变电站的雷电隐患及防雷现状

随着计算机和电网技术在电力工业中的广泛应用，电力二次系统的信息安全越来越影响电力一次系统的安全稳定。近年来，由于二次系统高集成模块的大量应用，这些弱电设备受雷电过电压侵袭、干扰、破坏的情况频频发生。为减少雷电对二次系统（自动化、计算机、通信、保护等弱电设备）的危害，确保电网安全、稳定、可靠运行，我国各省（直辖市）、自治区的电网公司（包括广西电网公司）已经开始重视电力二次系统防雷的工作。

1、雷电对变电站的危害

我们都有这样的经历，雷暴时经常出现电压波动、跳闸停电的事故发生，这都是雷电造成的。变电站主控机房的整流机柜、直流屏、USP屏、远动通信屏和载波机房的交直流高频开关电源机柜、电力线载波机柜、网络设备等都是对雷电非常敏感的弱电子设备（保护、测控等二次设备），一旦遭雷电袭击设备极易损坏甚至危及人身安全。雷电损坏变电站电力设备所造成的直接经济损失是巨大的，但间接损失更大。

雷电过电压可加速设备老化甚至损坏设备，电力保护、测控等二次设备都是非常昂贵的集成度很高的弱电子设备，对雷电非常敏感，一旦损坏其损失非常大；雷电过电压可致使变电站信息系统重要数据丢失，重要数据丢失对变电站来讲是非常难以恢复甚至不可恢复，给电力调度等工作带来很多不便，其损失也是较大的。雷电过电压还可能引发大面积停电，电力保护、测控等二次设备遭雷击误动作或损坏后，可能使高压开关跳闸，遭成大面积停电事故，停电对人们的日常工作和生活都会造成很大影响，美加大停电就可说明大面积停电的损失有多大。造成美加大停电最初的起因就是雷击，由于有了这样深刻的教训，确保变电站电力线路的安全稳定运行是电力运维工作的重点。

对广西地区而言，由于地理环境和气候状况的特殊性，在地貌上属多山、多水的地形，而且年降雨量较大，雷电活动较为频繁，有的城市的年平均雷暴日高达80天以上，给电力二次系统设备的正常运行，带来了一定的雷击安全隐患。严重的雷击事故可导致电力网络系统的全面瘫痪，停电造成的损失是巨大的，美加大停电事故使美国纽约市停电长达29个小时，造成国家经济损失估计高达300亿美元以上。可见，进一步加强和提高变电站二次设备的安全是我国电力部门的又一重点。

2、变电站的雷击隐患与防雷现状

2.1变电站的雷击隐患

本公司从雷电防护的角度出发，结合现场的实际情况，经分析研究，针对变电站二次设备的感应雷击隐患，做以下阐述：

由于变电站自身带强电的特点使得从雷击角度来讲是低阻区，所以变电站易受雷击。雷击过电压的主要危害对象是变电站的弱电系统设备，对变电站来讲就是保护、测控等二次设备。变电站引入雷电的途径主要包括以下几方面：

2.1.1配电线路引入雷电

变电站的配电线路（380/220V低压线路）感应到雷电后，雷电直接传到站内的弱电子设备，并将设备损坏，一般是损坏设备的电源部分，配电线路上产生的过电压有如下几种情况：

①市电线路（高压线）在野外架空布设时遭直接雷击，雷电经变压器传到低压线路（变压器没有磁饱和情况下），这种机率很低，但线上的雷电流大。

②市电线路在野外架空布设，附近发生雷击时，线上感应到雷电流。雷电经变压器传到低压线路（变压器没有磁饱和情况下），有较大的发生机率。

③市电线路在野外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线上感应到雷电流。雷电经变压器传到低压线路（变压器没有磁饱和情况下），有较大的发生机率。

④楼内配电线路受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流，这种机率是较大的，也是最常见的。

⑤楼内配电线路受大楼附近雷击电磁场感应而产生雷电流，这种机率是较大的，也是最常见的。

⑥楼内线路相互感应，也有较大的发生机率。

⑦楼内大型设备操作过电压，该过电压不是雷击引起但其危害不低于雷击，主要是加速电子设备老化。

2.1.2 通信线路引入雷电

通信线路（网络数据线、电话线、232数据线、高频馈线、载波通信线等，各变电站的情况相差较大）感应雷电后，雷电也直接传到设备，并将设备损坏，一般是将设备的通信口损坏，与供电线上产生雷电流的情况相似，一般来讲，通信线路上的雷电流比供电线路上的雷电流要小，通信线路上产生雷电过电压有如下几种情况：

①通信线路在野外架空布设时遭直接雷击，这种几率很低，但线上的雷电流大。如：架空电话线、高频馈线、载波通信线等。

②通信线路在野外架空布设，附近发生雷击时，线上感应到雷电流。有较大的发生机率。如：高频馈线、载波通信线等。

③通信线路在野外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线上感应到雷电流。有较大的发生机率。如：监控线等。

④楼内通信线路受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流，这种机率是最大的。也是最常见的。如：五类线、监控线、载波通信线等。

⑤楼内通信线路受大楼附近雷击电磁场感应而产生雷电流，这种机率是最大的。也是最常见的。如：五类线、监控线、载波通信线等。

2.1.3地反击

接地系统常称接地装置，接地系统不符合要求主要会产生地反击或地干扰，地反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连接的地网，当雷击时，各地网之间的可能存在较高的电位差，该电位差通过地线直接加在同一设备或系统上，该电位差有可能将设备损坏。

2.1.4雷电电磁场

雷电电磁场是指：大楼附近或楼本身遭雷击时，楼内有较强的电磁场，处在该电磁场中的设备有可能损坏。IEEE实验证明，0.3GS使设备误动作，2.4GS使设备永久性损坏。

2.2变电站的防雷现状

变电站二次系统雷击过电压防护现有措施：

二次系统采用了大量的高集成弱电设备，但还没有系统地进行二次设备的防雷改造。目前的主要措施：

①变电站的防直击雷系统基本符合规范要求。大楼天面无避雷带、避雷网，但变电站已处在附近避雷塔的保护范围之内。

②接地：良好的接地对分流、屏蔽有很好的效果。配电室、主控室等处设备的接地基本良好，但部分通信线和监控线的屏蔽层还没有接地，应进行等电位接地处理；主控室未设有一个环形等电位连接带（即机房均压带），部分设备屏柜没有专用接地线，建议拉专用接地线与机房均压带相连；后台没有专用接地线，建议增设接地主干线并安装接地汇流铜排。

③部分设备自带过电压防护措施：目前电气设备具备一定的浪涌防护能力，对于较小的雷击过电压可以防护，但不能称系统的、专业的雷击过电压防护。

经我公司的现场勘察并结合其他站点综合分析，110KV及220kV变电站现有的简易雷击过电压防护措施已经远远不能满足目前高自动化、高集成的信息系统需要了，应该进行系统的、专业的防雷设计。

为了变电站的二次系统设备能在广西如此多雷电的环境下正常运行，少受雷电干扰，免遭雷击损坏，降低电力系统故障率，提高电力安全运行率。我们建议采用国际最先进的技术改造变电站二次设备雷击过电压防护措施。主要从如下两方面考虑：

第一：对变电站进行完善的系统的防雷设计。针对变电站的二次设备雷击隐患设计全面的防雷解决方案。

第二：选用恰当的产品。电力系统产品要求性能稳定，安全运行是电力系统头等大事。应选用在电力系统有多年成功应用经验的优质产品。根据变电站二次设备安装位置等实际情况，应选用一体化防护产品，SPD（浪涌保护器）的性能参数必须满足二次设备要求，其中交流电源SPD的残压必须低于700V（IEEE1100-1992有明确规定），必须全保护模式。

第三：为有效地防止地反击对机房系统设备的危害，机房的接地系统宜采用共用接地方式，即将所有的地连接成一个地网；控制室内宜设等电位连接带（即均压带），所有设备做好就近进行等电位连接处理。