黄大健

[摘要]探讨雷电产生的原因和对变电站的主要危害，并根据主要雷击事故，提出一次设备和二次设备保护措施，为电力系统的安全稳定运行提供必要的防护措施。

[关键词]雷电危害防雷措施电磁干扰等电位接地装置

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1571—7597(2009)1020052--01

一、引言

变电站中的各种微电子设备元器件的工作电压仅有几伏，工作电流只有微安级，对于外界的干扰极其敏感，对雷电等强电磁脉冲和过电压的耐受能力很低，很小的电压脉冲干扰就可能引起设备误动作或者导致其损坏。加强和改进电子设备(系统)的防雷及过电压防护，已经成为现代防雷技术中一个重要的问题。

二、雷电的产生和主要危害

雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种天气和地质条件下，潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中的霄云底部大多带负电荷，它在地面上感应出大量电荷，这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对地的放电，形成雷电。其放电过程包括先导放电、主放电和余辉放电三个阶段，放电通常是重复进行的，随着放电的次数增加而雷电流会逐渐减少。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是雷云产生并向大地发展的，上行霄是接地物体顶部激发起，并向雷云方向发起的。

变电站遭受的雷击主要有以下几种：

1、直击雷。变电站遭受的直击雷主要是下行雷，来自两个方面：一是雷直击于变电站的电气设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。

2、雷电侵入波。主要通过直击或电磁感应和静电感应方式从高压输电线路、配电线路、低压电源线路、通信线、电缆线、金属管道等途径侵入变电站。由于管线相对较长，且存在着分布电感和电容，使雷电传播速度减慢，这样一种现象称为雷电波。

3、感应雷。当雷击过后，雷击点地表变为电荷的相对空穴，周围高电荷区域内与地电位相对绝缘的导体上的电荷，将像受突然击发的水波一样冲向雷击点，导致设备打火，绝缘受损和电子设备失效。特别注意的是电子设备的高阻抗输入回路、信号回路等引线较长，且直接连接金属体积较大处，虽然已作电磁屏蔽(采用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地)仍会遭受厄运。显然，感应雷危害是大面积的。

三、变电站防雷的主要措施

主要有两种：一是避免雷电波的进入；另一个是利用保护装置将雷电波引入接地网。

(一)避雷针或避冒线。雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。

(二)避雷器。避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内，我国主要是采用金属氧化物避雷器(MOA)。

(三)接地装置。独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋(不少于2根)及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。

(四)二次设备防霄措施

1电源保护。采用过压保护器(电涌保护)、防雷端子等提高电气设备自身的防护能力，防止电气设备被击坏。安装在变电站内的保护装置、通信调度自动化系统大多采用交流电源或直流电源为其设备供电，运用现代防雷技术来分析，必须增加回路的分流措施，因为其工作接地、保护接地都与其它电气设备采用同一接地装置。

根据雷电防护区域的划分原则，变电站内二次设备供电系统感应雷电过电压的防护可以按两级(B、c级)来进行分流保护。B级防雷一般采用具有较大通流容量的防雷装置，可以将较大的雷电流泄散入地，从而达到限流的目的，同时将过电压减小到一定的程度，c级防雷采用具有较低残压的防雷装置，可以将回路中剩余的雷电流泄散入地，达到限制过电压的目的，使过电压减小到设备能耐受的水平。

2、计量及保护系统的防护。在二次自动化设备中，信号显示、功率计算、异常监测和线路保护的判断依据都是变电站的电流互感器和电压互感器，如果这两种设备出错甚至损坏都会对整个二次自动化监控系统造成无法估量的损失，甚至造成系统的瘫痪，所以电流互感器和电压瓦感器后端的电子设备的保护是至关重要的。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。

变电站的微机保护设备容易受到电磁干扰，由于受到电磁感应，在被测信号上产生叠加的申模干扰。由于受到静电感应、地电位差异的影响，在信号线任一输入端与地之问产生叠加的共模干扰。防干扰措施通常采取屏蔽和接地相结合，将所有屏蔽电缆分屏屏蔽，用截面积>2.5mm²多股铜芯软线作为接地线，分别与汇流接地母排电连接，汇流接地母排与屏体绝缘，并采用单芯屏蔽电缆(>95mm²)与室外接地体做一点连接。

3、通信线路防护。电力系统综合自动化变电站的局域网的安全防雷保护从机房到各保护装置的通信线，如果采用架空线路，则易受到雷击，应在进机房前改为地埋电缆，电缆长度应大于50m，其金属外护层应在两端分别与机房地网连接，采用非金属护套电缆时，应穿金属管埋地，至少金属管两端同样应接地，金属管全长应保持电气连接。

四、结语

防雷措施属于预防性措施，虽然投资不大，但是作用却很大，在电力系统保护措施中具有重要作用，因此在建设过程中，应该本着实用性、高标准、严要求、高可靠性的原则进行建设和不断完善。