变电站防雷
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变电站防雷范文第1篇
1.大气过电压的形式及其危害性
1.1大气过电压的形式
1.1.1直击雷
线路或设备直接受到雷击，对电气设备危害极大。架空线路遭雷击，不仅危害线路本身，而且雷电还会沿导线传播到发电厂、变电所、配电所，从而危害发电厂、变电所、配电所的正常运行，严重时还会引起火灾、房屋倒塌或损坏电气设备。
1.1.2感应雷
雷云向其他地方放电之后。云与大地之间的电场消失了，但聚集在建筑物、构筑物顶部或线路上的电荷并不能立刻散去，而是向地面流散或向线路两端流动，此时建筑物、构筑物的顶部或线路对地面便有很高的电位，形成感应过电压。它往往会造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，引起火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。
1.1.3行波
当雷击架空输电线路或在输电线上发生感应雷时，雷电流以电磁形式沿架空输电线路侵入发电厂，击坏电器设备。由于过电压行波侵入，而造成的雷害事故几乎占整个雷害事故的一半左右。
1.2雷电的主要危害
1.2.1雷电放电时产生高温损坏设备
带电雷云对地面物体发生放电时，雷电流可达几十千安，甚至几百千安。如此大的电流即使持续的时间非常短，也能在通道上产生大量的热，其温度最高可达几万度。显然，这样强烈的弧光若与易燃、易爆物质相接触，必然会引起燃烧、爆炸或造成火灾。如果厂房的屋顶是可燃的，雷击时就可能引起火灾。
1.2.2雷电放电时产生强烈的机械效应造成厂房或设备损坏
当雷电流通过木材内部的纤维缝隙或砖结构的缝隙时，由于产生很高的温度，会使附近空气激烈膨胀，水分及其他物质迅速分解为气体而呈现极大的机械力；再加上静电排斥力的作用，将对地面结构造成严重的劈裂，甚至使木柱变为碎屑。当雷击在没有避雷针的砖制烟囱上时，破坏力尤为严重。据统计，有许多钢筋混凝土结构的烟囱在遭受雷击时曾被打坏过。
1.2.3雷电放电时静电感应和电磁感应的作用对厂房和设备造成破坏
由于静电感应产生的电压可以击穿数十厘米的空气间隙，这对于装有易燃、易爆物质的仓库来说，无疑是很危险的。此外，由于静电感应的作用，建筑物的金属物体之间也可能产生火花放电。
1.2.4雷电放电时会造成人员伤亡
当雷击大树时，人在树下避雨有可能遭到雷击。当雷击避雷器时，由于雷电流向四周发散，若有人在附近地面走动，也可能由于跨步电压的作用而造成伤亡。
2.变电站的防雷保护措施
2.1装设避雷针保护整个变电站建筑物以免直接雷击
避雷针可以防护直击雷。避雷针可以单独立杆，也可以利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔；但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。
选择独立避雷针的安装地点时，避雷针及其接地装置与配电装置之间应保持以下距离。在地上，由独立避雷针到配电装置的导电部分之间，以及到变电所电气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于5m。在地下，由独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3m。
2.2装设架空避雷线及其他避雷装置作为变电站进出线段的防雷保护
这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此，要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。
35KV电力线路，一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防直击雷，但为防止变电所附近线路上受到雷击时雷电沿线路侵入变电所破坏设备，需在变电所进出线l-2km段内装设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直接雷击。
为使上项保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器，其接地电阻≤10欧。
对于电压35KV、容量3200KVA以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护接线方式。
2.3装设阀型避雷器对沿线路侵入变电站的雷电波进行防护
变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传人变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。
6-10KV变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。
2.4低压侧装设避雷器
主要用在多雷区，以防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点不接地时，其中性点可装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器，保护间隙。
3.变电站的进线保护
3.1一般变电站的进线保护
除了直击雷和感应雷外，当线路上受雷击时，雷电进行波就会沿着线路向变电所袭来。由于线路的绝缘水平较高，侵入变电所的雷电进行波的幅值往往很高，有可能使主变压器和其他电气设备发生绝缘损坏事故。此外，由于变电所和线路直接相连，线路分布广、长度较长，遭受雷击的机会也较多，所以对变电所的进线线段必须有完善的保护措施，也是能否保证设备安全运行的关键。
对于未沿全线装设避雷线的35-110KV的线路，为了保证变电所的安全，应在变电所的进线段1-2km长度内采用避雷线保护。
当变电所上有了避雷线保护以后，就可防止在变电所附近的线路导线上的落雷。如果雷落在了保护线的首段，雷电波就会沿着线路侵入变电所。如果进线端采用钢筋混凝土杆木横担或磁横担等电路，为限制从进线端以外沿导线侵入的雷电波的幅值，应在进线端的首端装设一组管型避雷器，保护段内的杆塔工频接地电阻不应大于10欧。钢塔和钢筋混凝土杆铁横担线路以及全线有避雷线的线路，其进线段的首端可不装设管型避雷器。
3.2 35KV及以上电缆段的变电所的进线保护
变电所的进、出线以35-100KV都有采用电缆的，既有三芯电缆，也有单芯电缆，其保护线也应不同。在电缆和架空线的连接处，应装设阀型避雷器保护，其接地必须与电缆的金属外皮线连接。
当电缆长度不超过50m或根据经验算法装设一组避雷器即能满足保护要求时，可只装设一组阀型避雷器；当电缆长度超过50m，且断路器在雨季可能经常短路运行，应在电缆末端装设管型避雷器或阀型避雷器。
此外，靠近电缆段的lkm架空线路上还应架设避雷线保护。
3.3小容量变电所的简化保护
对于35kV负荷不很重要且容量较小的变电所，采取简化的防雷保护方式。对绝缘正常的变压器，绝大部分还是可以保证安全运行的，特别是在雷电不太强烈的地区，采取简化的防雷保护方式是可行的。
3.4 6KV到10KV变电所配电装置的保护
6-10KV变电所的每段母线上和每路架空进、出线上都应装设避雷器。
架空进线采用双回路塔杆的，有同时遭到雷击的可能。在确定避雷器与主变压器的最大电气距离时，应按一路考虑，且在雷雨季节中应避免将其中的一路断开。
4.结语
综上所述，只要我们了解了雷电产生的危害，正确、合理地选择发电厂和变电所的防雷保护措施及接地保护方式，就能保证电力系统长期、安全、稳定地运行，尽可能地预防和减小雷电造成的危害。 [科]
变电站防雷范文第2篇
【关键词】变电站二次系统防雷电措施
Abstract: with the development of computer integrated automation substation increases rapidly, the lightning to the two system equipment damage is more and more obvious, on the corresponding standard is still not perfect, technology is not mature, to take the necessary lightning protection measures, effectively reduce and avoid the lightning to the substation two system damage.
Keywords:Substation；The two system；Lightning protection；Measures
中图分类号：TM863
1 引言
电力行业的科技化从一个侧面反映了国民经济的高速发展，也是社会经济发展的必然需求。越来越多的高新技术被广泛应用到电力生产中，特别是近几年来，微机型综合自动化变电站增加迅猛，业已成为输变电系统科技进步的一个显著特征。但与此同时，由于变电站二次系统的通信网络和联络线路复杂，引入雷电的渠道明显增加，对设备的危害越来越明显；而且系统化的综合自动化设备一旦遭受雷电侵害，其损失也相应大大增加。
2 可能引入雷击的形式与危害
变电站二次系统是变电站内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电压系统等各种二次设备的统称。二次系统集中变电站自动化监控管理的重要任务，具有微机监控、监测、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、四摇远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。但该系统内部连接线路纵横交错，当发生雷击事件时，附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成、或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统及各种接口，以传导、耦合、辐射等方式，侵入自动化系统，从而可能造成极大的雷击事故。
（1）系统电源线引入雷击危害。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所，是导致变电所雷害的主要原因，雷击引起的瞬间高电压，如果不加遏制，直接由电源线引入自动化系统，会影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高导致工作异常，严重时甚至会损害模块，烧坏自动化系统元器件。
（2）系统信号线引入雷击危害。信号线是自动化系统与外界实现通信联系的主要途径，这些与外界联系的通信线路与机房终端设备相连，如果是架空线路敷设的，遭受雷击的概率相对还会比较大。变电站接入自动化系统的通信线路一般出线较长，感应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入，以很高的电压直接加在二次设备上，击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏。
（3）系统GPS馈线引入雷击危害。变电站内的时钟同步GPS系统有馈线与设备相连，最容易遭受雷击，雷电流沿馈线输入站内，直接作用于时钟同步GPS系统，会损坏系统内部设备端口。
（4）接地网不规范产生危害。由于接地不规范造成不同接地点之间雷电易形成较高的电位差，产生的电磁干扰会影响自动化系统的运行，同时雷电引起的地电位升高，通过设备的接地线引入自动化系统，此国电也童颜会损坏各种功能模块。
3 雷电的破坏作用分析
目前，中原油田7个110kV变电站均已进行了综合自动化改造，其运行仍处在初步进入阶段。鉴于雷击可能对综合自动化二次系统的危害，我们着手对雷电危害的防治开展了研究，针对变电站二次系统多年的运行及在雷电季节性的安全隐患分析，制定出相应的防范措施。
从近些年变电站二次系统雷击事故统计可以看出：网络接口设备、计算机控制端口、CPU控制模块、数据采集、通信接口电路以及UPS电源被累计损坏的事故发生频次较高，表明计算机、控制端口及网络设备的接口是雷电浪涌侵入的薄弱环节。
据不完全统计，雷击造成变电站二次系统损坏的事件占28.1%；其中造成后台机损坏的有50.5%、造成远动遥控设备损坏的有32.8%、造成通信设备损坏的有28.6%；由电网系统线路引入雷击的事件占46.3%、由直流电源线路引入雷击的事件占27.6%、由载波馈线和微波馈线引入雷击的事件分别占25.9%和23.8%。由此可见，必须对变电站综合自动化二次系统进行有效的防雷击防护。
4 防治雷电侵害措施分析
雷电危害可能以不同的形式体现，例如：雷击中心通道的温度可达3000度以上，产生的热效应破坏作用可钢铁等金属融化；雷击通道因温度高使气体快速膨胀，产生的冲击波破坏作用类似炸弹，其强大的冲击波，可造成人员伤害，能够震碎附近门窗玻璃等；动力效应的破坏作用也不容忽视，雷击时强大的雷电流流过导体时，导体之间就会产生强大的电磁力作用；还有雷击周围产生强大的电磁场形成感应雷电，可能直接损坏附近的设备，可能使处在该电磁场内的导体感应到很高的过电压而受到侵害；再有就是雷击引起的高电压反击，会给附近的人、畜和设备造成危害等等。
变电站防范雷击侵害主要应从三个方面入手，一是防雷电反击,二是防感应雷,三就是防直击雷。考察电力行业雷电防治的现状来看，还没有针对变电站综合自动化二次系统防雷击的相关标准规范，但在实际的维护管理工作中，各电力生产单位已结合实际，相应采取了很多办法和措施，取得了一定的效果。经过技术研究和实际应用，我们在工作中也积累了一些可行性经验。
（1）针对微机保护的防干扰屏蔽措施：变电站的微机保护容易受到电磁干扰，被测信号受电磁感应会产生叠加的串模干扰，受静电感应和地电位差异的影响，信号线任一输入端与地之间会产生叠加的共模干扰。我们采取屏蔽和接地相结合，将所有屏蔽电缆分屏屏蔽的办法，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。
（2）针对变电所出线设备至第一杆塔之间距离较大的问题，考虑如允许将杆塔上的避雷线引至变电所的构架上，这段导线将受到保护，比用避雷针保护经济。由于避雷线两端的分流作用，当雷击时，要比避雷针引起的电位升高小一些。因此，110kV及以上的配电装置，我们将线路避雷线引接至出线门型构架上，但应注意的是，其土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应装设集中接地装置。
（3）针对感应雷的防护措施是建立良好的接地和布线系统，按供电线路，电源线、信号线、通信线、馈线的情况，合理安装相应避雷器并采取屏蔽措施，对雷云发生自闪、云际闪、云地闪时，产生的雷电脉冲起限制作用，从而保护建筑物内人员及各种电气设备的安全。
（4）其他针对弱电设备的措施有以下几个方面：采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小；改善屏蔽，如采用特殊的平布材料或双层屏蔽；改进泄流系统，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用；除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地网；在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
变电站防雷范文第3篇
关键词 变电站；二次系统；防雷；设计；安全性
中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0031-02
电力设备自动化改造带动综合自动化变电站的数量不断增加，雷电对弱电设备的危害越发严重，其中，变电站二次系统遭遇雷击的情况尤为突出。变电站属于二级防雷建筑物，站内带有强电，当线路受到雷击时，会产生上万伏的过电压和过电流，并产生强大的交变电磁场，导致建筑物内部设备损坏。改进变电站二次系统的防雷设计，可以大大提高电网运行的安全性和稳定性。下面，先分析自然雷电对变电站二次系统带来的危害性。
1 雷电对变电站二次系统的危害分析
一般来说，雷电危害变电站二次系统的途径主要有配电线路、通信线路、雷击电磁场、地反击四种。
在遭遇雷击时，配电线路可能产生过电压，过电压直接传到弱电设备，造成弱电设备损坏。根据配电线路上过电压产生的原因和造成的危害。一般情况下，雷击入侵配电线路的途径有六种：1）架空配电线路被雷电直接击中；2）架空配电线路受到感应雷击；3）埋在地下或位于地缆沟内的配电线路受到感应雷击；4）室内配电线路彼此感应产生过电流；5）室内配电线路与避雷引下线的电磁场发生感应而形成雷电流；6）室内配电线路与发生在室外不远处的落雷产生感应电流。
通信线路感应雷电后，雷电直接传到设备,造成设备损坏。雷电电磁场对变电站二次系统的侵害是指，当建筑物及其临近点产生雷击时，会使建筑物内形成蕴含着较高能量的交变电磁场，位于交变电磁场内的仪器设施很可能被磁场的能量所破坏。雷击入侵通信线路的途径也有6种：1）户外架空设置的通信线路被雷电直接击中；2）户外架空设置的通信线路同附近的雷击发生感应；3）户外地下通信线路在雷击时产生感应电流；4）室内通信线路与避雷引下线的电磁场发生感应后形成雷电流；5）室内通信线路与发生在室外不远处的落雷产生感应电流；6）室内线路排列过于紧密而导致彼此感应。
地反击：
雷击会导致地电位升高，升高的电位可以经地线导向设备，若设备有外接线位于低电位，就会产生足以破坏设备的电位差；反之，若设备未连接外接线或线路处于隔断状态，就不会产生电位差，设备也不会受损。当接地装置不符合要求是就可能会产生地反击，导致同一设备或统一系统连接到互相没有直接电气连接的地网。在遭遇雷击时，各地网之间存在高电位差，破坏二次系统设备。
2变电站二次系统的防雷设计
2.1防雷设计的指导思想
无论变电站二次系统遭遇雷击损坏的途径是什么，防雷设计的原则都是讲雷电以尽可以短的路径和尽可能短的时间泄放到大地，使雷击波及的范围最小化，尽可能地减小受牵连设备各部位的电位差，并缩短影响时间。
2.2电源部分的设计
首先，两路变电站要使用交流电，分别配备一个第一级电涌保护器，通常采用FLT PLUS CTRL-1.5/I、相-地、零-地保护器各1只，共计4只。第一级电涌保护器的泄放雷电能力可以达到50kA，并对工频续流和后续雷电流有灭弧功能。如果同二级电涌保护器搭配使用，那么二级输出端的残余电压能降至900伏，从而将雷电过电压压制在可以承受的范围内。
其次，高频的开关电源交流两路进线和通信电源的交流进线，分别配备交流三级防雷组块，使额定工作电压的范围更宽一些。
再次，对主控室内合闸母线、外设开关合闸电源线、10kV高压开关室防护设施等配备直流一、二级的避雷器，并在主控室的正母线和负母线之间引入两个10kV的保护设备。
2.3信号线路
从信号线路设计上来避免变电站二次系统遭遇雷击侵害，主要包括5个方面：1）载波线防雷，避免载波线路感应雷电进入机房；2）通信线防雷，防止雷击过电压经通信线路导入设备，产生破坏；3）天馈线防雷，防止其将室外雷击导入设备；4）设备间通信线路防雷，防止雷害所致的通信端口和集成电路芯片损坏。
2.4接地、屏蔽系统
对变电站二次系统来说，按要求执行变电站设施的接地、屏蔽操作，是增强防雷能力最直接有效的手段。首先，将变电站相关二次系统和设备统一连接到主地网，接地电阻电阻越小，设备抗干扰的能力就越强，通常接地网的接地电阻不超过0.5Ω。其次，主控室接地网的铜排粗细要满足一定的规格，其截面积应保持100mm2以上，铜牌之间采用多股绝缘铜导线连接。第三，高压开关场及高压开关柜的接地网布局应尽量保持一致，高压开关柜及主控室的接地网布局也要尽量一致，并保证接地网与高压开关柜之间相互绝缘，此外，选择接地点时要注意，使其远离避雷器接地点15米以上，以改善接地网电位分布。第四，各接地网都应包括以下二次设备，二次设备盘柜和端子箱应直接接地。
2.5温度检测系统设计，加装电涌保护器
变电站所有设备中，变压器是最重要的设备，为了让变电器平稳的运行工作，就需要在变电站二次系统中增加温度检测系统模块，对变压器的温度进行检测。如若变压器产生了较高的温度，那么温度检测系统中的警铃以及降温风扇就会工作，实现变压器的自动化报警行为以及自动化降温行为。在发送雷击时，会在回路中形成高强度的感应电压，进而损坏回路中的设备。为了避免回路中的装置得到损坏，可以在温度传感器位置安放电涌保护器，加强对回路装置的保护。
2.6二次系统防雷设备的选择
当前，防雷设备的选择主要参照我国的《建筑防雷设计规范》、IEC防雷专业委员会的系列标准等。在防雷设备选择上，要遵循低残压、全保护、热备份的原则，压制雷电压，对二次系统中的各线、各线-地进行全面保护，提高防雷器的保护功能。
3结论
当变电站二次系统发生雷害时，维修人员不得不进行频繁抢修，期间还可能发生高压跳闸、一次线路运行监控中断等情况，影响电网的安全稳定运行，同时妨碍用电企业的正常生产工作。分析二次系统遭遇雷害的途径和原因，在其设计时即进行预防，采取综合保护措施，最大限度地消除雷害干扰，从而减小雷害造成的损失。
参考文献
[1]王鹏.变电站二次系统防雷保护[J].科技风，2013(2).
[2]仇炜，李景禄，马福.变电站二次系统防雷措施的探讨[J].电瓷避雷器，2009(2).
变电站防雷范文第4篇
【关键词】变电站；防雷；措施；浪涌保护器；仿真分析
雷击是严重的自然灾害，由雷电产生的冲击波强烈，破坏力极大，造成的损失相当严重。随着我国电力建设的发展，变电站的规模越来越大，受雷击破坏的概率也大大提高，且目前电力系统变电站采用了更多的电子及微电子设备，这些元件的抗干扰能力明显减弱，对雷电暂态干扰更具有明显的敏感性和脆弱性。因此，变电站的防雷保护迫在眉睫。现就变电站防雷保护的不足以及变电站电源系统的防雷措施进行探讨。
1、变电站防雷中存在的不足
变电所及发电厂在高压系统防雷电方面，防护的措施还比较全面，例如：对于直击雷有避雷针防护措施；对于110kV以上的高压线路，实施架空地线防护；对于35kV高压线路，实施进线段防护；对于10kV高压，实施出线线路避雷器防护；对于发电机出口处的防护，实施防雷电容器防护。可是，相对于400V低压系统来讲，其防雷措施尚不到位，仍有一些问题，致使雷电可以沿着低压电源系统侵入至二次弱电设备。
因为很多的所用变压器低压侧没有安装避雷器，防雷措施不够完善，因而过电压就会对变电所及发电厂的全部低压弱电系统产生影响。低压电源系统形成强电流浪涌，或者雷电过电压，传输至主机系统过电压可能有千伏，甚至更高。对于变电站的低压弱电设备处没有完善的防护过电压措施，就不能有效地抑制雷电过电压，从而就可能击穿低压弱电系统绝缘薄弱处。通常弱点设备为较薄弱位置，一些计算机监控或主机保护系统等容易被击穿或者烧坏。
2、变电站电源系统防雷措施
2.1 装设避雷器至变压器低压侧
对于400V变电站低压侧，需要安装避雷器，以对雷电波入侵产生的过电压实施抑制。基于保障设备运行安全考虑，实施加装避雷器时，特别要注意避雷器的残压，需将侵入波的斜率限制在安全值中。全部的设备至避雷器电气距离不能超出保护范围，对于主变压器来讲，避雷器和变压器间最大安全距离是：
,
式中：
Up―变压器最大的冲击电压值;
a―雷电波斜率;
Ur―避雷器残压;
Cr―变压器入口电容;
v―雷电波速度;
C0―避雷器至变压器电容。
上式仅适用于一路进线变电站，如果变电站具有两路以上的进线，则将一路从另外几路分流出来，那么公式就为：
其中k1＞1，而且回路数增加，随之增大。但是，对于同杆架设的双回线有同时受雷击的可能，所以在决定取值时该回线只按一路考虑。如果避雷器至主变压器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近再增装1组避雷器才能保护主设备的安全。
2.2电源入口端安装浪涌保护器
因为雷电波的能量很大，具有瞬间高峰值等特性，所以要在电源进线处安装浪涌保护器，以对整个装置实施保护。在经过浪涌保护器以后，雷电信号还有一些高频的分量及高的能量，会危害到电源系统；所以，需要运用LC低通滤波器实施滤波，并且加装压敏电阻（MOV），以充分吸收雷电的能量。MOV非线性比较好，能够把电压钳位至安全值内。它的防雷保护装置（SPD）原理如图1所示。
变电站雷电干扰频率通常是1MHz，主要是在100kHz至10MHz频率内分布。基于保证电子设备考虑，需要把该高频分量进行滤去。依据公式，正确采用电容C及电感L参数值。
2.3仿真分析
ATP（Alternative Transient Program）系统，为当前电磁暂态分析程序（EMTP）使用最广的一个系统。ATP优点很多，如运算结果精确、分析功能多等，可以实现电网的稳态及暂态仿真分析。所以，文中采用ATP仿真软件，实施防雷效果仿真，其仿真模型如图2所示。
在图2模型中，雷电压波形设置成1.2/50μs及10kV，氧化锌压敏电阻设置成DNR20。经过反复的仿真分析，电感取值为0.05mH，电容取值为50μF。
由此可知，在经过防雷装置抑制之后，雷电波的电压峰值已经降低为初始峰值的一半左右，说明该装置可以有效防止雷电波侵入变电站的弱电电源系统。
3、电源多级防护的级间配合研究
针对耐压水平低、电源质量要求高的弱点设备，实施单个元件的保护装置的残压较高，能够通过实施两级或多级的保护设计保护装置，以实现低残压水平，各级之间互相配合，发挥出各级器件优点，体现出整体性能优越的效果。
此配合的主要原则主要有2个：一是通过静态伏安特性实施配合，除了导线外，没有任何的附加去耦元件，可以适用限压型SPD,当然这种配合对距离有一定的限制，如果SPD间线路距离足够大时，可以通过线路自然电感发挥出阻滞作用，达到级间通流配合的目的;二是如果SPD距离比较有限，就要采取去耦元件实施配合。
电路模型使用ATP计算软件，通过简化的电路模型如图3所示。雷电流取值为10/350μs，100kA。
3.1 L-L组合时级间距离对两级SPD的影响
根据仿真数据，能够分析出前后二级MOV性能参数相当时的情况。
（1）前级MOV承受的雷电流能量比较多，而后级承受的能量相对就少了许多。
（2）随着级间距离不断增加，第一级浪涌保护器吸收的雷电流能量增加，而第二级浪涌保护器吸收的雷电流减少。
（3）随着级间距离不断增加，第二级浪涌保护器两端的残压值不断减少，这对保护后面负载设备比较有利。
3.2 H-L组合时级间距离对两级SPD的影响
根据仿真数据，能构分析出当前后二级MOV的配置时，前级比后级通流容量高时的情况。
（1）两级之间距离较小时，通常为后级MOV立即导通，而且伴随级间距离增大，前级导通，且吸收大部分的雷电流能量。
（2）当级间距离不大于10m，第二级浪涌保护器的残压比它的保护水平要大，而且伴随级间距离增大，第二级浪涌保护器的残压减小。
3.3 L-H组合时级间距离对两级SPD的影响
根据仿真数据，能够分析出当前后二级MOV的配置时，后级比前级通流容量高时的情况。
（1）伴随级间距离增大，雷电流被第二级浪涌保护器吸收较少，大多的雷电流被第一级浪涌保护器吸收。
（2）伴随级间距离增大，第二级浪涌保护器的残压减小很快。
（3）当没有起到较理想能量配合效果时，后级MOV通过雷电流较小，或者不动作。
4、结语
总之，变电站的防雷保护是一项长期的研究探索工作，由于雷击发生情况的多变性和涉及外在因素较多，因此，必须根据现场情况做详细的分析，区分每种技术措施的针对性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段。相信随着科学的发展，针对变电站的防雷研究将会更加丰富。
参考文献
变电站防雷范文第5篇
中图分类号：TM63 文献标识码：A
1 变电站二次系统现状
变电站二次系统指变电站内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中变电站自动化监控管理的重要设备,具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。但该系统内部连接线路纵横交错,当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的,或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压,极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统,通过各种接口,以传导、耦合、辐射等方式,侵入自动化系统,从而可能造成极大的雷击事故。目前, 揭阳地区大部分的110kV和220kV变电站均实现了无人值班，然而有部分无人值班的变电站的站内自动化设备没有采取相关的二次防雷防护措施，具体包括：
（1）站内低压配电总电源；
（2）站内开关电源（AC/DC设备)；
（3）测控屏、保护屏、公用屏、远动屏、监控主机等用电设备前端；
（4）接入综合自动化系统的各端口（RS232、RS485、CAN口)，该部分最容易因感应雷造成设备功能板损坏；
（5）进入室内的时钟同步系统GPS馈线。当雷雨季节来临的时候,极易造成保护、测控及电源模块的损坏,因此需对上述110kV无人值班变电站进行二次系统防雷改造,进一步提高变电站综合自动化系统的可靠性，最大限度地减少因雷击造成的损失。
2雷击的途径
2.1电源线引入雷电
雷电引起的瞬时高电压,如果不加遏制,直接由电源线引入自动化系统,会影响其电源模块正常工作,使各功能模块的工作电压升高而工作不正常,严重时甚至会损坏模块,烧坏元器件。
2.2信号线引入雷电
信号线是自动化系统与外界实现通信联系的主要途径,这些与外联系的通信线路与机房终端设备相接,如果是架空敷设的,遭受雷击的概率比较大。变电站接入自动化系统的通信线路主要有:载波线、RS232、RS485信号控制线、CAN网电缆连接到后台监控主机、RS422连接到10kV馈线保护测控装置、电话拨号音频与MODEM相连接线,这些通信电缆出线较长, 应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入,以很高的电压直接加在二次设备上,击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏。 2.3GPS馈线引入雷电
站内的时钟同步GPS系统有馈线与设备相连,最容易遭受雷击,雷电流直接沿馈线输入站内,直接作用于时钟同步GPS系统,会损坏系统内部设备端口。
2.4接地不规范
由于接地不规范,不同接地点之间雷电时易形成较高的电位差,产生的电磁干扰会影响自动化系统的运行;同时,雷电引起的地电位升高,通过设备的接地线引入自动化系统,此过电压同样会损坏各种功能模块。
3变电站雷击解决措施
变电站遭受的雷击是下行雷， 主要来自两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，直击雷和雷电波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要，所以本文就以这两种雷击的防护措施加以阐述。
对于直击雷主要是采用避雷针、避雷器、避雷线和避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全的把雷电流引入大地。选择以避雷针做接闪器时要选择限流接闪器，其在接闪的过程中可初步对雷电流的峰值和陡度进行抑制达到限制流入大地的雷电流幅值的作用，尽量减少雷电反击和感应电磁脉冲的量级。
对于感应雷则需要从整体和系统建立起三维的防护体系，主要包括以下几个方面。
3.1 电源的防护
因综合自动化装置的电源均取自变电站内10kV/380 V 所内变压器，且经验证明变电站内60% 的累积事故均为电源系统防雷措施不完善造成的，故对综合自动化装置的防雷，电源系统防护应放于首位。参照G B50057.94《建筑物防雷设计规范》2000 年版、IEC 1312-1 及GB 50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》对雷电引起电磁场脉冲的防护，对建筑物内电子信息系统设备的雷电电磁脉冲的防护等级的要求，将变电站综合自动化系统的低压配电系统中采用3 ～4 级电涌保护器进行保护。
级电源保护：由于自动监控系统的控制电源及采集机构的需要，必须将交流电转换成直流电，因此直流电源的安全稳定是控制及采集机构安全稳定的基础，为防止雷电电磁脉冲对直流电源造成损害，我们在整流电源侧以及各控制装置及采集机构前加安KJRA 系列电源型电涌保护器，进而从根本上解决雷击对直流系统的损害。
通过逐级的防护，可以将雷电流最大限度的控制在自动化装置允许的耐受范围之内，以确保设备稳定运行。
3.2 通信系统的防护
变电站二次自动化设备中包括很多网络设备如网卡，调制解调器等。这些设备通过网线和电话线同局域网和广域网相连。所以应该在其通信线路两端加装信号电涌保护器，包括保护电话线的音频电涌保护器和保护网络连接设备的RJ45 型电涌保护器，以及在通信设备电源处加设电涌保护器。并针对雷电电磁脉冲产生的地电位反击而安装等电位连接器，这样能够针对变电站中的网络传输系统就有了一个比较全面的保护。
3.3 信号采集及控制线路的防护
在监控系统中，不可避免的要有采样信号和控制信号的传递，在变电站二次自动化设备中也是如此，在现有的使用二次自动化设备的变电站中绝大多数是使用串口进行信号传输的，同时通过并口连接打印设备。这就需要我们就计算机的串口和并口两种信号传递端口进行保护，在两种端口前端加设DB9 和DB25 两种电涌保护器。在信号采集和控制的执行机构前增加控制信号电涌保护器，并且针对雷电电磁脉冲产生的地电位反击而安装等电位连接器，这样能够比较完善的保护信号采集及控制线路。
3.4 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由变电站的电流互感器和电压互感器采样进入的，雷电电磁脉冲很容易从这两种设备侵入二次自动化监控系统造成对电子设备的损坏，甚至造成系统的瘫痪，所以对电流互感器和电压互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、电压互感器型电涌保护器。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。
3.5 温度检测系统的防护
对于变电站来说，变压器是整个系统的核心，所有的监视设备和保护设备都是为了使之正常、稳定的运行而设立的，检测变压器异常的最直接方法就是检测变压器的温度，因此，很多的变电站二次综合自动化系统都加入了变压器温度检测的部分。其原理是利用温度传感器和温度控制器组成温度检测回路，并将温度传感器置于变压器上，当变压器温度过高时，由温度控制器、降温风扇和警铃组成的报警降温回路接通，对变压器进行降温，同时报警。
当发生雷击时，会在温度检测和报警回路中产生极高的感应电压，烧毁回路中设备。为了保护温度检测和报警回路，应该在温度传感器和温度控制器处安装电涌保护器，对温度传感器和温度控制器进行保护，保证变压器的正常运行。
