胜利油田综自站二次系统防雷对策实施探讨

【摘 要】通过具对胜利油田综自站二次系统防雷保护存在的问题进行了分析和探讨，结合一些典型的微机综合自动化装置的模块损坏的现象探讨了雷电对微机保护、综合自动化系统的干扰方式，干扰的途径，深入研究了在二次系统防雷上存在的缺陷和不足，通过研究提出了综自站二次系统防止雷电干扰的对策。

【关键词】微机保护；弱电系统；电磁兼容；雷电干扰；防雷措施

随着电力电子和通讯技术的不断发展，电力行业综合自动化技术应用逐渐普及，胜利油田已有近60%的变电站实施了综合自动化改造。由于油田大部分变电站地处边远空旷地带，是雷害高发区，一次设备的防雷措施都比效可靠完善。而在综自站改造和运行中我们发现，一些改造后的综自站二次设备受雷击较频繁，自动化模块等二次设备经常因雷击而损坏，严重威胁油田电网的安全运行。本文通过分析雷电波入侵途径，查找二次系统在防雷设计与技术措施方面存在的薄弱点，结合防雷新技术，探讨胜利油田综自站弱电系统的防雷对策。

1 雷电入侵综自站二次系统的途径

变电站设备处在一次强电和二次弱电系统形成的复杂电磁环境中，一次设备的短路、接地，高压设备的倒闸操作，雷电的闪击；二次回路的切换，静电放电及无线电辐射等产生的电磁干扰都有可能通过耦合进入二次系统形成浪涌和过电压。其中线路上因遭受雷击而引起过电压能够达到上万伏，以及产生的过电流及很强的交变电磁场是引起室内设备损坏的主要原因。

雷电侵入变电站内设备主要有有路与场两种途径，路是指线路，如配电线路、接地线路、通讯线路、等，场是指雷击电磁场。

电源线路：电源线路不论是架空线路（有遭直接雷击的可能）还是电缆线路，当其穿过雷电产生的电磁场时都会感应而产生雷击过电压，依据IEEE等标准，电源线路上产生的雷击过电压、雷电流分别可达20KV、20KA。该过电压可以沿配电线路传导到室内设备，对设备造成损坏。

通讯线路：通讯线架空（有遭直接雷击的可能）或走电缆沟，当其穿过雷电产生的电磁场时都会感应而产生雷击过电压，依据IEEE等标准，通讯线路上产生的雷击过电压、雷电流分别可达10KV、3KA。该过电压可以沿通讯线路传导到室内设备，对设备造成损坏。

接地线路：主要是当设备同时接有几个地时存在地反击，或设备接地不规范造成的危害等。

雷电电磁场：雷击时，附近有很强的电磁场，该电磁场可能直接损坏设备，也可能通过线路感应出过电压损坏设备。

2 胜利油田综自站防雷现状

（1）电力系统高压防雷很早就开始，并取得了良好的效果，但二次设备防雷工作近几年才开始，还没有统一的行业标准。变电站装设的浪涌保护器有：CDY1-100型、RPM385-40K型、LS4-80型和RPT385-80四种型号，主要装设在交流电源系统，对变电站二次设备防雷起到了一定的防护效果。行业标准已经在筹备中，在行业标准推出前，变电站二次设备防雷还存在局限性。

（2）油田变电站的直击雷防护，主要采取的是110kV及以上变电站采取构架避雷针和独立避雷针的方式，35kV变电站采取的是独立避雷针，专门的接地网。主控室、高压室为钢筋混凝土结构，安装有避雷带、避雷网，符合GB50057-94建筑物防雷设计规范的要求。

（3）油田综自站二次系统感应雷防护。综自站的站用电进入主控室的配电系统必须采取安全、可靠的防雷保护措施。而在油田综自站直流系统、后台机都没有防雷措施，只是在总交流配电屏装有低压交流浪涌保护器。综自站网络电缆、连接电缆会受其它线路相互感应的影响，易产生感应电流，感应雷电的几率较大，没有安全、有效的防雷保护措施。在交流采样、开关量回路中，没有防雷保护措施，极易从一次系统感应雷击传递到二次系统中或者引入到保护装置和后台机，提供开关，刀闸等开关量给保护装置和监控及五防使用，该引线较就易感应到雷电流，而产生变化。在综自站防雷接地方面，采用多点共地方式，不存在地与地之间的反击而损坏弱电设备的情况。

3 综自站二次系统防雷对策

结合多年来国内外防雷的经验，做好建筑物防雷工作的关键就是做好雷击的：分流、均压、接地、屏蔽和保护技术。相对于普通建筑物防雷，综自站防雷系统有其自身特点，仔细考察变电所现场，并且详细分析了胜利油田典型的变电所设计图纸，发现屏蔽措施和保护措施是变电所防雷容易忽视的措施。根据前面分析的二次回路中雷电造成破坏的几种形式，并结合防雷技术规范，变电所二次回路防雷可以采取以下措施：

（1）由于电子信息设备是集电脑技术与集成微电子技术的产品，它的信号电压只有5～12伏，这种产品的电磁兼容能力较差，很容易感受脉冲过电压的袭击，它受雷击的概率又比较高，受雷电损坏的可能性就大。但是，电子信息系统是由信号采集、传输、存储、检索等多环节组成。鉴于系统环节多、接口多、线路长等原因，给雷电的耦合提供了条件。系统的电源进线接口，信号输入输出接口，接口的线路较长等是感应脉冲过电压容易侵人的原因，也是过电压波侵入的主要通道。

基于以上原因，电子系统及电子设备的防雷保护重点是感应雷。防雷的方法和措施，是按照现行的防雷规范规定的各个防雷分区的交界处安装SPD设备。将整个系统的雷电防护看成是一个系统工程，综合考虑，全方位保护，力求将雷击灾害降低到最低。我们通过三级网络防护是逐步减少瞬态浪涌电流幅值。在最后一级将浪涌过电压限制在设备能安全承受的范围内。因此，在工程设计时将第一级SPD尽量靠近建筑物的电源进线处，第二、三级SPD尽量靠近被保护设备。通过这三级限压和对浪涌电流的泄放，最后加载到设备上的过电压通常都不会对设备和系统产生影响。

（2）交流屏、直流屏、主控屏、保护屏、测控屏、通信屏等应安装SPD，将雷电在入口处尽量地泄放入地。其作用是抑制室内电源线路上感应的过电压，二是作为重要设备的双重保护，同时减少室内雷电电磁场起到保护作用。

（3）确保新增设备防雷可靠

在变电所改造施工新增设备、更换设备时一定要考虑设计防雷，新增设备的安装以及电缆的线路确保要在防雷系统的保护范围之内，系统不会受雷击的侵害。弱电电缆前端要安装相应的电涌保护器进行保护，防止感应过电压或者二次反击高压对设备的侵害。

（4）全方位屏蔽，削弱感应雷的影响

要注意信号电路、电源电路的接地屏蔽。要使用带屏蔽层缆，屏蔽层两端要可靠接地；对于有铠装有屏蔽层的缆，在室内铠装带与屏蔽层同时接地，另一端只将屏蔽层接地；电缆进入控制室前水平埋地10m以上，埋地深度要大于0.6m；非屏蔽电缆应套金属管并水平埋地10m以上，铁管两端也应接地屏蔽，最大限度地减少引入高电压的可能性。电缆沟内不同系统的电缆在电缆沟内要分开铺设；这样遭受雷击时，不会对其他系统产生干扰。变电所保护装置、计量装置、采集装置使用屏蔽电缆，并一定要将屏蔽层在装置端接地，接头尽量使用屏蔽接头。

4 结语

总体来说，电力系统二次防雷是一项要求高、难度大的系统工程，做好综自站的二次防雷工作，采用任何一种单一的防雷器件都难以保证其安全，本着经济、实用、高标准、严要求、高起点、高可靠性的原则进行，严格遵照国家和行业有关标准，以达到更好的防护效果，切实保证油田综自站二次系统在雷电活动期间的安全可靠运行。

参考文献：

[1]李景禄.关于接地工程中相关参数取值的探讨高压电器，2004（04）.

[2]茹昉聪.综自站抗电磁干扰的措施[J].华北电力技术，2005（S1）.

[3]史素华.无人值班变电站综合自动化系统研究[D].华北电力大学（北京），2007.