摘要：隨著技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)在不斷前進(jìn)。變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化是傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)的重大變革,其裝置形式、功能配置以及操作方法都發(fā)生了根本變化。本文介紹了浪涌電壓使變電站二次設(shè)備遭受雷擊產(chǎn)生的危害性及嚴(yán)重性，從而簡(jiǎn)要闡述了變電站二次系統(tǒng)過(guò)電壓及防雷保護(hù)一些看法，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和可靠性，以供參考。
　　關(guān)鍵詞：變電站；二次系統(tǒng)；原因；危害；防雷
　　0引言
　　隨著高新技術(shù)和信息化建設(shè)的發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的衛(wèi)星通信、保護(hù)監(jiān)控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和遙控、遙測(cè)系統(tǒng)等電子設(shè)備產(chǎn)品更加廣泛地應(yīng)用于電力行業(yè)，特別是在近幾年的電力變電站無(wú)人值守和電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中大量使用了這些微電子儀器設(shè)備，使得電力行業(yè)的自動(dòng)化整體能力、現(xiàn)代化管理水平以及電力服務(wù)質(zhì)量均有了顯著的提高。但是，變電站二次設(shè)備大都采用大規(guī)模的集成電路，電子元器件的性能大大提高的同時(shí)，其抗電磁干擾、抗過(guò)電壓特別是抗雷擊的能力卻變得十分脆弱了。
　　雷電是一種強(qiáng)烈的大氣過(guò)電壓強(qiáng)放，雖然直擊站內(nèi)設(shè)備概率很低，但有可能通過(guò)行波侵入或耦合二次回路感生干擾電壓等途徑對(duì)設(shè)備產(chǎn)生間接的有害影響。另外，當(dāng)雷電擊中站內(nèi)避雷針或鄰近高大構(gòu)件時(shí)，強(qiáng)大的泄放電流引起地網(wǎng)電位升高，有時(shí)會(huì)在各接地點(diǎn)產(chǎn)生過(guò)大的電位差。而地下敷設(shè)的二次電纜的屏蔽層，會(huì)分流泄放雷電流，在纜芯間以及芯地間產(chǎn)生干擾電壓。
　　1變電站二次系統(tǒng)防雷保護(hù)重要性及影響
　　1.1浪涌電壓產(chǎn)生的原因及其危害
　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代的電子產(chǎn)品中大量采用了大規(guī)模及超大規(guī)模的電子集成電路制造技術(shù)，且集成的程度越來(lái)越高，內(nèi)部的線間距離越來(lái)越小，使元器件的耐壓程度越來(lái)越低，因此由雷電引起的各接地點(diǎn)間的電壓差很容易將室內(nèi)二次系統(tǒng)擊毀。另一方面，雷電在線路上空的雷云之間放電，或?qū)�線路附近的大地放電，都會(huì)使線路因電磁感應(yīng)產(chǎn)生雷電沖擊波或浪涌電壓，這種沖擊波會(huì)沿著線路入侵到與之相連的二次系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤或者損壞。若雷電直接擊中暴露在室外的線路時(shí)，產(chǎn)生的浪涌電壓更為強(qiáng)烈、危害更大。電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓是指電力系統(tǒng)中的故障和操作導(dǎo)致暫態(tài)振蕩而產(chǎn)生的過(guò)渡過(guò)程過(guò)電壓，這種浪涌電壓也對(duì)電力系統(tǒng)二次造成很大的危害。
　　有了變電站外部的防雷措施，可以防止變電站遭受直擊雷的侵害，但外部防雷設(shè)備會(huì)給室內(nèi)的二次系統(tǒng)帶來(lái)電磁兼容（EMC）問(wèn)題。在防雷設(shè)備接收和排放雷電沖擊電流的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生電磁影響，從而導(dǎo)致高達(dá)幾千伏的過(guò)電壓進(jìn)入二次系統(tǒng)的電源和通信回路，威脅二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行。雷電和浪涌過(guò)電壓已成為當(dāng)今電子時(shí)代的一大公害，它們的產(chǎn)生使得原先得到避雷針保護(hù)的變電站并不能使建筑物內(nèi)的二次系統(tǒng)得到有效的保護(hù)。
　　1.2完善的雷電保護(hù)系統(tǒng)
　　通過(guò)上述對(duì)雷電和浪涌電壓危害的介紹，根據(jù)IEC1024和GB50057-94（2000年版）的規(guī)定及要求，現(xiàn)階段的防雷措施已不能仍停留在架設(shè)避雷針等的簡(jiǎn)單措施上,需考慮外部防雷系統(tǒng)和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩個(gè)方面。外部防雷系統(tǒng)由接閃器、引下線、接地地網(wǎng)等有機(jī)組成。內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。因此，一個(gè)變電站完善的雷電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可見(jiàn)，完整的防雷手段包括建筑物外部防雷和內(nèi)部防雷，主要采用接地、屏蔽、均壓、限幅和隔離五種方法。
　　
　　圖1雷電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　1.3防雷區(qū)的劃分
　　如今防雷工作的重要性、迫切性、復(fù)雜性已大大增加，雷電的防御從過(guò)去的直擊雷防護(hù)到現(xiàn)在的系統(tǒng)防護(hù)，從以保護(hù)建筑物為保護(hù)重點(diǎn)，發(fā)展到以電子信息系統(tǒng)為保護(hù)核心，強(qiáng)調(diào)綜合治理、分級(jí)泄流、層層設(shè)防的思路。為了防止浪涌過(guò)電壓破壞變電站二次系統(tǒng)，GB50057-94(2000)版和IEC61312分別提出和規(guī)定了系統(tǒng)防護(hù)的概念——建筑物內(nèi)外建立均壓等電位聯(lián)系系統(tǒng)，在可能出現(xiàn)過(guò)電壓的電源饋線和通信線路上必須安裝浪涌保護(hù)器（SPD）。SPD是采用等電位的原理，泄流時(shí)設(shè)備和地網(wǎng)處于暫態(tài)等電位，從而將浪涌電流泄放入地，無(wú)浪涌電壓時(shí)設(shè)備和地網(wǎng)隔離。SPD的選擇根據(jù)建筑物內(nèi)部因雷擊電磁干擾大小的不同而不同，按照IEC1312-1和國(guó)標(biāo)GB50057-94（2000年版）規(guī)定將要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷區(qū)（LPZ），以確定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖（LEMP）的嚴(yán)重程度和選擇相應(yīng)的SPD。LPZ0A區(qū)：可能遭受直接雷擊和導(dǎo)走全部的雷電流，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減；LPZ0B區(qū)：不可能遭受大于所選滾球半徑對(duì)應(yīng)的直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減；LPZ1區(qū)：不可能遭受直接雷擊，流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比LPZ0B區(qū)更小，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度可能衰減，這取決于屏蔽措施；LPZn＋1后續(xù)防雷區(qū)：當(dāng)需要進(jìn)一步減小電流和電磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)增設(shè)后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要保護(hù)對(duì)象所要求的環(huán)境選擇后續(xù)防雷的要求條件。防雷區(qū)的數(shù)越高電磁場(chǎng)強(qiáng)度越小。
　　
　　圖2建筑物雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）劃分
　　根據(jù)上述對(duì)建筑物防雷區(qū)的劃分，相應(yīng)變電站內(nèi)LPZ劃分如下：LPZ0A區(qū)：這是直擊雷的主要作用區(qū)，這個(gè)區(qū)不在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)，故不在變電站內(nèi)；LPZ0B區(qū)：這是感應(yīng)雷的主要作用區(qū)，雖在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)電磁屏蔽，電場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減，處于此空間的所有可導(dǎo)物體均可感應(yīng)較強(qiáng)的雷電壓；LPZ1：屬于建筑物的屏蔽區(qū)，區(qū)內(nèi)的物體不可能遭受直接雷擊，由于建筑物的屏蔽措施，電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)衰減，應(yīng)進(jìn)一步采取屏蔽措施減少電場(chǎng)強(qiáng)度的干擾。
　　2電力系統(tǒng)二次系統(tǒng)的防雷
　　按電磁環(huán)境不同將變電站劃分為不同的電磁兼容（EMC）保護(hù)區(qū)，將保護(hù)需求相同的設(shè)備全部安裝于同一個(gè)EMC保護(hù)區(qū)內(nèi)，并將進(jìn)入保護(hù)區(qū)內(nèi)的電氣連接件與SPD相接。因此任一保護(hù)區(qū)內(nèi)，電源進(jìn)線和通信線都應(yīng)通過(guò)SPD與地電位做等電位連接。電源饋線和通信線路的過(guò)電壓保護(hù)一般可分為三個(gè)保護(hù)級(jí)，若后續(xù)設(shè)備承受的殘壓過(guò)高，則需增加一個(gè)保護(hù)級(jí)，最終須將設(shè)備承受的殘壓降低到脈沖耐受電壓的要求。
　　
　　圖3變電站二次交流系統(tǒng)防雷配置圖
　　
　　圖4變電站二次直流系統(tǒng)防雷配置圖
　　3結(jié)論
　　變電站二次系統(tǒng)的防雷除了要確保變電站所采用的外部防雷措施完善有效之外，還需確保內(nèi)部防雷措施的完善有效。變電站二次的過(guò)電壓防護(hù)，是綜合應(yīng)用一次側(cè)過(guò)電壓防護(hù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)等微電子設(shè)備及通信設(shè)備過(guò)電壓防護(hù)和抗干擾技術(shù)、繼電保護(hù)抗干擾技術(shù)的問(wèn)題。
　　
　　圖5變電站通信系統(tǒng)防雷配置圖
　　變電站二次系統(tǒng)的過(guò)電壓防護(hù)水平與變電站的布置、二次系統(tǒng)的過(guò)電壓承受能力有密切的關(guān)系。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力工業(yè)中越來(lái)越深入地應(yīng)用，我們有必要深入研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在變電站這種特殊電磁環(huán)境下的工作規(guī)律。變電站二次系統(tǒng)的防雷是一項(xiàng)要求高、難度大的系統(tǒng)工程，在實(shí)施工程中要從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、高起點(diǎn)、高可靠性的原則進(jìn)行，嚴(yán)格遵守國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)踐中不斷完善，從歷史的新高度來(lái)認(rèn)識(shí)和研究現(xiàn)代防雷技術(shù)，提高人類(lèi)對(duì)雷災(zāi)防御的綜合能力。完善變電站二次系統(tǒng)的防雷保護(hù)對(duì)于提高變電站設(shè)備的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。
　　
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