变电站防雷精选(九篇)
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第1篇：变电站防雷范文
一、雷电的危害
雷电的破坏主要是十几甚至几十万伏的高压冲击波毁坏电气设备的绝缘，高压冲击波还可能与附近的金属通道之间发生放电，产生弧光，巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换成大量的热能，会造成金属融化、飞溅而引起火灾。雷电流通过被击物体时，在被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也剧烈蒸发为气体，使被击物损坏或爆炸。
二、架空线路上会产生的静电感应过电压
当雷云出现在架空线路的上空时，线路导线由于静电感应而积累大量被束缚的异性电荷。在雷云对其他地方放电后，线路导线上的束缚电荷被释放，形成了向导线两端流动的电荷，从而产生很高的感应过电压，其值可达几万伏到几十万伏，会对供电系统造成极大的危害。
根据多年的运行经验，变电站发生直击雷雷害事故的概率不大，而感应雷电波沿线路侵入变电站造成变电设备事故的概率较高，这是由于感应雷过电压是由于雷云放电引起的电磁场的剧烈变化，电磁耦合而产生的，大气过电压对电力系统设备是有极大危害的，必须加以预防，感应雷过电压一般不会超过500kV，因此主要对35kV及以下等级的电力设备的绝缘有威胁。对于直击雷的防护，电气设备主要采用避雷针或避雷线保护比较成熟完善，但是，防止直击雷的措施，不能防止沿线路传入变电站的感应雷电侵入波对电气设备的危害。一般来讲，地处多雷区的电气设备，即使防雷措施均满足现有规程要求，也不能有效避免感应雷过电压的有害事故。现场经验表明：常规的防雷技术不能满足现场防感应雷过电压需要，感应雷过电压造成的设备事故比较频繁，轻则开关爆炸、母线短路接地，严重的会使变压器绕组发生变形、损坏，严重威胁电网的安全运行。近几年我公司将线路绝缘子更换成复合绝缘子后，变电站中各种电气设备的绝缘水平与同级线路相比低了很多，在雷雨季节，沿线路传到变电站的高幅值感应雷电波极大的威胁着变电站设备的运行安全，如不进行有效保护，将会使电气设备遭受破坏。近十年，由于直击雷造成多次设备击穿线路绝缘子导致停电的事故，经过深入研究探索综合防雷技术，现场陆续采取了一些针对本地实际情况的防雷措施，使电气设备因雷击造成的事故率大大降低，防雷效果比较理想，但感应雷过电压造成的雷击设备事故仍时有发生。
三、变电站雷害案例
多年来，变电站的雷害问题一直困扰着电网的安全运行。实践证明，我公司四座处于多雷区的110kV变电站发生雷害的机率较高，给安全生产埋下严重隐患。
例1：110kV天门变电站属于平凉地区较多雷区，变电站内有主变两台，一台为2004年投运，另一台为1994年投运，站内避雷器动作次数较什字变少，但每年雷击事故仍时有发生，2006年7月份，由于雷击在35kV天崆线的线路上，雷电波沿此输电线路侵入变电站内35kVⅠ段母线所带的天崆线甲刀闸，发生了天崆线真空开关及甲刀闸支持瓷瓶击穿造成母线停电的事故，当时由于设计原因，此线路没有安装线路避雷器，35kVⅠ段母线避雷器为运行了15年的阀式避雷器，对变电站的所有接地网接地电阻进行测试，发现距离故障点最近的变电站西南角的独立避雷针其接地电阻为12.6Ω，超出规程要求的最大值10Ω，没有起到对设备的保护作用。
另外我公司所辖线路发生雷击输电线路造成接地故障的案例比较多，大多数发生在线路上没有安装线路避雷器的2008年以前。
四、变电站设备补充防雷措施
根据变电站应降低地网接地电阻、限压、引雷、改变运行方式等常规防雷措施为指导思想，进行综合防雷研究，采取以下措施将大大的减少变电站的雷击事故：
1）对易遭雷击的线路杆塔进行接地网改造，使接地电阻完全符合相关规定，并安装适当数量的避雷针。
2）35kV热备用断路器在雷雨季节完全处于冷备用状态。
3）在35kV出线高压套管与出线开关间加装优良的装氧化锌避雷器。
4）所有35kV出线第一基杆塔上安装氧化锌避雷器。
5）将变电站内所有运行多年的性能较差的阀式避雷器更换成相应电压等级的性能优良的氧化锌避雷器。
如果变电站采用避雷效果优良的多针头避雷针则将使避雷针的保护范围增大，保护的可靠性更加提高。
五、补充防雷措施效果
1）本地区处于雷区的110kV变的35kV线路，采取接地网改造、安装避雷器等防雷措施后，7年来，再未发生过1次雷击跳闸事故。
2）110kV天门变电站天崆线：安装了避雷器、对变电站接地网进行改造试验合格、杆塔接地网进行改造并试验合格，并在站内出线处加装性能优良的氧化锌避雷器，以上措施实施后，变电站内35kV母线避雷器动作次数大大减少，据统计总共动作11次，平均每年动作1次，断路器等电气设备再没有发生过击穿或爆炸事故，全站设备至今一直安全运行。
第2篇：变电站防雷范文
【关键词】自动化设备；电源；抗干扰；防雷电；安全运行
220kVXXX变电站位于市郊区，地势相对空旷，极易受雷击，或雷击时产生的电磁场影响二次设备运行。鉴于该地区自动化设备曾出现各种因雷击造成的设备损坏：工作站电源、RS-232串口、总控单元及相关板件、网络交换机等。实施自动化设备防雷方案，目的是要提高220kVXXX变电站自动化设备的安全运行条件和抗干扰能力，并将雷电危害减到最低程度。
1.防雷方案实施前变电站情况调查
220kVXXX变电站周围为耕地和农田，变电站设施为当地最高的构筑物，渝水变电站主控楼是一栋三层高的框架式结构建筑，地势较为空旷、属孤立、旷野型建筑。
在高压场内已安装有避雷铁塔，主控楼处于避雷针的保护范围之内。针对渝水变电站与自动化设备相关的布线情况、现有防雷、接地措施进行了勘测，具体报告分析如下：
1.1 逆变电源屏
（1）有1组AC220V电源线路进线，由经电缆层从站用变1S屏引入，无任何的防电磁干扰措施；
（2）有1组DC220V直源线路进线，由经电缆层从1#直流馈电屏引入，无任何的防电磁干扰措施；
（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。
1.2 公用屏
（1）有2条以太网线，由经电缆层到网络设备屏，无任何的防电磁干扰措施；
（2）有1条232/9通讯线，由经电缆层到远动屏，无任何的防电磁干扰措施；
（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。
1.3 网络设备屏
（1）有4个24口的网络交换机的以太网线，由经电缆层到其它屏，无任何的防电磁干扰措施；
（2）屏内接地排与主控楼接地母排相连。
1.4 UPS电源屏
（1）有1组AC220V电源线路进线，由经电缆层从站用变1S屏引入，无任何的防电磁干扰措施；
（2）有1组DC220V直源线路进线，由经电缆层从1#直流馈电屏引入，无任何的防电磁干扰措施；
（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。
1.5 远动屏
（1）有1条GPS天线，由经电缆层到主控楼天面，无任何的防雷电侵入措施；
（2）有6条232/9通讯线，由经电缆层到外接设备屏，无任何的防电磁干扰措施；
（3）有2条调度通道线，由经电缆层到通信室，无任何的防电磁干扰措施；
（4）有4条2M口（BNC）通讯线，由经电缆层到通信室，无任何的防电磁干扰措施；
（5）屏内接地排与主控楼接地母排相连。
1.6 后台
（1）后台设备有1组AC220V电源进线，由经电缆层到UPS电源屏，无任何的防电磁干扰措施；
（2）1#监控主机有2条以太网线，由经电缆层到网络设备屏，无任何的防电磁干扰措施；
（3）2#监控主机有2条以太网线，由经电缆层到网络设备屏，无任何的防电磁干扰措施；
（4）工程师站主机有1条以太网线，由经电缆层到网络设备屏，无任何的防电磁干扰措施；
（5）录音系统主机有3条音频电话线，由经电缆层到通信室，无任何的防电磁干扰措施；后台设备没有地线。
2.具体实施及作用
2.1 逆变电源屏
在单相交流电源输入端，并联安装1台单相电源防雷器VOLE220-50；在直流电源输入端，并联安装1台直流电源防雷器VOLE220DC-50；安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开，防止交流、直流线路在电缆层布线感应过电压入侵逆变电源屏，作为逆变电源屏交流、直流线路的细保护措施。
2.2 公用屏
在2条以太网线上，分别串联安装信号防雷器VOLERJ45A。
在1条232/9线上，串联安装信号防雷器VOLERS232/9。防止以太网线路感应过电压入侵公用屏。
2.3 网络设备屏
在单相交流电源输入端，并联安装1台单相电源防雷器VOLE220-50，安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开。在4台24口网络交换机的以太网线上，分别安装信号防雷器VOLERJ45/24。防止交流电源、以太网线路感应过电压入侵网络设备屏。
2.4 UPS屏
在单相交流电源输入端，并联安装1台单相电源防雷器VOLE220-50。安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开。在直流电源输入端，并联安装1台直流电源防雷器VOLE220DC-50。安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开。防止交流、直流线路在电缆层布线感应过电压入侵逆变电源屏，作为UPS电源屏交流、直流线路的细保护措施。
2.5 远动屏
在单相交流电源输入端，并联安装1台单相电源防雷器VOLE220-50。安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开。在直流电源输入端，并联安装1台直流电源防雷器VOLE220DC-50。安装时在防雷器引线上串联安装C20/2P防雷空开。在6条232/9线上，分别串联安装信号防雷器VOLERS232/9。在4条2M口（BNC接口）线上，分别串联安装信号防雷器VOLE05BNC。在2组调度通道线上，分别串联安装信号防雷器VOLE RS485A。
在1条GPS天线上，串联安装信号防雷器VOLE B-L。防止单相交流、直流、RS232、2M口电缆、调度通道、GPS线路感应过电压入侵逆远动屏，损坏相应设备端口。
3.结束语
本方案通过对220KVXXX变电站自动化系统相关各个屏位及后台监控主机的电源、信号采取防雷措施，将雷电危害减到最低程度，提高了变电站自动化设备的抗干扰能力，保证了变电站自动化设备的安全运行。
参考文献
[1]建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004[S].
第3篇：变电站防雷范文
关键词：智能变电站 建筑物及设备 雷击 防雷保护
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0062-01
近年来，随着我国电力事业的发展，对变电站智能化要求不断提高。智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动。
智能设备越是先进，芯片的集成度就越高，电路就越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性，极大地威胁智能变电站的运行安全。因此，在智能变电站中，为保护建筑物及设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷保护设计方案，加强防雷保护安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。
1 智能变电站雷击危害
1.1 雷击入侵途径
智能变电站遭受雷击的途径：（1）是雷直击于智能建筑物及设备上。（2）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。（3）雷击点与被保护智能建筑物及设备有一段距离，或雷击中高压线缆或其附近，或是云和云之间的放电。远距离雷击产生的电涌类似于电磁感应产生的电涌。
1.2 雷击危害
智能变电站通信系统、自动化系统、监控系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等大量采用CMOS电路和CPU单元的智能电子设备。当雷击建筑物、附近大地、交流供电线路或雷云空中放电形成过电压过电流，侵入智能设备。由于高度集成化的智能设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成智能设备故障，继电保护发生误动、拒动的事故，严重威胁电网的安全运行。
2 智能变电站防雷保护分析
根据整个智能变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应的防雷保护措施，对处在不同区域的电气设备接地进行等电位连接，使得电气设备达到统一的防雷效果。
2.1 雷电防护分区
将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置。各雷电防护区定义见表1。
2.2 雷电电磁脉冲防护等级分析
综合分析智能变电站雷电磁脉冲防护等级，考虑以下几个因素：（1）根据智能设备抗干扰强度等特点要求。（2）根据智能变电站电压等级要求。（3）根据智能变电站所处地区、当地气象条件、建筑物高度要求。（4）对智能设备安全度的要求。（5）对智能设备风险评估计算结果分析。根据以上条件，确定智能变电站雷电磁脉冲防护等级，从而采取相应的技术措施。
3 智能变电站防雷保护措施
智能变电站防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点，安装适宜的保护装置。
3.1 直击雷防护
避雷针和避雷线是防范直击雷的主要设备，由接闪器、引下线和接地体组成。采用避雷针对智能变电站建筑物及高压配电装置进行直击雷保护并采取措施防止反击。
智能建筑物考虑采用避雷带，在规定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的网格。引下线不少于两根，其间距要满足规程要求。
避雷器是为防止雷电波侵入，进行雷电过电压保护的主要设备。通过掌握各类避雷器的保护原理和性能特点，从而可以根据具体的变电站条件、防护设备的类型、目的、要求，进行合理的选择。
3.2 接地系统
接地是防雷保护很重要的环节。变电站接地系统的合理与否，是直接关系到人身和设备安全的重要问题。不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，采用何种类型的防雷设备，都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
智能变电站接触电势与跨步电压均不能超过允许值。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向站外或将低电位引向站内的设施，应采取隔离措施：对外的通信设备、引向站外的所用电设备加隔离变压器；通向站外的管道采用绝缘段等。
智能建筑物采用镀锌扁钢接地。接地主网考虑到接地系统长期安全可靠运行对接地材料的高要求，结合智能变电站地质探测结果腐蚀性的情况，对用材进行比较：镀铜钢网、镀锡铜网、镀锌钢网。
3.3 智能设备过电压保护
对于智能系统，在电源线、信号线、接地线等过电压可能侵入的所有端口，装设必要的浪涌过电压保护装置，从而将侵入的过电压箝制到设备耐压允许水平。采用屏蔽电缆等阻挡并衰减施加在设备上的过电压。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过电涌保护器进行等电位连接。
4 结语
智能变电站的防雷保护，综合运用直击雷防护、接地系统、过电压保护等各项技术措施，构成一个完整的防雷体系。通过全方位防护、综合运用、层层设防，保证智能变电站的安全可靠运行。
参考文献
第4篇：变电站防雷范文
关键词：变电站；防雷接地装置；危害；原则；系统；GIS变电站
中图分类号：TM862文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）36－0054－02
雷击是常见的自然灾害之一，雷击所产生的影响会使变电站的电气设备绝缘性降低，设备不能正常运行，严重影响着变电站运行的安全可靠性。因此，对于变电站来说，防雷是一项重大的任务。
1雷电对变电站的危害
由于天气的变化在很大程度上影响着电网的安全运行，因此电气设备的绝缘保护是供电系统在额定电压之下正常运行的重要保证。
雷击就是常见的自然灾害之一，由于雷击所产生的电压会使供配电系统中某些部分的电压超过正常数值，因此电网系统防止雷电危害显得尤为重要。通常情况下变电所雷击有两种：一是直击雷；二是感应雷。两者的特点具体如下：
1.1直击雷
雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。
1.2感应雷
雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。
大量的研究表明，当变电站防雷系统落雷时，将产生以下危害：①由于雷电流泄入大地要通过变电站内接地网（主要靠集中接地装置），因此会在地网上产生一定的冲击电位。这将可能导致一些部位产生反击现象，甚至局部放电，从而导致电气设备绝缘性降低；②由于雷击产生的电流在经避雷接地引下线入地时，将在周围空间产生强大的暂态电磁场，从而在变电站的通讯设备、测量保护设备、电缆电线设备等部件上产生暂态电压，导致这些设备不能正常运行。
2变电站防雷的原则
针对雷击的形成特点，目前在进行防雷设计时，最基本的办法是从外部保护、内部保护及过电压保护三个方面进行防护。
2.1外部防雷
即避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，将绝大部分雷电流直接引入地下泄散，从而保护建筑物，避免因雷击而导致火灾事故及危及人身安全的其他事故发生。
2.2内部防雷
遭受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引下线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在着很高的电压，这电压对与大地连接的其他金属物品发生的放电就叫反击。因此，内部防雷就是阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。这需要做好等电位连接，通过过电压保护器对电源线、信号线、金属管道等进行等电位连接，预防雷击事故发生。
2.3接地装置
接地是避雷技术的重要环节，不管是直击雷还是感应雷防护，都要通过接地装置导入大地，接地装置的作用是把雷电流对接闪器闪击的电荷泄入大地，使其与大地的异种电荷相中和。因此，有良好的接地是防雷的最重要的环节之一。
总之，在防雷实践中以上三道防线缺一不可。实践中需要从防直击雷、防感应雷电波侵入、防雷电电磁感应等方面进行系统分析，在设计防雷时，要从单纯的避雷针引雷入地的无源保护转变为有源和无源防护结合的三维防护。
3GIS变电站防雷系统设计
直击雷、侧击雷、感应雷防护三部分（主要是从其对雷电不同危害形式的防护功能上来加以区分）组成了现代GIS变电站综合防雷系统。从防雷工程应用的实践来看，为了实现对不同雷害的防护，防雷设施必须采取接闪、分流、屏蔽、均压、接地等技术措施，从而构成一套完善的防雷系统。当前的GIS变电站防雷主要采用接地体、引下线、避雷网格、避雷带、均压环、等电位、避雷器等技术手段，进行防雷设计和应用。一般来说，从GIS变电站防雷设计到施工分为两个阶段。
第一设计施工阶段：为了使建筑物本身避免雷电损害，并降低弱雷击时对建筑物产生的电磁效应，需要将GIS变电站建筑工程的土建部分和直（侧）击雷防护设施同步进行施工。同时，也为做好变电站内部设备的感应雷防护奠定了基础。
第二设计施工阶段：基于第一阶段对GIS变电站本身的防雷设计和施工，需对GIS变电站内部的电气设备进行防雷设计，如开关柜、电容器等，也就是建筑物防雷设施的感应雷防护部分，这是GIS变电站防雷设计和施工的第二阶段，它需要与变电站工程设备的安装同步进行。针对这一特点，在安装保护、通信设备等抗干扰（或过电压）能力较低的电子设备前，需要对设备安装所在建筑物的直击雷防护设施的情况进行详细的了解。具体来说，应包括接闪器、网格、防雷接地体的形式及工频电阻值、动力进线形式、高低压避雷器安装、等电位连接、引下线分布等方面。此外，对于较高层建筑还需要对均压环和玻璃幕墙接地的形式及过渡电阻值等基本设计参数有详细的了解，从而正确地设计机房的位置、缆线的分布、接地系统的形式和限压分流等技术方案。只有做到具体情况具体分析，才能有效地发挥防雷设施的作用，避免设计施工的盲目性。
4GIS变电站防雷接地实例
现以110 kV XXGIS变电站防雷接地设计为例进行详细说明。
4.1变电站概况
变电站为一幢四层配电装置楼，框架结构，所有电气装置全部为户内布置。三台主变呈一字排列，相互之间用防火墙隔开，全密封布置。与主变相连的建筑物是四层建筑。一层为：备品间、电缆层。二层所布置的设备房间有：电容器室、10 kV配电间，备品备件间。三层布置有：110 kV GIS室、电气二次设备室、电容器室、接地变室。四层布置有：通信室、蓄电池室。
4.2变电站接地部分
该变电站地址情况较好。室外接地体采用复合接地网添加降阻剂降低接地电阻即可。室内接地体为建筑物基础梁上的上下两层主筋，通常焊接成闭合的基础接地网，接地体纵横交接处应可靠焊接，其经过桩柱基础时与其两条主筋焊接。二楼高压室、电容器室周围各预埋一圈环行接地扁钢，环行接地扁钢与主地网连接，接地母线离地面高度300 mm，采用暗敷方式。室内所有金属构件与此环行扁钢连接。所有电缆吊架用镀锌扁钢可靠连接，并与电缆沟的接地扁钢连接。三楼设有三个闭合小母线，GIS室、二次设备室、电容器及接地变室各一个。设备接地引线采用镀锌扁钢与接地小母线焊接。四楼通信室、蓄电池室各设有一圈接地小母线。
4.3变电站防雷部分
引下线：混凝土构造柱内二主筋通常焊接为防雷引下线（根据规程要求引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25 m），其下端与地网焊接，上端伸出天面与屋面避雷带焊接，要求各引下线在经过每层纵横量及楼板时与梁或板内主筋焊接。避雷带：屋面避雷带采用φ16镀锌圆钢，沿屋脊、屋檐、墙上方敷设并焊接成闭合通路，并在屋顶组成20 cm×20 cm或24 cm×16 cm的网格，作为屋面避雷带。为防止雷电波侵入，凡进入建筑物的各种金属管道及电缆的金属外皮等均应在进出处与接地装置焊接，为防止过电压侵入低压线路，在进线总配电箱处设有SPD保护。
本工程总体原则是利用建筑物钢筋混凝土中的结构钢筋作为防雷网，将电气部分接地和防雷接地连在一起，即采用共同接地方式。这样就使建筑物内的钢筋间构成一个法拉第笼，在此笼内的电气设备和导体都与笼连接，就不会受到反击。
5结束语
综上所述，变电站应综合考虑防雷工程的特点，结合整个变电站的周边环境（如地理位置、土质条件等），以及产品设备的运行条件要求，采取相应的防雷保护方法和策略。本着因地制宜、不同情况区别对待的原则，对不同区域的设备系统进行等电位连接和安装电源防雷装置及涌浪电压保护装置，从而实现不同层次的系统设备最大限度地达到统一的防雷目的。
参考文献
1 胡绳刚.变电站防雷浅析［J］.农村电工，2010（10）
2 孙志文、赵一帆.变电站防雷措施分析［J］.中国科技博览，2010（12）
The Exploration of Substation Lightning Protection Measures
Liu Zeyuan
第5篇：变电站防雷范文
关键词:雷电危害;二次防雷保护;变电站;二次系统
中图分类号:TM866文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)22-0124-02
0引言
近年来随着现代电子技术的不断发展,微机保护和自动化设备在电力系统中得到大量的应用,调度通讯、网络等信息设备越来越多,规模越来越大,一方面自动化系统、计算机网络、通讯系统等设备核心元件耐过电流、耐雷电压的水平越来越低,敏感性提高;另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更易遭受雷电波侵入,致使雷电灾害频繁发生,影响信息系统正常运行,特别是雷电多发区,轻者导致设备损坏、性能下降,重者造成系统瘫痪。在这种环境下,更凸显出变电站二次设备雷击防护工作的必要性和重要性,笔者在文中探讨雷击入侵变电站二次系统的主要途径以及相应的防范措施,这对提高电力系统的自动化水平,提高运行安全、可靠性起了很大的作用。微机保护及监控系统与过去传统的保护和控制装置相比,是一次技术上的革命,这些以微电子技术为基础的设备因其集成度高、工作电压低,其耐过压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差,在变电站复杂的电磁环境下,易遭受雷电的危害。相对于二次系统的快速发展,二次系统的的雷击防护工作还有很多需要完善的地方。
1雷电危害的初步认识
根据大量科学测试可知,地球上空存在一个带正电的电离层,与大地之间形成一个已充电的电容器,场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升,或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物(雨滴、冰雹),并由于地球静电场的作用而被极化,负电荷在上,正电荷在下,它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞,其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷,从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部,而带负电荷的水成物在云的下部。
雷电是一种大气物理现象,已被列入对人类社会危害极大的自然灾害之一。现代雷电理论将雷击分为三类:直击雷击、感应雷击和球形雷。其中球形雷发生的几率很小,而且目前对它也没有统一的认识。
直击雷是指雷云对大地上某一点发生的迅猛放电现象。直击雷蕴含极大的能量,雷电流具有峰值高(kA级以上)、持续时间短(微秒级)的特点。直击雷的主要破坏力在于电流特性,雷电产生强大的雷电流转变成热能,将物体损坏。
感应雷击是指直接雷击发生时由于电磁感应或静电感应而产生的雷击。感应雷击沿导体传播并将与导体相连的电器设备损坏。它的主要破坏对象是弱电子设备。
雷电流是一个非周期的瞬态电流,通常是很快上升到峰值,然后较为缓慢的下降。雷电流的波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间,又称为波前时间;波长时间是指从零上升到峰值,然后下降到峰值的一半的时间,又称为半峰值时间。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡,很难确定其真实零点和到达峰值的时间,因此,常用视在波头时间T1 和视在波长时间Tc来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度,一般记为T1/T2。直击雷电流模拟波形为10/350us波,感应雷电流模拟波形为8/20us波。
2雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径
目前,电力系统一次设备防雷击的手段是较为完善和有效的,如架空地线、线路避雷器、避雷针等,这些手段大大降低了一次设备遭受雷击的损坏率。但是,相对于一次系统来说,二次系统的防雷措施还有待进一步完善。雷击入侵变电站二次系统主要有如下途径:
2.1配电线路
对于配电线路引入的雷电过电压雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线,再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合,进入低压出线,途中经过了线路避雷器,母线避雷器等多级削峰,再经过变压器低压出线的平波作用,电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大,虽然雷电波在经过上述避雷器后,大部分能量得以消除,但仍有部分雷电波以幅值相对很高且作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线,加到变电站内所有的380V交流回路中。
220V等直流线路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路。
2.2通信线路引入雷击
目前,变电站二次系统采用了多种多样的通信线路进行同一系统内设备与设备之间、系统与系统之间的连接。导体型通信线路感应到雷电后,雷击过电压直接传到设备,该过电压轻则使设备加速老化,重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲,电话音频与MODEM 连接线、RS485、RJ45网线、FDK/CAN现场总线、LON WORKs、GPS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。因目前远距离多采用光纤传输,所以以上大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压感应。
2.3雷电电磁场
上述两条途径是有形的看得到的途径,而电磁场是空间传播的看不到的东西,这里的雷电电磁场是指雷击引起的室内的电磁场,主要集中在电缆沟、布线层及电缆井内。该电磁场使室内的线路感应到过电压,该过电压直接传到设备,进出高压场地的各种线路(如交流采样、开关量回路等)都是雷电电磁场的产生源。
2.4地电位反击
对于电力系统来讲,因采用共用接地方式,不存在地与地之间反击,但地电位因雷击抬高时使得设备接地线对设备其他外接线之间可能产生能损坏设备的电位差。
3变电站二次系统防雷措施
针对雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径,采取相应的防雷措施。均压、分流、屏蔽、接地是防雷保护中最重要的四个因素。雷电防护系统由三部分组成,各部分都有其重要作用,不存在替代性。其中:外部防护由接闪器、引下线、接地体组成,可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放;过渡防护由合理的屏蔽、接地、布线组成,可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应;内部防护由均压等电位连接、过电压保护组成,可均衡系统电位,限制过电压幅值。
电力系统目前对于外部防护有较为完善和有效的手段,对于避雷器等的布设、安装均有相应的标准,变电站接地电阻要求小于0.5Ω或1.0Ω;关于过渡防护,采用屏蔽电缆,金属机柜屏蔽等措施,屏蔽电缆要求两端接地。我们认为目前变电站二次系统防雷工作应主要采取如下措施。
3.1电源部分
对电源系统回路进行过电压分级保护。在总交流配电屏、直流总馈电柜、各小室交(直流)分屏、二次设备屏、监控系统逆变电源屏、通信电源屏等各级配电线路进线处加装相应等级浪涌保护器SPD(Surge Protective Devices)。在站用变低压总配电入口处,应在两根母线上各加装一只B级三相电源避雷器;在各小室交(直流)分屏进线处加装C级电源避雷器,依次,根据防护等级,在其它屏柜加装相应SPD。室外电源线路应套金属管屏蔽或采用铠装电缆,金属管及电缆铠装层两端必须良好接地。
3.2通信部分
远动通道接口处应按通道类型加装相应防雷器;保护小室内变电站二次设备间主要采用以太网、RS485、RS422、RS232、FDK/CAN、LONWORK等方式通信,应在通信口两端分别安装相应的信号防雷器,防止感应过电压击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏;对于GPS 时钟系统,在天馈线路进入同步装置前应串联安装高频馈线防雷器,以防其从户外引入雷击过电压进入设备,对设备构成危害;对于目前仍采用电话线远传信息的电能量计量系统,应在Modem 电话线接口处加装信号避雷器。对于远距离传输用的光纤,虽然其本身是非金属介质的,不会引入雷电流,但是光纤的加强筋(铠装层)却有可能引入雷电流,因此需要将光纤的金属加强筋(铠装层)在进入机房时作良好的接地。
3.3信号部分
从高压场进入保护室的电缆非常多(交流采样,开关量回路等),是否每条线都需要加装SPD保护?这一部分是目前存在争论的地方。现在所采取的主要措施是隔离和屏蔽。变电站二次设备采集的模拟量,必须经过设置在自动化系统各种交流回路中的隔离变压器或电容进行隔离,而且对隔离变压器的一次与二次之间必须有隔离层和屏蔽层,屏蔽层必须安全接地。自动化系统的开关量输入和输出回路,采取光耦合隔离或继电器隔离。另外,对于测控装置,应将装置电源与遥信电源分开。
第6篇：变电站防雷范文
关键词：变电站；二次系统；防雷技术。
中图分类号： TM63 文献标识码： A
引言
随着人们对电力需求的增加，确保电压输出质量对于电力企业来说具有重要的意义，如果系统中无功不足或者无功分布不合理，会影响电压的质量，同时也对电网输送电能的质量有所影响。二次系统主要通过其自身的优势，实现电力系统的可靠、稳定运行，同时可以节约能源以及保护电力系统的安全运行。
一、雷电对变电站的危害
雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷电对变电站的危害性主要表现在以下几个方面：
1）、雷电的机械效应；击毁电气设备、杆塔和建筑，威胁人身安全。
2）、雷电的热效应：烧断导线，烧毁电气设备。
3）、雷电的电磁效应：产生过电压、击穿绝缘，甚至引发火灾和爆炸。
4）、雷电的闪络放电：烧坏绝缘子、断路器跳闸、线路停电或引起火灾。
二、雷电的相关参数
（一）、占电流的幅值
雷电流的幅值Im这是一个随机的变量，大多是与气象和自然条件有关，需通过很多的实测数据才能估算出它的分布规律。DL/T-1997建议雷电流幅值的概率计算的公式为：
Log=-Im/88
式中：Im--雷电流幅值；
P--超过雷电流幅值Im的概率。
相关测试还表明，雷电流幅值受土壤电阻率和海拔高度的影响并不是很大。
（二）、地面落雷所占的密度
地面落雷密度通常指的是单位面积的地面在一年之间所发生地闪的次数。雷暴日和雷暴小时只能反映出当地雷电活动的频度，根本就无法及时地反映出云对地放电，还是云间的放电，大多云间放电是多于云对地放电的，从而对输电线路造成危害的是云对地放电，同时也被称为地面落雷。用γ（次/k)来表示落雷密度，也就是雷暴日内每平方公里的落雷数量。国外一般取γ在0.1和0.2间，我国一般都是取0.07。
（三）、雷暴日和雷暴小时
在架设输电线路的时候，如果所在地区的雷电活动比较多，那么我们就需要进行相应的防雷设计，在防雷设计时需要充分的考虑当地的雷电活动等的情况，可以用雷暴日或雷暴小时来表示当地的雷电活动的频度。雷暴日是指在一年之中有雷电的天数总和，而雷暴小时则指的是在一年之间有雷电的小时总和，雷暴日或雷暴小时因为年际变化比较大，所以一般是用某地多年的平均值来表示。
三、雷击的途径
（一）、信号线引入雷电
变电站内的自动化系统需要与外界进行联系时，会通过通信线路来进行，在变电站内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相连接线等，通过这些信号线可以实现与外界的联系，这些线由于需要与机房终端的设备相连，所以其出线都较长，同时在实际敷设工作中还往往以架空的线路较多，这样就导致发生的雷击的概率较大，当雷击侵入到线路时，则会直接加诸在二次设备上，从而使二次设备的端口及芯片在雷击作用下发生毁损。
（二）、电源线引入雷电
雷电可以通过电源线进入到自动化系统中，同时其在侵入时引发的瞬时高压会使电源模块无法正常工作，甚至导致模块的损坏，或是烧毁元器件。
（三）、GPS馈线引入雷电
站内的时钟同步GPS系统因为有馈线与设备进行相互连接，所以其发生雷击的概率较大，当雷击发生时，瞬间的强电流会直接导致GPS系统的端口被损坏。
四、变电站防雷技术措施
变电站防雷分为一次系统防雷和二次系统防雷两部分。一次系统防雷是我们常见的避雷针，避雷线，避雷器以及引下线和接地系统，本文不做重点介绍.。二次系统防雷主要是对二次设备中易受过电压破坏的设备，如计算机、电话机、ups、数据线、通讯线及电子设备进行防雷措施，以便保护设备不受破坏。概括的说，变电站二次电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位连接和过电压保护五种方法。
（一）、分流：利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，并增加雷电接地引下线数，从而减小每根引下线通过的雷电流，其感应范围也就相对较小。
（二）、接地：在变电站二次系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统，良好的接地系统是防雷安全的重要保证之一，能有效地消除二次高压反击雷的产生，根据ICE标准接地电阻要求小于0.5欧。
（三）、屏蔽：计算机系统所有的金属导线，包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。
五、110KV变电站二次系统的优化
（一）、互感器的优化配置
采用电子式互感器进行配置，它具有体积小、自身重量较轻、具有很高的安全性，并且抗电磁干扰能力强以及无磁饱和等许多优势。采用电子互感器后，能够同时保护双重化配置间隔。建立独立绕组，具有双重配置的效果，分别取两套保护的合并单元采样值，使两套合并单元分别具有两组单独的电流、电压互感器二次绕组。保护类装置采用一个二次绕组，测量和计量共用一个二次绕组。取消主变压器高、中压侧套管电流互感器。优化后的互感器具有以下优点：（1）可以减少110kV互感器绕组数量，减小互感器的大小和制造材料，降低成本，对增强变电站的使用寿命具有重要意义。（2）同单元格的合并和降低二次线圈，可以减少电缆的使用率以及缆芯的用量，提高了经济效益，降低了投资成本，对企业发展具有重要的意义。
（二）、电源的防护优化
因综合自动化装置的电源均取自变电站内10kv/380V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。
逐级电源保护：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。
（三）、温度检测系统的防护优化
变压器作为变电站的核心设备，其他的设备都是为了保证变压器得以稳定的运行，保证变电器稳定的运行是非常重要的，所以在很大一部分变电站二次综合自动化系统中都加入了温度检测系统，从而实现对变压器温度的检测工作，当变压器温度较高时，则温度控制器、降温风扇和警玲组成的报警回路则会接通，从而实现对变压器进行自动降温和报警，一旦发生雷击时，则会在回路中产生非常高的感应电压，从而使回路中的设备受到损坏，因此为了有效的保护回路中的装置，则应在温度传感器和温度控制器处安装电涌保护器，从而实现对装置的保护作用，使变压器得以正常的运行。
（四）、定期的进行设备清理工作
在检修过程中我们经常会发现输电线路在遭受雷击之后，防雷接地装置会造成电力的耗损增大，而且还会在一定程度上，无故增加了输电线路的运行成本。所以要定期的清扫绝缘套管、断路器、变压器、线路等，这样就能够有效地保证了防雷接地装置的正常运行，从而促进了输电线路的顺利工作。
结束语
变电站防雷工程是一个复杂的系统工程，要保证变电站电力系统安全、稳定、可靠运行不仅在要做好设计阶段的工作，而且在变电站投运后也要做好防雷系统的检测、维护工作。
参考文献
[1] 彭勇.110kV变电站二次系统设计[J].动力与电气工程.2009(02).
第7篇：变电站防雷范文
关键词：变电站 避雷针 保护范围
1 项目背景
鹤煤矿区有10个35kV级及以上变电站，主要担负集团公司矿井、地面生产企业供电任务。变电站是电力系统的枢纽，直接关系到煤矿电网的安全性、可靠性。
变电站内安置的变压器、互感器、断路器、母线等高压电气设备的汇集，使得变电站容易遭受雷击。雷击变电站一方面会引起大面积的停电事故，造成重大损失；另一方面，雷击极易造成电气设备的绝缘损坏，维修或更换设备的费用很高且用时较长，将造成更大的不良影响。因此，对变电站的防雷保护显得非常重要。
鹤煤九矿变电站于2011年雷雨天气密集的夏季发生一次雷击事故，造成站内通讯管理机烧毁，导致鹤煤电调远动系统不能对变电站进行实时采集、实时监控，电调无法实时掌握电网运行情况，给煤矿安全供电带来巨大隐患。
经对九矿变电站实地考察和分析，并对站内现有避雷针保护范围进行计算，发现6kV高压室西南侧不在联合保护范围内，是导致此次雷击事故的主要原因。
2 避雷针防雷原理及保护范围分析
2.1 避雷针防雷原理 避雷针由接闪器、引下线和接地装置组成，它的保护原理为：避雷针能将被保护物上方的雷电吸引到自身，并通过引下线和接地装置泄入大地，从而达到保护被保护物不受雷击的作用。整个保护过程有两个关键环节，一是高概率的接闪，二是迅速有效地泄入大地。避雷针正是利用高于被保护而产生的屏蔽和迎面先导放电，使得本区域内的雷击能被避雷针吸引，而不至于击于被保护物；避雷针自身良好的导电性，配以较小的接地电阻，使得雷电流安全泄入大地。
2.2 避雷针保护范围分析 避雷针的保护范围计算方法有多种，且计算结果均不能定量，这是因为避雷针的保护范围受多种不可定量因素的影响。目前，我国现用的计算方法有两种：对于建筑物，我国GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，避雷针的保护范围按滚球法计算；对于电力装置，我国DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，避雷针的保护范围按折线法计算。故九矿变电站安装避雷针应以折线法计算其保护范围。用以上方法计算出的避雷针的保护范围，并没有考虑当雷电流沿避雷针泄入大地时对靠近避雷针的被保护物的反击的可能性，也就是说，靠近避雷器的一定距离内，也不能算是避雷针的保护范围。所以，避雷针的保护范围就存在内、外两个边界，现分别予以说明。
2.2.1 避雷针保护范围的外边界 ①单支避雷针的保护范围（图1）：
a避雷针在地面上的保护半径，应按下式计算：
r=1.5hP
式中：r——保护半径，m；h——避雷针的高度，m； P——高度影响系数，h≤30m，P=1；30m120m时，取其等于120m。
b在被保护物高度hx水平面上的保护半径应按下列方法确定：
当hx≥0.5h时，rx=（h-hx）P=haP
式中：rx——避雷针在hx水平面上的保护半径，m； hx——被保护物的高度，m；ha——避雷针的有效高度，m。
当hx
②两支等高避雷针的保护范围（图2）：
a两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。b两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定，圆弧的半径为R′O。O点为假想避雷针的顶点，其高度应按下式计算：
式中：h0——两针间保护范围上部边缘最低点高度，m；D——两避雷针间的距离，m。
两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度应按图4确定。当bx>rx时，取bx=rx。求得bx后，可按图3绘出两针间的保护范围。两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
③多支等高避雷针的保护范围（图3）：
（a）三支等高避雷针在hx水平面上的保护范围
（b）四支等高避雷针在hx水平面上的保护范围
a三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0时，则全部面积受到保护。b四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算。如各边的保护范围一侧最小宽度bx≥0，则全部面积即受到保护。
2.2.2 避雷针保护范围的内边界 当雷电击中避雷针后，有很大的雷电流通过避雷针流向大地，这个电流会在避雷针引下线上形成较大的电压，如果被保护物距离避雷针过近，引下线上的电压会击穿与被保护物之间的空气，造成二次反击。我国电气设计规定：①对于35kV及其以下变电站，因其绝缘水平低，必须装设独立的避雷针。②独立避雷针与被保护物之间应有不小于5m的空气距离。③独立避雷针宜设独立的接地装置，与接地网间地中距离不小于3m。
3 方案分析
根据避雷针防雷原理及保护范围分析，结合九矿变电站避雷针现状及站内地形，设计新增1基避雷针，对站内电力设备进行全面保护。
①新立5#避雷针为18m水泥杆，接闪器高2m；杆立于变电站西南角围墙东侧，此处高于地面3m。
②主变构架高7.3m，其他构架及设备高均低于7.3m。
③避雷针实际全高为20m，按最高保护物高度7.3m，计算公式：rx=（1.5h-2hx）P，（P——高度影响系数1）得出：rx=（1.5*20-2*7.3）=15.4m。所以：整个6kV高压室均在保护范围内。
4 结束语
经过对九矿变电站防雷系统进行改造，将会对整个变电站的安全性起到关键性作用，给煤矿电网的安全性、可靠性提供了强大的保障。
但对于安装避雷针而言，其仅仅是变电站直击雷方面保护，多变性因素较多：①避雷针对雷电的拦截效应是受多种随机性因素决定的，即使按相关方法正确安装了避雷针的变电站，也有可能受到雷电的绕击和反击等事故；②避雷针的保护范围是针对被保护物在此空间内受到雷电侵害的概率而言的，目前国际上运用的确定避雷针的保护范围的计算方法，都是经验公式，没有绝对性。
参考文献：
[1]张克超，常馨.35kV变电站智能防雷系统[J].中国个体防护装备，2012（05）.
[2]张宇.变电站运行中的防雷改进措施研究[J].科技创新与应用，2013（04）.
第8篇：变电站防雷范文
关键词：变电站；雷击事故；防雷接地设计；研究
中图分类号：TM862 文献标识码：A
对于变电站来说，而且基于其自身特点的考虑，接地设计过程中主要包括工作、保护以及雷电保护等几种接地类型。其中，工作接地就是电力系统中的相关电气设备运行过程中，所需要的接地防护设计；对于保护接地设计而言，其主要是电气设备金属外壳、线路杆塔以及配电装置构架等，因绝缘损坏一般会带电，所以为有效防范危及人身财产安全而进行接地设计；对于雷电保护接地设计过程中，其主要是为雷电保护设备向大地有效泄放过电流、电压而设计的接地。实践中可以看到，变电站接地网安全与否，除对接地阻抗提出了较高的要求外，同时还对地网自身的结构、应用寿命以及接触电位差和跨步电位差等提出了新的要求。变电站防雷接地设计，关系着整个电网系统的正常运行，同时也关系着人们的生产生活，因此加强对该问题的研究，具有非常重大的现实意义。
1变电站雷击事件
近年来，随着变电站及电网系统建设规模的不断扩大，国内变电站数量不断增多，实践中会看到一些变电站遭雷击事件。比如，2011年8月18日5时30分，110kV四川某变电站35kV线路因受雷击线路造成保护装置动作跳闸，同时跳闸的还有502、530开关，#547间隔内出现烧损现象。检查#547开关柜后发现，断路器烧毁严重，三相断路器支柱绝缘子、绝缘拉杆均被烧黑，灭弧室上端接线处已被弧光烧融。 一次雷电袭击事故中， 35kV的变电站避雷针遭直击，该变电站中的全部变配电站综合自动化，保护微机保护设备装置电源板等，全部被雷电击坏；此时，整个变电站系统处于无保护状态。
事后调查发现，该变电站内的探照灯除少量安了附近的建筑结构上，其余多数均安在了设有避雷针的铁塔结构之上。避雷针铁塔上安装的户外照明探照灯电源，很容易导致户内交流电源屏。当避雷针遭雷电直击时，强大的雷电流会通过探照灯电源以及电缆，进而形成较强的电磁感应过电压；这些电磁感应产生的电压经过探照灯电源电缆等，直接进入到户内的交流电源屏，同时变电站综合 自动化装置电源随之引入到交流电源屏，进而导致变电站综合自动化装置电源置电源板完全受损。该起事故，造成了巨大的经济损失，同时也影响用户的生产生活。诸如此类的雷电事屡见不鲜，同时也为我们敲响了警钟，要求在变电站防雷接地设计上多下功夫。
2变电站雷击原因分析
基于以上分析，笔者认为各类型的防雷装置均需可靠的接地措施才能充分发挥自身的作用和价值，因此接地设备自身的不可靠性，可能成为雷击事故产生的最主要原因之一。同时，影响变电站接地网、装置的因素也表现出多样化的特点，具体可从以下几个方面认知。
首先，变电站防雷接地设计方面，严重忽视了变电站地网电位的均衡性考虑。在变电站接地系统设计过程中，重点需要考虑的是如何才能有效的将接地电阻降下来，最大限度的减轻或避免接地电压、以及跨步电压等对人身造成的伤害。从实践来看，由于变电站地网电流密度存在着分布不均、变电站所在地点电阻率不等以及设备地线过长等问题，因此在地网中还存在着一些局部电位差问题。通过均衡实验发现，变电站接地故障位置的电位通常比地网边缘电位要高一些。近年来，随着电网系统的容量不断增大，变电站故障电流也随之增大，这将导致故障位置、主地网电位差增高，严重时可能会达到数千伏。该种现象的存在，可能会对直流系统、二次回路等产生非常严重的危害。
其次，变电站接地装置施工建设过程中，可能会出现机械性的损伤问题，或者因电气设备出现断开现象而导致设备难以正常运行，加之防腐措施不到位，或者因没有采取及时有效的防腐措施而导致主网受到严重的腐蚀，最终导致其分割和断裂。同时，变电站施工过程中，可能存在着施工质量不合格问题，比如接地装置敷设过程中的回填、埋设作业不到位，垂直接地体间距太小以及搭接面积明显不足等问题，都可能导致变电站遭遇雷击事故。
最后，变电站防雷接地体连接存在着问题，实行串接、或者经设备进行过渡连接，或者存在着的故障电流难以正常通过等问题。对于独立的避雷针而言，由于设计集中接地设备、主网以及独立避雷针网之间的安全距离明显不足，而可能会导致雷击事故。此外，中性点位置的引下线出现了不可靠接地问题，比如很多的110kV变电站中性点位置接地引下线均接在了一个点上，或者彼此距离太近。此时，如果连接线位置发生了雷击故障问题，则变电站设备将会出现失地运行现象。
3变电站防雷接地设计原则和接地方法
基于以上对当前变电站防雷接地设计中存在着的主要问题及其成因分析，笔者认为实践中若想有效避免或减少雷击事件对变电站及电网系统产生的影响，应当坚持合理的接地设计原则和正确的接地方式和方法。
3.1变电站风雷接地设计原则
变电站风雷接地设计过程中，应当尽可能的考虑到防止转移电位引发的危害问题，应当及时采取有效的隔离防范措施；同时，还要充分考虑短路现象发生时的非周期性影响等问题。接地网电位出现明显升高时，要确保避雷器不能产生动作，而是应当采取有效的均压措施和方法，对接触电位差、以及跨步电位差要求进行计算，待施工完成后应当对其进行准确的测量、并在此基础上绘制出准确的电位分布曲线图。变电站防雷接地网设计过程中，应当尽可能的采用建筑地基钢筋、金属接地物进行统一连接地操作，并将其作为接地网。同时，应当尽可能的以自然接地物作为基础，并且辅以人工接地体对其进行补充，以弥补其不足之处，而且要确保外形的闭合、或者呈环形状。在此过程中，还要采用有效的统一接地网模式，采用一点接地模式进行接地设计。
3.2变电站防雷接地方法
对于变电站而言，除设计独立的避雷针以外，整个变电站及电网系统的接地，比如工作、保护以及避雷器等接地，实际上共用主接地网。实践中，如果变电站极限入地电流非常大，则接地电阻很难满足计算值，此时接地设备在跨步电势、以及接触电势等不超过允许范围要求时，变电站的实际接地电阻应当严格按照设计要求布设。接地网接地电阻满足要求以后，在变电站道路、地面位置进行高阻处理，敷设适当的沥青底、或者碎石垫层，对混凝土地面进行硬化操作，可有效满足接触电势、以及跨步电压防雷之要求。
据调查显示，当前国内变电站接地网采用的多是常规性的水平、垂直接地有机结合的复合型地网，而且接地网设在变电站之中。当变电站所在区域的土壤电阻率偏高时，采用常规性的水平与垂直接地有机结合的方式，接地电阻有可能会难以满足实际要求，此时应充分考虑如果采用电解接地极以及填埋降阻剂等方式来实现降阻之目的。比如，采用降阻剂降租过程中，于水平接地网上有效的填埋适量的降阻剂，并在站内加打适量的10～30m左右的深井接地极，在其内部填上适量的降阻剂；在此过程中，深井的数量应当视实际情况具体确定，其主要优点在于接地网施工完成后，应用性能会非常的安全可靠。实践中，变电站所处位置的土壤电阻率非常高时，如果利用钢材布设复合地网的实际接地电阻仍不达标，则建议采用铜导体进行接地施工，虽然造价会高一些，但是在防雷害方面比较安全可靠。实践中可以看到，为有效防范变电站遭受雷电的袭击，目前常用的两种方法是等电位连接和联合接地。对于等电位联结而言，其主要是指将变电站中的全部非带电金属导电物体连接在一起，将其有效的引向接地体；对于联合接地而言，即变配电站统一采用了接地体，接地电阻值根据不同接地系统最小要求设计，以此来有效减少雷电的袭击和伤害。当变电站采用统一接地体以后，防雷接地不再单独的对接地体进行设计，表面来看好像非常的不安全，实际上是有科学根据的。比如，某次雷电发生时所产生的电流幅值是50kA，此时采用的是联合接地，则阻值为4Ω，而且对地电压应当在200kV作用。等电位联结后， 变电站中的非带电金属导电物体对地电位同时升高200kV，各电源中性点会同时接在一个接地体之上，此时对地电位统一升高200kV。由此可见，彼此之间仍或保持原电位差不变，因没有新电位差产生，所以也不会有静电感应过电压、电磁感应过电压产生。
结语
变电站作为整个电网系统的枢纽，一旦遭到雷击，则后果不堪设想。因此，实践中应当加强思想重视和防雷接地设计创新，只有这样才能确保变电站运行的安全可靠性。
参考文献
[1]李卫红.变电站防雷接地工程质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2011 （36） .
第9篇：变电站防雷范文
论文关键词：变电站防雷；二次系统；防雷保护；技术措施
一、前言
随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，变电站二次设备遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。
二、变电站二次系统的结构特点
变电站二次系统，是指变电站的内保护设备、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。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、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。
由于二次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，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。
三、雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式
雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害是多途径的，一般来说，有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。
（一）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。
（二）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象—静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。
（三）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。
（四）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。
（五）反击：在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。
四、变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析
弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。
（一）接地与均压
接地是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的一个措施，所有雷击电流均可以通过接地网引入大地，可靠的接地可以有效的避免电涌电压对二次设备造成危害。防雷规范对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。
接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脉冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。
（二）屏蔽
屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。
一般来说，为减少外界雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。
（三）分流与隔离
分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。要经常性对接地引下线及地网进行测量和检查。
对于不同接地网之间的通信线宜采取防止高、低电位反击的隔离措施，如光电隔离、变压器隔离等。在电力调度通信综合楼内，需另设接地网的特殊设备，其接地网与大楼主接地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，可用地电位均衡器或220V低压氧化锌避雷器（箱），通流容量应大于10kA，残压不超过1.5kV。以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。
（四）限幅
在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度内。并且，各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。
电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。对于变电站站用低压电源线路或220V直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。
对于装置之间到通信管理机485通信控制线、到调度及后台通信控制线、载波高频通信电缆、电话线等信号线路防雷采用全面拦截原则，分别采用控制信号防雷器、过电压保护器等相应的防雷设备。当信号线路感应到过电压产生过电流时通过信号浪涌保护器将电流泄放到大地，从而达到保护后端设备的目的。
