汤 权，孙双学，刘 宽，郭 蕾，刘颖彤

（国网湖北省电力有限公司武汉供电公司，湖北 武汉 430015）

1 变电站二次设备遭受雷击的原因

尽管高压避雷器会弱化雷击电压，但无法避免残余压力。雷电过电压主要借助380/220 V交流电源线导入到线路，即通过站用变传到交流配电馈线。此外，接地网的接地电阻过大，电流泄露时间过长，均可导致雷电过电压[1]。防雷工作比较复杂，需要多方面共同合作。

2 变电站二次设备遭受雷击的主要危害

2.1 设备老化和破坏

变电站二次设备主要有控制装备和继电保护装置等。这些设备电子集成度高，对雷电敏感。雷击时设备两端形成的电位差，对二次设备破坏很大。同时，二次设备相对昂贵，一旦损坏，将造成巨大经济损失。

2.2 丢失设备数据

变电站自动化程度高，可自动保存维持设备运行和维修的重要数据。一旦变电站出现故障，设备内的重要数据因未能及时保存而丢失，增大了电力调度工作压力，增加了安全隐患，降低了经济效益。

2.3 供电范围内大面积停电

雷击损坏二次设备，将造成整个供电系统瘫痪。雷击后，控制设备极易出现误操作，高压开关发生跳闸，无法发挥控制作用，进而影响供电范围内人们的生活[2]。

3 雷电入侵变电站二次设备的主要途径

3.1 通过电源线路入侵

变电站使用交流电，变电站内的自带变压器负责提供交流电。变压器的一级侧直接连接高压输电线路，二级侧连接低压配电线路，安置于专用电缆沟或专用电缆井等。该线路对雷电敏感，可感受微小电压。

变电站使用直流电完成保护、控制、通信及测量等工作。通信使用的电压强度较小，为48 V；保护、控制及测量工作对电压强度要求较高，为220 V。变电站内设置直流电源，线路基本从直流屏幕通过电缆沟或专用电缆井引入中央控制室。由直流电源线引起的雷电概率和雷电强度十分大。

3.2 通过通信线路入侵

大量的通信线路组成了变电站的二次设备系统。这些线路在安装时存在交叉关系，从而和二次设备形成一个整体，自动化程度很高。发生雷击时，该通信线路极易引发二次设备系统的损坏[3]。

3.3 雷电电磁场

夏季多雨季节，雷击现象很多，且伴随强大的电磁场。资料记录：磁场强度达到0.07 Gs的时，电气设备无法正常工作；磁场强度达到2.4 Gs时，电气设备发生损坏。雷电产生磁场的主要表现为专用电缆沟和电缆井中各电路之间出现感应。

3.4 地电位反击

为减少雷电的攻击，一般在变电站安装避雷针。发生雷击后，避雷针将雷电电流通过自身下引线引入大地，以实现避雷。大地存在电阻，当避雷针把电流引入大地后，短时间内无法立刻中和电荷，从而在雷击范围内出现局部电位变大现象，即电位差。这个新的电位差可造成二次损坏。

4 变电站二次防雷接地分析

4.1 变电站二次回路接地

4.1.1 单点接地方式

单点接地方式是把每台设备的子系统都连接在接地总线的同一点，即通过设备的接地线与接地母线相连。该接地方式可断开接地系统形成的干扰电流闭环，以防设备接地系统形成干扰电压导电耦合。同时，该方式可解决电气设备接地系统的最常见问题——低频电流的影响。该方式可详细分为串联模式和并联模式。

4.1.2 悬浮接地方式

电力保护和信号采集传递的过程中，一般不采用悬浮接地方式。这是因为该方式的有效性存在限制，其有效性取决于电气设备和悬浮系统之间的隔离程度。此外，保护系统产生的静电因隔离而无法泄放，易出现火花放电现象或者遭受电击。

4.1.3 多点接地方式

单点接地方式用于高频电气设备时，需增加接地线，导致阻抗随之增大。为减弱信号线之间的分布电容和杂散电容信号之间的耦合效应，需使用多点接地方式。此外，可增加接地线面积、减小接地线长度，以减小阻抗。

4.2 等电位连接可靠接地

等电位的主要原理是抑制过电压，具体措施是连接屏蔽线的外层、SPD接地端、金属外壳、站内机柜及安全保护接地等，再连接等电位网络，以保护二次设备。

4.3 屏蔽电缆接地

一点接地和两点接地可将电缆屏蔽接地。对于由电感耦合引起的磁场干扰，少量接地无法实现屏蔽效果，因此选用两端接地的方法。该方法可在屏蔽中使外部干扰电流产生的磁场产生与外部干扰电流方向相反的电流，以降低和抵消干扰电流引起的屏蔽效应。

5 二次防雷存在的问题

5.1 二次防雷接地技术规范未统一

随着我国科技的不断发展，二次防雷接地工作不断深入。厂家生产的二次防雷接地产品良莠不齐，生产技术规范也未统一。国家未出台统一的相关技术标准，因此选购困难。

5.2 二次防雷接地知识有待加强

我国相关工作人员对防雷技术的培训和学习落实还不严格，导致实际工作中无法很好地解决难题。

6 变电站二次设备防雷技术基本措施

变电站统一定义为强雷区，需从接地、屏蔽、均压、限幅及隔离五个环节落实变电站二次设备的电磁脉冲防护工作。线路安排设计中，需遵循逐级协调、分级防护的原则。防护设计中，需注意防护区内被保护设备的耐压必须大于限制电压。二次设备的系统采用共用接地的方式。

7 结 论

变电站是电力输送的重要环节，变电站的二次设备是电力输送的重要设备。一旦二次设备遭受雷击，变电站将无法正常运行，导致电网瘫痪。为避免二次设备受雷击损坏，需采取接地的方式。