波来侵入到变电站。所以在变电站的日常工作中，需要做好对直击雷和感应雷的防护工作，从而保证二次系统的正常运行。在变电站的防雷措施上，对直击雷的防护则较为简单，采用避雷针、避雷器和避雷网作为接闪器，同时还要保证接闪器具有限流的作用，这样接闪器可以通过接地装置将雷电流引入大地，同时限流接闪器还能对所通引入大地的电流起到限制其幅值的作用，从而避免发生雷电反击的现象发生。而对感应雷的防护工作显得比较复杂，需要建立起三维防护体系来达到系统上的保护作用。具体设计措施如下：

2.1 电源防护设计

因综合自动化装置的电源均取自变电站内10kv/380V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。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，进而及时地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。

2.2 通信系统防护设计

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。

2.3 信号采集防护设计

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。

2.4 计量防护设计

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。

2.5 温度检测系统的防护设计

变压器作为变电站的核心设备，其他的设备都是为了保证变压器得以稳定的运行，所以保证变电器稳定的运行是非常重要的，所以在很大一部分变电站二次综合自动化系统中都加入了温度检测系统，从而实现对变压器温度的检测工作，当变压器温度较高时，则温度控制器、降温风扇和警玲组成的报警回路则会接通，从而实现对变压器进行自动降温和报警，一旦发生雷击时，则会在回路中产生非常高的感应电压，从而使回路中的设备受到损坏，因此为了有效的保护回路中的装置，则应在温度传感器和温度控制器处安装电涌保护器，从而实现对装置的保护作用，使变压器得以正常的运行。

3 结束语

总之，随着我国经济的持续发展，人们对配电网的要求不断提升，电网结构出现了更大改造与创新。近年来，随着110KV变电站建设规模的不断扩大，对于二次系统的防雷设计工作提出了更高的要求，因此在变电站设计阶段，我们需要结合变电站自身的特点，以及雷害发生的数据来制订科学合理的防雷方案，与此同时，在选择防雷设备的过程中，我们要充分确保设备的质量和可靠性，做好接地装置措施，使接地网能能够迅速地实现防雷和接地的功能，使变电站避免受到雷击的危害，确保110KV变电站安全稳定的运行。

参考文献

[1]韦建新.综合自动化变电站二次系统防雷措施及应用[J].云南电业，2010（3）.

[2]杨熙.提高二次系统协调性高效性[N].华东电力报，2011.