[行业技术文章]变电所电子设备的防雷

浙江丽水电局余兆忠

摘要：从理论上分析了雷电的风险，连系今朝变电所的现实情况，分析了雷电侵害变电所内电子装备的主要途径，并从四个方面进手，提出了针对雷电侵害变电所内电子装备的具体措施。

要害词：防雷；变电所；接地；电子装备

中图分类号：TM632 .2　　文献标志码：A　　文章编号：1003-0867(2005)10-0032-02

今朝，电子装备在变电所中获得普遍运用，如微机庇护装配、远动装配、无功电压综合调理装配等焦点装备，也有周界防盗系统、图像监控装备等辅助的电子系统。若何做好变电所内电子系统的防雷庇护，是变电所防雷的新课题。

持久以来，雷电和过电压对电网运行的影响，一直是电力研究的重要内容，可是研究更多地集中在雷电直接击中一次系统时，对电力系统发生的影响。而对变电所中电子装备防雷问题的研究，如变电所内二次回路、二次回路中的装备和弱电智能化系统，一直没有摆到足够重要的地位上。这里有历史的缘由：传统的电网庇护所采用的电磁式庇护装配，对雷电和过电压感应发生的干扰，有较强的抗干扰能力。可是，随着计较机技术和电子技术的迅速成长，微机庇护已成为主流的装备，年夜智能化系统也运用于变电所，研究息争决雷电对变电所二次回路的侵害已成为迫在眉睫的使命。浙江省是雷害多发地域，以苍南供电局为例，每一年城市发生多起变电所二次装备受雷击损坏的事故，尤其像电缆引出线较多的远动装备等，更容易遭到雷击的侵害。

1雷电侵进的主要途径

凭据雷电电磁脉冲（LEMP）经由过程电阻耦合（由于接地端和电缆屏障电阻引发）、电感耦合（由于系统布线的环路和感性部件引发）、电场耦合进进系统。在实践中，其中又以电线、电缆感应电磁场（包括发生雷电二次感应过电压）和由于接地系统不妥或仪器尽缘下降，引进电位差形成的后果为严重。对变电所现场的查询拜访，发现对变电所内电子装备造成破坏的雷电侵进，主要有以下几种形式。

1.1直接雷击中电子装备

传统的变电所内电子系统，如继电庇护装配、远动装备，在设计时，都斟酌处于变电所防雷系统的有用庇护范围内，直接蒙受雷击的可能性很是小。可是，防误操作系统、图像监控系统、平安防范系统等年夜的新型电子系统的运用，尤其是在设计、施工时，没有完整斟酌防雷庇护措施，使得雷电波能够直接击中弱电装备或弱电线路，进而损坏二次系统中的其他装备。这已成为雷电风险的主要事故隐患。

1.2经由过程电源侵害电子装备

雷电直接击中电源线，经由过程所用电源，侵进到二次回路中，所发生的高压将直接击坏二次装备，以年夜雷电流陡度100kA/ms来计较，在10m长的单根引下线上，电感电压降会到达1MV以上。现实中，由于有电晕消耗，这一电压会低一些，但也足够击毁尽年夜部门装备。所以，避免雷电从电源线侵进到二次回路，是防雷工作的重要内容。

在变电所场地内，设计中一般采用了避雷针避免雷电直接击中变电所内电源装备，对于高压线路的进线也采用了避雷器，杜尽了雷电经由过程高压线路侵进到所内，从而影响二次回路。所以，从理论上讲，雷电经由过程电源线侵害二次回路的可能性已被杜尽了。可是，在对变电所检查中发现，由于用电的需要，电源线经常超越变电所原本的设计，私自进行展设，尤其是在变电所的生活区，甚至还有排挤线。这些不规范的行为，是雷电侵进到变电所电源系统，从而损坏二次回路装备的重要缘由，必需引发运行单元的足够重视。假设确实需要将电源线引出的，必需要斟酌用防雷装备对电源系统进行庇护。

1.3　感应雷侵害电子装备

当雷电将电流泄放到年夜地时，将发生一个旋转快速变化的运动磁场，临近的电源线、弱电电缆等相对切割磁力线，发生感应高压，在电流的陡度为90kA/μs，而且环路为10m时，在瞬时内感应电压可跨越1000kV，这样的高压沿着线路传输，会击毁线路上的装备。当空气击穿放电，电场强度在500kV/m时，将形成对系统有较着作用的电磁场。在实验室的实验中，50Ω细缆和粗缆的同轴传输线，当10kV的放电电流，在距离其10m处，在传输线的屏障层，接地心线感应过电压年夜于2500V，将电缆埋进50cm时，感应过电压仍年夜于800V。可见，不仅电源线轻易发生感应浪涌脉冲，弱电电缆和传感器电缆，即使埋设在电缆沟或地下也会遭到雷电电磁脉冲（LEMP）的影响，更不用说将其沿地概况展设了。

由于变电所二次回路中的电缆线一般采用在电缆沟内展设，有的还沿建筑物概况展设，是以，轻易发生感应半径为几百米范围内的雷电电磁脉冲（LEMP），而致使过电压。

1.4高压还击雷对电子装备的侵害

雷电袭击避雷针，由引下线将雷电流引进年夜地。由于年夜地电阻的存在，雷电电荷不能快速全数地与年夜地电荷中和，必然引发局部地电位升高。由于电位差而引发的二次高压还击。若雷电电流接地引下线或接地装配与被庇护物之间的距离小于平安距离时，由接地装配向被庇护物发生还击。此外，由于金属导体与土壤（或混凝土）的电阻率分歧，也会将地电位差引进二次回路，从而造成二次回路装备的破坏，非凡是当接地电阻不合尺度或系统埋进电缆尽缘下降时，就会发生加在装备上的脉冲电压。此脉冲电压将会在作用点或系统耐压低的地方造成破坏，如丈模块、传感器被损，电缆尽缘下降（电缆尽缘包层被击穿泛起小孔等），而电缆尽缘下降又会加重上述后果。

由于雷击点的随机性和电磁场的空间散布，以上感应过电压或雷击还击电压，可能会作用于系统内任一模块，或存在于系统内肆意两根电缆之间。

2变电所电子装备防雷的具体措施

凭据国内外几十年防雷的实践经验，做好建筑物防雷工作的要害是贯彻DBSGP的原则，DBSGP也就是：分流、均压、接地、屏障和庇护技术。

分流：增加雷电接地引下线数，从而减小每根引下线经由过程的雷电流，其感应范围也就相对较小；

均压：使被庇护对象的各部位尽组成等电位，从而杜尽电位差对电子装备酿成的损害；

接地：秀的接地是防雷平安的重要保证，尤其是二次高压还击雷，秀的接地能够有用地消除二次高压还击雷的发生；

屏障：秀的屏障对于防雷电电脉冲也是有用的措施；

庇护：对电子装配进行过压和过流的庇护，是直接也是重要的措施。相对建筑物防雷，变电所防雷系统是有其自身的特点，仔细考查变电所现场，而且具体分析了典型的变电所设计图纸，发现屏障和庇护是变电所防雷，尤其是二次回路防雷中轻易轻忽的措施。凭据前面分析的二次回路中雷电造成破坏的几种形式，并连系DBSGP防雷技术，认为变电所二次回路防雷可以接纳以下措施：

2.1杜尽雷电从电源侵进

在现实情况中，变电所中新装备的运用或所用电源系统，将电源线引出到其他地方使用，很轻易疏忽雷电的防护，将给雷电从电源线侵害电子装备提供新的可能。所以在电源出线处必需使用电源电涌庇护器，避免雷电电流脉冲经由过程电源引出线，进进所用电源系统，侵害二次回路及电子装备。

2.2做好屏障，削弱感应雷的影响

电缆沟内的电缆展设要合理，分歧系统的电缆在电缆沟内要分隔展设，好还要屏障离隔或走金属管内；这样在雷电侵进到弱电系统时，不会对其他系统发生干扰影响。变电所的微机庇护、远动系统中的数据收集电缆，必需使用屏障电缆，并一定要将屏障层在装配端接地。

2.3做好接地，杜尽二次还击雷的影响

秀的接地体是靠得住防雷的基本条件，否则会经由过程避雷针、避雷带等装备将雷电引进到接地体时，发生的二次还击雷将严重风险电子装备。所以，变电所接地网在变电所投运时，要确保接地电阻知足规范要求，而且要定期对电网的接地电阻进行检测，确保接地电阻知足平安运行的要求。

2.4合理设置装备摆设避雷针、避雷器，严防直接雷的风险

避雷针要保证雷电不会直接击中变电所内的装备；高压线路的避雷器，保证雷电不会经由过程高压电力线侵害到变电所内部；在变电所内新增加的智能化系统，很轻易对防雷问题发生轻忽，所以这里非凡强调，装备的安装位置和电缆的展设一定要在变电所防雷系统的庇护范围内，保证系统不会蒙受雷击的直接侵害；系统的弱电电缆前端要采用响应的电涌庇护器进行庇护，避免感应过电压或二次还击高压对装备的侵害；另外，还要注重新增智能化系统的电缆和装备要与避雷针连结足够的距离。

电力系统防雷是一项复杂的系统工程，做好变电所的防雷工作，必需在变电所的设计阶段就要认真斟酌。在变电所进行系统的改扩建时，一样也不能轻忽这个问题，而且在变电所的运行中，还需要定期做好对变电所防雷接地系统检测工作，确保防雷系统知足要求，只有这样变电所的电子装备平安运行，才不会遭到雷电的风险。