變電站防雷精選(九篇)
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第1篇：變電站防雷范文
一、雷電的危害
雷電的破壞主要是十幾甚至幾十萬伏的高壓沖擊波毀壞電氣設備的絕緣，高壓沖擊波還可能與附近的金屬通道之間發生放電，產生弧光，巨大的雷電流通過導體，在極短的時間內轉換成大量的熱能，會造成金屬融化、飛濺而引起火災。雷電流通過被擊物體時，在被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹，縫隙中的水分也劇烈蒸發為氣體，使被擊物損壞或爆炸。
二、架空線路上會產生的靜電感應過電壓
當雷云出現在架空線路的上空時，線路導線由于靜電感應而積累大量被束縛的異性電荷。在雷云對其他地方放電后，線路導線上的束縛電荷被釋放，形成了向導線兩端流動的電荷，從而產生很高的感應過電壓，其值可達幾萬伏到幾十萬伏，會對供電系統造成極大的危害。
根據多年的運行經驗，變電站發生直擊雷雷害事故的概率不大，而感應雷電波沿線路侵入變電站造成變電設備事故的概率較高，這是由于感應雷過電壓是由于雷云放電引起的電磁場的劇烈變化，電磁耦合而產生的，大氣過電壓對電力系統設備是有極大危害的，必須加以預防，感應雷過電壓一般不會超過500kV，因此主要對35kV及以下等級的電力設備的絕緣有威脅。對于直擊雷的防護，電氣設備主要采用避雷針或避雷線保護比較成熟完善，但是，防止直擊雷的措施，不能防止沿線路傳入變電站的感應雷電侵入波對電氣設備的危害。一般來講，地處多雷區的電氣設備，即使防雷措施均滿足現有規程要求，也不能有效避免感應雷過電壓的有害事故。現場經驗表明：常規的防雷技術不能滿足現場防感應雷過電壓需要，感應雷過電壓造成的設備事故比較頻繁，輕則開關爆炸、母線短路接地，嚴重的會使變壓器繞組發生變形、損壞，嚴重威脅電網的安全運行。近幾年我公司將線路絕緣子更換成復合絕緣子后，變電站中各種電氣設備的絕緣水平與同級線路相比低了很多，在雷雨季節，沿線路傳到變電站的高幅值感應雷電波極大的威脅著變電站設備的運行安全，如不進行有效保護，將會使電氣設備遭受破壞。近十年，由于直擊雷造成多次設備擊穿線路絕緣子導致停電的事故，經過深入研究探索綜合防雷技術，現場陸續采取了一些針對本地實際情況的防雷措施，使電氣設備因雷擊造成的事故率大大降低，防雷效果比較理想，但感應雷過電壓造成的雷擊設備事故仍時有發生。
三、變電站雷害案例
多年來，變電站的雷害問題一直困擾著電網的安全運行。實踐證明，我公司四座處于多雷區的110kV變電站發生雷害的機率較高，給安全生產埋下嚴重隱患。
例1：110kV天門變電站屬于平涼地區較多雷區，變電站內有主變兩臺，一臺為2004年投運，另一臺為1994年投運，站內避雷器動作次數較什字變少，但每年雷擊事故仍時有發生，2006年7月份，由于雷擊在35kV天崆線的線路上，雷電波沿此輸電線路侵入變電站內35kVⅠ段母線所帶的天崆線甲刀閘，發生了天崆線真空開關及甲刀閘支持瓷瓶擊穿造成母線停電的事故，當時由于設計原因，此線路沒有安裝線路避雷器，35kVⅠ段母線避雷器為運行了15年的閥式避雷器，對變電站的所有接地網接地電阻進行測試，發現距離故障點最近的變電站西南角的獨立避雷針其接地電阻為12.6Ω，超出規程要求的最大值10Ω，沒有起到對設備的保護作用。
另外我公司所轄線路發生雷擊輸電線路造成接地故障的案例比較多，大多數發生在線路上沒有安裝線路避雷器的2008年以前。
四、變電站設備補充防雷措施
根據變電站應降低地網接地電阻、限壓、引雷、改變運行方式等常規防雷措施為指導思想，進行綜合防雷研究，采取以下措施將大大的減少變電站的雷擊事故：
1）對易遭雷擊的線路桿塔進行接地網改造，使接地電阻完全符合相關規定，并安裝適當數量的避雷針。
2）35kV熱備用斷路器在雷雨季節完全處于冷備用狀態。
3）在35kV出線高壓套管與出線開關間加裝優良的裝氧化鋅避雷器。
4）所有35kV出線第一基桿塔上安裝氧化鋅避雷器。
5）將變電站內所有運行多年的性能較差的閥式避雷器更換成相應電壓等級的性能優良的氧化鋅避雷器。
如果變電站采用避雷效果優良的多針頭避雷針則將使避雷針的保護范圍增大，保護的可靠性更加提高。
五、補充防雷措施效果
1）本地區處于雷區的110kV變的35kV線路，采取接地網改造、安裝避雷器等防雷措施后，7年來，再未發生過1次雷擊跳閘事故。
2）110kV天門變電站天崆線：安裝了避雷器、對變電站接地網進行改造試驗合格、桿塔接地網進行改造并試驗合格，并在站內出線處加裝性能優良的氧化鋅避雷器，以上措施實施后，變電站內35kV母線避雷器動作次數大大減少，據統計總共動作11次，平均每年動作1次，斷路器等電氣設備再沒有發生過擊穿或爆炸事故，全站設備至今一直安全運行。
第2篇：變電站防雷范文
【關鍵詞】自動化設備；電源；抗干擾；防雷電；安全運行
220kVXXX變電站位于市郊區，地勢相對空曠，極易受雷擊，或雷擊時產生的電磁場影響二次設備運行。鑒于該地區自動化設備曾出現各種因雷擊造成的設備損壞：工作站電源、RS-232串口、總控單元及相關板件、網絡交換機等。實施自動化設備防雷方案，目的是要提高220kVXXX變電站自動化設備的安全運行條件和抗干擾能力，并將雷電危害減到最低程度。
1.防雷方案實施前變電站情況調查
220kVXXX變電站周圍為耕地和農田，變電站設施為當地最高的構筑物，渝水變電站主控樓是一棟三層高的框架式結構建筑，地勢較為空曠、屬孤立、曠野型建筑。
在高壓場內已安裝有避雷鐵塔，主控樓處于避雷針的保護范圍之內。針對渝水變電站與自動化設備相關的布線情況、現有防雷、接地措施進行了勘測，具體報告分析如下：
1.1 逆變電源屏
（1）有1組AC220V電源線路進線，由經電纜層從站用變1S屏引入，無任何的防電磁干擾措施；
（2）有1組DC220V直源線路進線，由經電纜層從1#直流饋電屏引入，無任何的防電磁干擾措施；
（3）屏內接地排與主控樓接地母排相連。
1.2 公用屏
（1）有2條以太網線，由經電纜層到網絡設備屏，無任何的防電磁干擾措施；
（2）有1條232/9通訊線，由經電纜層到遠動屏，無任何的防電磁干擾措施；
（3）屏內接地排與主控樓接地母排相連。
1.3 網絡設備屏
（1）有4個24口的網絡交換機的以太網線，由經電纜層到其它屏，無任何的防電磁干擾措施；
（2）屏內接地排與主控樓接地母排相連。
1.4 UPS電源屏
（1）有1組AC220V電源線路進線，由經電纜層從站用變1S屏引入，無任何的防電磁干擾措施；
（2）有1組DC220V直源線路進線，由經電纜層從1#直流饋電屏引入，無任何的防電磁干擾措施；
（3）屏內接地排與主控樓接地母排相連。
1.5 遠動屏
（1）有1條GPS天線，由經電纜層到主控樓天面，無任何的防雷電侵入措施；
（2）有6條232/9通訊線，由經電纜層到外接設備屏，無任何的防電磁干擾措施；
（3）有2條調度通道線，由經電纜層到通信室，無任何的防電磁干擾措施；
（4）有4條2M口（BNC）通訊線，由經電纜層到通信室，無任何的防電磁干擾措施；
（5）屏內接地排與主控樓接地母排相連。
1.6 后臺
（1）后臺設備有1組AC220V電源進線，由經電纜層到UPS電源屏，無任何的防電磁干擾措施；
（2）1#監控主機有2條以太網線，由經電纜層到網絡設備屏，無任何的防電磁干擾措施；
（3）2#監控主機有2條以太網線，由經電纜層到網絡設備屏，無任何的防電磁干擾措施；
（4）工程師站主機有1條以太網線，由經電纜層到網絡設備屏，無任何的防電磁干擾措施；
（5）錄音系統主機有3條音頻電話線，由經電纜層到通信室，無任何的防電磁干擾措施；后臺設備沒有地線。
2.具體實施及作用
2.1 逆變電源屏
在單相交流電源輸入端，并聯安裝1臺單相電源防雷器VOLE220-50；在直流電源輸入端，并聯安裝1臺直流電源防雷器VOLE220DC-50；安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開，防止交流、直流線路在電纜層布線感應過電壓入侵逆變電源屏，作為逆變電源屏交流、直流線路的細保護措施。
2.2 公用屏
在2條以太網線上，分別串聯安裝信號防雷器VOLERJ45A。
在1條232/9線上，串聯安裝信號防雷器VOLERS232/9。防止以太網線路感應過電壓入侵公用屏。
2.3 網絡設備屏
在單相交流電源輸入端，并聯安裝1臺單相電源防雷器VOLE220-50，安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開。在4臺24口網絡交換機的以太網線上，分別安裝信號防雷器VOLERJ45/24。防止交流電源、以太網線路感應過電壓入侵網絡設備屏。
2.4 UPS屏
在單相交流電源輸入端，并聯安裝1臺單相電源防雷器VOLE220-50。安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開。在直流電源輸入端，并聯安裝1臺直流電源防雷器VOLE220DC-50。安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開。防止交流、直流線路在電纜層布線感應過電壓入侵逆變電源屏，作為UPS電源屏交流、直流線路的細保護措施。
2.5 遠動屏
在單相交流電源輸入端，并聯安裝1臺單相電源防雷器VOLE220-50。安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開。在直流電源輸入端，并聯安裝1臺直流電源防雷器VOLE220DC-50。安裝時在防雷器引線上串聯安裝C20/2P防雷空開。在6條232/9線上，分別串聯安裝信號防雷器VOLERS232/9。在4條2M口（BNC接口）線上，分別串聯安裝信號防雷器VOLE05BNC。在2組調度通道線上，分別串聯安裝信號防雷器VOLE RS485A。
在1條GPS天線上，串聯安裝信號防雷器VOLE B-L。防止單相交流、直流、RS232、2M口電纜、調度通道、GPS線路感應過電壓入侵逆遠動屏，損壞相應設備端口。
3.結束語
本方案通過對220KVXXX變電站自動化系統相關各個屏位及后臺監控主機的電源、信號采取防雷措施，將雷電危害減到最低程度，提高了變電站自動化設備的抗干擾能力，保證了變電站自動化設備的安全運行。
參考文獻
[1]建筑物電子信息系統防雷技術規范GB50343-2004[S].
第3篇：變電站防雷范文
關鍵詞：智能變電站 建筑物及設備 雷擊 防雷保護
中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0062-01
近年來，隨著我國電力事業的發展，對變電站智能化要求不斷提高。智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能，實現與相鄰變電站、電網調度等互動。
智能設備越是先進，芯片的集成度就越高，電路就越復雜，工作電壓越低，對環境穩定性的要求也越高。雷擊事件由于其極高的電壓幅值和不可預測性，極大地威脅智能變電站的運行安全。因此，在智能變電站中，為保護建筑物及設備安全，提高其供電可靠性，優化防雷保護設計方案，加強防雷保護安全措施，最大程度的減少雷擊事故的發生，有著極其重要的意義。
1 智能變電站雷擊危害
1.1 雷擊入侵途徑
智能變電站遭受雷擊的途徑：（1）是雷直擊于智能建筑物及設備上。（2）是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。（3）雷擊點與被保護智能建筑物及設備有一段距離，或雷擊中高壓線纜或其附近，或是云和云之間的放電。遠距離雷擊產生的電涌類似于電磁感應產生的電涌。
1.2 雷擊危害
智能變電站通信系統、自動化系統、監控系統、計算機信息網絡系統、繼電保護系統等大量采用CMOS電路和CPU單元的智能電子設備。當雷擊建筑物、附近大地、交流供電線路或雷云空中放電形成過電壓過電流，侵入智能設備。由于高度集成化的智能設備其瞬間過電壓承受能力弱，極易遭受雷電過電壓、操作過電壓或電磁干擾的損壞，容易造成智能設備故障，繼電保護發生誤動、拒動的事故，嚴重威脅電網的安全運行。
2 智能變電站防雷保護分析
根據整個智能變電站的周圍環境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途，采取相應的防雷保護措施，對處在不同區域的電氣設備接地進行等電位連接，使得電氣設備達到統一的防雷效果。
2.1 雷電防護分區
將需要保護的空間劃分為不同的防雷區，是為了規定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴重程度和等電位連接點的位置。各雷電防護區定義見表1。
2.2 雷電電磁脈沖防護等級分析
綜合分析智能變電站雷電磁脈沖防護等級，考慮以下幾個因素：（1）根據智能設備抗干擾強度等特點要求。（2）根據智能變電站電壓等級要求。（3）根據智能變電站所處地區、當地氣象條件、建筑物高度要求。（4）對智能設備安全度的要求。（5）對智能設備風險評估計算結果分析。根據以上條件，確定智能變電站雷電磁脈沖防護等級，從而采取相應的技術措施。
3 智能變電站防雷保護措施
智能變電站防雷保護措施應根據現場常見的雷擊形式、頻率、強度以及被保護設施的重要性、特點，安裝適宜的保護裝置。
3.1 直擊雷防護
避雷針和避雷線是防范直擊雷的主要設備，由接閃器、引下線和接地體組成。采用避雷針對智能變電站建筑物及高壓配電裝置進行直擊雷保護并采取措施防止反擊。
智能建筑物考慮采用避雷帶，在規定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并在整個屋面組成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的網格。引下線不少于兩根，其間距要滿足規程要求。
避雷器是為防止雷電波侵入，進行雷電過電壓保護的主要設備。通過掌握各類避雷器的保護原理和性能特點，從而可以根據具體的變電站條件、防護設備的類型、目的、要求，進行合理的選擇。
3.2 接地系統
接地是防雷保護很重要的環節。變電站接地系統的合理與否，是直接關系到人身和設備安全的重要問題。不管是直擊雷、感應雷或其它形式的雷，采用何種類型的防雷設備，都要求將雷電流盡快通過接地裝置導入大地。變電站接地包含工作接地、保護接地、雷電保護接地。
智能變電站接觸電勢與跨步電壓均不能超過允許值。為防止轉移電位引起的危害，對可能將接地網的高電位引向站外或將低電位引向站內的設施，應采取隔離措施：對外的通信設備、引向站外的所用電設備加隔離變壓器；通向站外的管道采用絕緣段等。
智能建筑物采用鍍鋅扁鋼接地。接地主網考慮到接地系統長期安全可靠運行對接地材料的高要求，結合智能變電站地質探測結果腐蝕性的情況，對用材進行比較：鍍銅鋼網、鍍錫銅網、鍍鋅鋼網。
3.3 智能設備過電壓保護
對于智能系統，在電源線、信號線、接地線等過電壓可能侵入的所有端口，裝設必要的浪涌過電壓保護裝置，從而將侵入的過電壓箝制到設備耐壓允許水平。采用屏蔽電纜等阻擋并衰減施加在設備上的過電壓。
為了徹底消除雷電引起的毀壞性電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線、信號線、金屬管道等都要通過電涌保護器進行等電位連接。
4 結語
智能變電站的防雷保護，綜合運用直擊雷防護、接地系統、過電壓保護等各項技術措施，構成一個完整的防雷體系。通過全方位防護、綜合運用、層層設防，保證智能變電站的安全可靠運行。
參考文獻
第4篇：變電站防雷范文
關鍵詞：變電站；防雷接地裝置；危害；原則；系統；GIS變電站
中圖分類號：TM862文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2011）36－0054－02
雷擊是常見的自然災害之一，雷擊所產生的影響會使變電站的電氣設備絕緣性降低，設備不能正常運行，嚴重影響著變電站運行的安全可靠性。因此，對于變電站來說，防雷是一項重大的任務。
1雷電對變電站的危害
由于天氣的變化在很大程度上影響著電網的安全運行，因此電氣設備的絕緣保護是供電系統在額定電壓之下正常運行的重要保證。
雷擊就是常見的自然災害之一，由于雷擊所產生的電壓會使供配電系統中某些部分的電壓超過正常數值，因此電網系統防止雷電危害顯得尤為重要。通常情況下變電所雷擊有兩種：一是直擊雷；二是感應雷。兩者的特點具體如下：
1.1直擊雷
雷云直接擊中電力裝置時，形成強大的雷電流，雷電流在電力裝置上產生較高的電壓，雷電流通過物體時，將產生有破壞作用的熱效應和機械效應。
1.2感應雷
雷擊防雷系統時所產生的雷電放電及電磁脈沖，以及雷電過壓通過金屬管道、電纜會對變電站控制室內各種弱電設備產生嚴重的電磁干擾，從而影響整個系統的正常運行。
大量的研究表明，當變電站防雷系統落雷時，將產生以下危害：①由于雷電流泄入大地要通過變電站內接地網（主要靠集中接地裝置），因此會在地網上產生一定的沖擊電位。這將可能導致一些部位產生反擊現象，甚至局部放電，從而導致電氣設備絕緣性降低；②由于雷擊產生的電流在經避雷接地引下線入地時，將在周圍空間產生強大的暫態電磁場，從而在變電站的通訊設備、測量保護設備、電纜電線設備等部件上產生暫態電壓，導致這些設備不能正常運行。
2變電站防雷的原則
針對雷擊的形成特點，目前在進行防雷設計時，最基本的辦法是從外部保護、內部保護及過電壓保護三個方面進行防護。
2.1外部防雷
即避雷針或避雷帶、避雷網引下線和接地系統構成外部防雷系統，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散，從而保護建筑物，避免因雷擊而導致火災事故及危及人身安全的其他事故發生。
2.2內部防雷
遭受直擊雷的金屬體（包括接閃器、接地引下線和接地體），在接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓，這電壓對與大地連接的其他金屬物品發生的放電就叫反擊。因此，內部防雷就是阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓波。這需要做好等電位連接，通過過電壓保護器對電源線、信號線、金屬管道等進行等電位連接，預防雷擊事故發生。
2.3接地裝置
接地是避雷技術的重要環節，不管是直擊雷還是感應雷防護，都要通過接地裝置導入大地，接地裝置的作用是把雷電流對接閃器閃擊的電荷泄入大地，使其與大地的異種電荷相中和。因此，有良好的接地是防雷的最重要的環節之一。
總之，在防雷實踐中以上三道防線缺一不可。實踐中需要從防直擊雷、防感應雷電波侵入、防雷電電磁感應等方面進行系統分析，在設計防雷時，要從單純的避雷針引雷入地的無源保護轉變為有源和無源防護結合的三維防護。
3GIS變電站防雷系統設計
直擊雷、側擊雷、感應雷防護三部分（主要是從其對雷電不同危害形式的防護功能上來加以區分）組成了現代GIS變電站綜合防雷系統。從防雷工程應用的實踐來看，為了實現對不同雷害的防護，防雷設施必須采取接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術措施，從而構成一套完善的防雷系統。當前的GIS變電站防雷主要采用接地體、引下線、避雷網格、避雷帶、均壓環、等電位、避雷器等技術手段，進行防雷設計和應用。一般來說，從GIS變電站防雷設計到施工分為兩個階段。
第一設計施工階段：為了使建筑物本身避免雷電損害，并降低弱雷擊時對建筑物產生的電磁效應，需要將GIS變電站建筑工程的土建部分和直（側）擊雷防護設施同步進行施工。同時，也為做好變電站內部設備的感應雷防護奠定了基礎。
第二設計施工階段：基于第一階段對GIS變電站本身的防雷設計和施工，需對GIS變電站內部的電氣設備進行防雷設計，如開關柜、電容器等，也就是建筑物防雷設施的感應雷防護部分，這是GIS變電站防雷設計和施工的第二階段，它需要與變電站工程設備的安裝同步進行。針對這一特點，在安裝保護、通信設備等抗干擾（或過電壓）能力較低的電子設備前，需要對設備安裝所在建筑物的直擊雷防護設施的情況進行詳細的了解。具體來說，應包括接閃器、網格、防雷接地體的形式及工頻電阻值、動力進線形式、高低壓避雷器安裝、等電位連接、引下線分布等方面。此外，對于較高層建筑還需要對均壓環和玻璃幕墻接地的形式及過渡電阻值等基本設計參數有詳細的了解，從而正確地設計機房的位置、纜線的分布、接地系統的形式和限壓分流等技術方案。只有做到具體情況具體分析，才能有效地發揮防雷設施的作用，避免設計施工的盲目性。
4GIS變電站防雷接地實例
現以110 kV XXGIS變電站防雷接地設計為例進行詳細說明。
4.1變電站概況
變電站為一幢四層配電裝置樓，框架結構，所有電氣裝置全部為戶內布置。三臺主變呈一字排列，相互之間用防火墻隔開，全密封布置。與主變相連的建筑物是四層建筑。一層為：備品間、電纜層。二層所布置的設備房間有：電容器室、10 kV配電間，備品備件間。三層布置有：110 kV GIS室、電氣二次設備室、電容器室、接地變室。四層布置有：通信室、蓄電池室。
4.2變電站接地部分
該變電站地址情況較好。室外接地體采用復合接地網添加降阻劑降低接地電阻即可。室內接地體為建筑物基礎梁上的上下兩層主筋，通常焊接成閉合的基礎接地網，接地體縱橫交接處應可靠焊接，其經過樁柱基礎時與其兩條主筋焊接。二樓高壓室、電容器室周圍各預埋一圈環行接地扁鋼，環行接地扁鋼與主地網連接，接地母線離地面高度300 mm，采用暗敷方式。室內所有金屬構件與此環行扁鋼連接。所有電纜吊架用鍍鋅扁鋼可靠連接，并與電纜溝的接地扁鋼連接。三樓設有三個閉合小母線，GIS室、二次設備室、電容器及接地變室各一個。設備接地引線采用鍍鋅扁鋼與接地小母線焊接。四樓通信室、蓄電池室各設有一圈接地小母線。
4.3變電站防雷部分
引下線：混凝土構造柱內二主筋通常焊接為防雷引下線（根據規程要求引下線應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其間距不應大于25 m），其下端與地網焊接，上端伸出天面與屋面避雷帶焊接，要求各引下線在經過每層縱橫量及樓板時與梁或板內主筋焊接。避雷帶：屋面避雷帶采用φ16鍍鋅圓鋼，沿屋脊、屋檐、墻上方敷設并焊接成閉合通路，并在屋頂組成20 cm×20 cm或24 cm×16 cm的網格，作為屋面避雷帶。為防止雷電波侵入，凡進入建筑物的各種金屬管道及電纜的金屬外皮等均應在進出處與接地裝置焊接，為防止過電壓侵入低壓線路，在進線總配電箱處設有SPD保護。
本工程總體原則是利用建筑物鋼筋混凝土中的結構鋼筋作為防雷網，將電氣部分接地和防雷接地連在一起，即采用共同接地方式。這樣就使建筑物內的鋼筋間構成一個法拉第籠，在此籠內的電氣設備和導體都與籠連接，就不會受到反擊。
5結束語
綜上所述，變電站應綜合考慮防雷工程的特點，結合整個變電站的周邊環境（如地理位置、土質條件等），以及產品設備的運行條件要求，采取相應的防雷保護方法和策略。本著因地制宜、不同情況區別對待的原則，對不同區域的設備系統進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及涌浪電壓保護裝置，從而實現不同層次的系統設備最大限度地達到統一的防雷目的。
參考文獻
1 胡繩剛.變電站防雷淺析［J］.農村電工，2010（10）
2 孫志文、趙一帆.變電站防雷措施分析［J］.中國科技博覽，2010（12）
The Exploration of Substation Lightning Protection Measures
Liu Zeyuan
第5篇：變電站防雷范文
關鍵詞:雷電危害;二次防雷保護;變電站;二次系統
中圖分類號:TM866文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)22-0124-02
0引言
近年來隨著現代電子技術的不斷發展,微機保護和自動化設備在電力系統中得到大量的應用,調度通訊、網絡等信息設備越來越多,規模越來越大,一方面自動化系統、計算機網絡、通訊系統等設備核心元件耐過電流、耐雷電壓的水平越來越低,敏感性提高;另一方面由于信號來源路徑增多,系統較以前更易遭受雷電波侵入,致使雷電災害頻繁發生,影響信息系統正常運行,特別是雷電多發區,輕者導致設備損壞、性能下降,重者造成系統癱瘓。在這種環境下,更凸顯出變電站二次設備雷擊防護工作的必要性和重要性,筆者在文中探討雷擊入侵變電站二次系統的主要途徑以及相應的防范措施,這對提高電力系統的自動化水平,提高運行安全、可靠性起了很大的作用。微機保護及監控系統與過去傳統的保護和控制裝置相比,是一次技術上的革命,這些以微電子技術為基礎的設備因其集成度高、工作電壓低,其耐過壓、過電流和抗雷電電磁脈沖的能力差,在變電站復雜的電磁環境下,易遭受雷電的危害。相對于二次系統的快速發展,二次系統的的雷擊防護工作還有很多需要完善的地方。
1雷電危害的初步認識
根據大量科學測試可知,地球上空存在一個帶正電的電離層,與大地之間形成一個已充電的電容器,場強為上正下負。當地面含水蒸汽的空氣受到地面烘烤受熱上升,或者溫暖潮濕的空氣與冷空氣相遇而被墊高都會產生向上的氣流。上升氣流溫度逐漸下降形成水成物(雨滴、冰雹),并由于地球靜電場的作用而被極化,負電荷在上,正電荷在下,它們受重力作用落下與云粒子發生碰撞,其結果是云粒子帶走了水成物前端的部分正電荷,從而使水成物帶上負電。持續碰撞的結果使帶正電的云粒子在云的上部,而帶負電荷的水成物在云的下部。
雷電是一種大氣物理現象,已被列入對人類社會危害極大的自然災害之一。現代雷電理論將雷擊分為三類:直擊雷擊、感應雷擊和球形雷。其中球形雷發生的幾率很小,而且目前對它也沒有統一的認識。
直擊雷是指雷云對大地上某一點發生的迅猛放電現象。直擊雷蘊含極大的能量,雷電流具有峰值高(kA級以上)、持續時間短(微秒級)的特點。直擊雷的主要破壞力在于電流特性,雷電產生強大的雷電流轉變成熱能,將物體損壞。
感應雷擊是指直接雷擊發生時由于電磁感應或靜電感應而產生的雷擊。感應雷擊沿導體傳播并將與導體相連的電器設備損壞。它的主要破壞對象是弱電子設備。
雷電流是一個非周期的瞬態電流,通常是很快上升到峰值,然后較為緩慢的下降。雷電流的波頭時間是指雷電流從零上升到峰值的時間,又稱為波前時間;波長時間是指從零上升到峰值,然后下降到峰值的一半的時間,又稱為半峰值時間。由于在雷電流波的起始和峰值處常常疊加有振蕩,很難確定其真實零點和到達峰值的時間,因此,常用視在波頭時間T1 和視在波長時間Tc來表示雷電流的上升時間和半峰值寬度,一般記為T1/T2。直擊雷電流模擬波形為10/350us波,感應雷電流模擬波形為8/20us波。
2雷擊過電壓入侵變電站二次系統的主要途徑
目前,電力系統一次設備防雷擊的手段是較為完善和有效的,如架空地線、線路避雷器、避雷針等,這些手段大大降低了一次設備遭受雷擊的損壞率。但是,相對于一次系統來說,二次系統的防雷措施還有待進一步完善。雷擊入侵變電站二次系統主要有如下途徑:
2.1配電線路
對于配電線路引入的雷電過電壓雷電波通常是通過變電站臨近的線路侵入母線,再經過變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合,進入低壓出線,途中經過了線路避雷器,母線避雷器等多級削峰,再經過變壓器低壓出線的平波作用,電壓幅值大為下降。但由于雷電波的波峰幅值和能量很大,雖然雷電波在經過上述避雷器后,大部分能量得以消除,但仍有部分雷電波以幅值相對很高且作用時間很短的低能量尖峰脈沖的形式通過變壓器的低壓出線,加到變電站內所有的380V交流回路中。
220V等直流線路因進出高壓場等原因也是引入雷電的主要線路。
2.2通信線路引入雷擊
目前,變電站二次系統采用了多種多樣的通信線路進行同一系統內設備與設備之間、系統與系統之間的連接。導體型通信線路感應到雷電后,雷擊過電壓直接傳到設備,該過電壓輕則使設備加速老化,重則直接將設備損壞。對于電力系統來講,電話音頻與MODEM 連接線、RS485、RJ45網線、FDK/CAN現場總線、LON WORKs、GPS及微波載波等饋線等都是引入雷電的通信線路。因目前遠距離多采用光纖傳輸,所以以上大部分通信線路主要是在室內被其他線路上的過電壓感應。
2.3雷電電磁場
上述兩條途徑是有形的看得到的途徑,而電磁場是空間傳播的看不到的東西,這里的雷電電磁場是指雷擊引起的室內的電磁場,主要集中在電纜溝、布線層及電纜井內。該電磁場使室內的線路感應到過電壓,該過電壓直接傳到設備,進出高壓場地的各種線路(如交流采樣、開關量回路等)都是雷電電磁場的產生源。
2.4地電位反擊
對于電力系統來講,因采用共用接地方式,不存在地與地之間反擊,但地電位因雷擊抬高時使得設備接地線對設備其他外接線之間可能產生能損壞設備的電位差。
3變電站二次系統防雷措施
針對雷擊過電壓入侵變電站二次系統的主要途徑,采取相應的防雷措施。均壓、分流、屏蔽、接地是防雷保護中最重要的四個因素。雷電防護系統由三部分組成,各部分都有其重要作用,不存在替代性。其中:外部防護由接閃器、引下線、接地體組成,可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放;過渡防護由合理的屏蔽、接地、布線組成,可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應;內部防護由均壓等電位連接、過電壓保護組成,可均衡系統電位,限制過電壓幅值。
電力系統目前對于外部防護有較為完善和有效的手段,對于避雷器等的布設、安裝均有相應的標準,變電站接地電阻要求小于0.5Ω或1.0Ω;關于過渡防護,采用屏蔽電纜,金屬機柜屏蔽等措施,屏蔽電纜要求兩端接地。我們認為目前變電站二次系統防雷工作應主要采取如下措施。
3.1電源部分
對電源系統回路進行過電壓分級保護。在總交流配電屏、直流總饋電柜、各小室交(直流)分屏、二次設備屏、監控系統逆變電源屏、通信電源屏等各級配電線路進線處加裝相應等級浪涌保護器SPD(Surge Protective Devices)。在站用變低壓總配電入口處,應在兩根母線上各加裝一只B級三相電源避雷器;在各小室交(直流)分屏進線處加裝C級電源避雷器,依次,根據防護等級,在其它屏柜加裝相應SPD。室外電源線路應套金屬管屏蔽或采用鎧裝電纜,金屬管及電纜鎧裝層兩端必須良好接地。
3.2通信部分
遠動通道接口處應按通道類型加裝相應防雷器;保護小室內變電站二次設備間主要采用以太網、RS485、RS422、RS232、FDK/CAN、LONWORK等方式通信,應在通信口兩端分別安裝相應的信號防雷器,防止感應過電壓擊毀通信端口或引起設備集成電路芯片損壞;對于GPS 時鐘系統,在天饋線路進入同步裝置前應串聯安裝高頻饋線防雷器,以防其從戶外引入雷擊過電壓進入設備,對設備構成危害;對于目前仍采用電話線遠傳信息的電能量計量系統,應在Modem 電話線接口處加裝信號避雷器。對于遠距離傳輸用的光纖,雖然其本身是非金屬介質的,不會引入雷電流,但是光纖的加強筋(鎧裝層)卻有可能引入雷電流,因此需要將光纖的金屬加強筋(鎧裝層)在進入機房時作良好的接地。
3.3信號部分
從高壓場進入保護室的電纜非常多(交流采樣,開關量回路等),是否每條線都需要加裝SPD保護?這一部分是目前存在爭論的地方。現在所采取的主要措施是隔離和屏蔽。變電站二次設備采集的模擬量,必須經過設置在自動化系統各種交流回路中的隔離變壓器或電容進行隔離,而且對隔離變壓器的一次與二次之間必須有隔離層和屏蔽層,屏蔽層必須安全接地。自動化系統的開關量輸入和輸出回路,采取光耦合隔離或繼電器隔離。另外,對于測控裝置,應將裝置電源與遙信電源分開。
第6篇：變電站防雷范文
關鍵詞：變電站；二次系統；防雷技術。
中圖分類號： TM63 文獻標識碼： A
引言
隨著人們對電力需求的增加，確保電壓輸出質量對于電力企業來說具有重要的意義，如果系統中無功不足或者無功分布不合理，會影響電壓的質量，同時也對電網輸送電能的質量有所影響。二次系統主要通過其自身的優勢，實現電力系統的可靠、穩定運行，同時可以節約能源以及保護電力系統的安全運行。
一、雷電對變電站的危害
雷電具有極大的破壞性，其電壓高達數百萬伏，瞬間電流可高達數十萬安培。雷電對變電站的危害性主要表現在以下幾個方面：
1）、雷電的機械效應；擊毀電氣設備、桿塔和建筑，威脅人身安全。
2）、雷電的熱效應：燒斷導線，燒毀電氣設備。
3）、雷電的電磁效應：產生過電壓、擊穿絕緣，甚至引發火災和爆炸。
4）、雷電的閃絡放電：燒壞絕緣子、斷路器跳閘、線路停電或引起火災。
二、雷電的相關參數
（一）、占電流的幅值
雷電流的幅值Im這是一個隨機的變量，大多是與氣象和自然條件有關，需通過很多的實測數據才能估算出它的分布規律。DL/T-1997建議雷電流幅值的概率計算的公式為：
Log=-Im/88
式中：Im--雷電流幅值；
P--超過雷電流幅值Im的概率。
相關測試還表明，雷電流幅值受土壤電阻率和海拔高度的影響并不是很大。
（二）、地面落雷所占的密度
地面落雷密度通常指的是單位面積的地面在一年之間所發生地閃的次數。雷暴日和雷暴小時只能反映出當地雷電活動的頻度，根本就無法及時地反映出云對地放電，還是云間的放電，大多云間放電是多于云對地放電的，從而對輸電線路造成危害的是云對地放電，同時也被稱為地面落雷。用γ（次/k)來表示落雷密度，也就是雷暴日內每平方公里的落雷數量。國外一般取γ在0.1和0.2間，我國一般都是取0.07。
（三）、雷暴日和雷暴小時
在架設輸電線路的時候，如果所在地區的雷電活動比較多，那么我們就需要進行相應的防雷設計，在防雷設計時需要充分的考慮當地的雷電活動等的情況，可以用雷暴日或雷暴小時來表示當地的雷電活動的頻度。雷暴日是指在一年之中有雷電的天數總和，而雷暴小時則指的是在一年之間有雷電的小時總和，雷暴日或雷暴小時因為年際變化比較大，所以一般是用某地多年的平均值來表示。
三、雷擊的途徑
（一）、信號線引入雷電
變電站內的自動化系統需要與外界進行聯系時，會通過通信線路來進行，在變電站內的通信線路主要有載波線、RS232、RS485信號控制線、CAN網電纜連接到后臺監控主機、RS422連接到10kv饋線保護測控裝置、電話撥號音頻與MODEM相連接線等，通過這些信號線可以實現與外界的聯系，這些線由于需要與機房終端的設備相連，所以其出線都較長，同時在實際敷設工作中還往往以架空的線路較多，這樣就導致發生的雷擊的概率較大，當雷擊侵入到線路時，則會直接加諸在二次設備上，從而使二次設備的端口及芯片在雷擊作用下發生毀損。
（二）、電源線引入雷電
雷電可以通過電源線進入到自動化系統中，同時其在侵入時引發的瞬時高壓會使電源模塊無法正常工作，甚至導致模塊的損壞，或是燒毀元器件。
（三）、GPS饋線引入雷電
站內的時鐘同步GPS系統因為有饋線與設備進行相互連接，所以其發生雷擊的概率較大，當雷擊發生時，瞬間的強電流會直接導致GPS系統的端口被損壞。
四、變電站防雷技術措施
變電站防雷分為一次系統防雷和二次系統防雷兩部分。一次系統防雷是我們常見的避雷針，避雷線，避雷器以及引下線和接地系統，本文不做重點介紹.。二次系統防雷主要是對二次設備中易受過電壓破壞的設備，如計算機、電話機、ups、數據線、通訊線及電子設備進行防雷措施，以便保護設備不受破壞。概括的說，變電站二次電子設備的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等電位連接和過電壓保護五種方法。
（一）、分流：利用避雷針、避雷帶和避雷網等將雷電流沿引下線安全地流入大地，并增加雷電接地引下線數，從而減小每根引下線通過的雷電流，其感應范圍也就相對較小。
（二）、接地：在變電站二次系統中，為保證其穩定可靠的工作、保護計算機網絡設備和人身安全，解決環境電磁干擾及靜電危害，需要一個良好的接地系統，良好的接地系統是防雷安全的重要保證之一，能有效地消除二次高壓反擊雷的產生，根據ICE標準接地電阻要求小于0.5歐。
（三）、屏蔽：計算機系統所有的金屬導線，包括電力電纜、通信電纜和信號線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，在機房建設中，利用建筑物鋼筋網和其他金屬材料，使機房形成一個屏蔽籠。
五、110KV變電站二次系統的優化
（一）、互感器的優化配置
采用電子式互感器進行配置，它具有體積小、自身重量較輕、具有很高的安全性，并且抗電磁干擾能力強以及無磁飽和等許多優勢。采用電子互感器后，能夠同時保護雙重化配置間隔。建立獨立繞組，具有雙重配置的效果，分別取兩套保護的合并單元采樣值，使兩套合并單元分別具有兩組單獨的電流、電壓互感器二次繞組。保護類裝置采用一個二次繞組，測量和計量共用一個二次繞組。取消主變壓器高、中壓側套管電流互感器。優化后的互感器具有以下優點：（1）可以減少110kV互感器繞組數量，減小互感器的大小和制造材料，降低成本，對增強變電站的使用壽命具有重要意義。（2）同單元格的合并和降低二次線圈，可以減少電纜的使用率以及纜芯的用量，提高了經濟效益，降低了投資成本，對企業發展具有重要的意義。
（二）、電源的防護優化
因綜合自動化裝置的電源均取自變電站內10kv/380V所內變壓器，且經驗證明變電站內60%的累積事故均為電源系統防雷措施不完善造成的，故對綜合自動化裝置的防雷，電源系統防護應放于首位。
逐級電源保護：由于自動監控系統的控制電源及采集機構的需要，必須將交流電轉換成直流電，因此直流電源的安全穩定是控制及采集機構安全穩定的基礎，為防止雷電電磁脈沖對直流電源造成損害，我們在整流電源側以及各控制裝置及采集機構前加安KJRA系列電源型電涌保護器，進而從根本上解決雷擊對直流系統的損害。通過逐級的防護，可以將雷電流最大限度的控制在自動化裝置允許的耐受范圍之內，以確保設備穩定運行。
（三）、溫度檢測系統的防護優化
變壓器作為變電站的核心設備，其他的設備都是為了保證變壓器得以穩定的運行，保證變電器穩定的運行是非常重要的，所以在很大一部分變電站二次綜合自動化系統中都加入了溫度檢測系統，從而實現對變壓器溫度的檢測工作，當變壓器溫度較高時，則溫度控制器、降溫風扇和警玲組成的報警回路則會接通，從而實現對變壓器進行自動降溫和報警，一旦發生雷擊時，則會在回路中產生非常高的感應電壓，從而使回路中的設備受到損壞，因此為了有效的保護回路中的裝置，則應在溫度傳感器和溫度控制器處安裝電涌保護器，從而實現對裝置的保護作用，使變壓器得以正常的運行。
（四）、定期的進行設備清理工作
在檢修過程中我們經常會發現輸電線路在遭受雷擊之后，防雷接地裝置會造成電力的耗損增大，而且還會在一定程度上，無故增加了輸電線路的運行成本。所以要定期的清掃絕緣套管、斷路器、變壓器、線路等，這樣就能夠有效地保證了防雷接地裝置的正常運行，從而促進了輸電線路的順利工作。
結束語
變電站防雷工程是一個復雜的系統工程，要保證變電站電力系統安全、穩定、可靠運行不僅在要做好設計階段的工作，而且在變電站投運后也要做好防雷系統的檢測、維護工作。
參考文獻
[1] 彭勇.110kV變電站二次系統設計[J].動力與電氣工程.2009(02).
第7篇：變電站防雷范文
關鍵詞：變電站 避雷針 保護范圍
1 項目背景
鶴煤礦區有10個35kV級及以上變電站，主要擔負集團公司礦井、地面生產企業供電任務。變電站是電力系統的樞紐，直接關系到煤礦電網的安全性、可靠性。
變電站內安置的變壓器、互感器、斷路器、母線等高壓電氣設備的匯集，使得變電站容易遭受雷擊。雷擊變電站一方面會引起大面積的停電事故，造成重大損失；另一方面，雷擊極易造成電氣設備的絕緣損壞，維修或更換設備的費用很高且用時較長，將造成更大的不良影響。因此，對變電站的防雷保護顯得非常重要。
鶴煤九礦變電站于2011年雷雨天氣密集的夏季發生一次雷擊事故，造成站內通訊管理機燒毀，導致鶴煤電調遠動系統不能對變電站進行實時采集、實時監控，電調無法實時掌握電網運行情況，給煤礦安全供電帶來巨大隱患。
經對九礦變電站實地考察和分析，并對站內現有避雷針保護范圍進行計算，發現6kV高壓室西南側不在聯合保護范圍內，是導致此次雷擊事故的主要原因。
2 避雷針防雷原理及保護范圍分析
2.1 避雷針防雷原理 避雷針由接閃器、引下線和接地裝置組成，它的保護原理為：避雷針能將被保護物上方的雷電吸引到自身，并通過引下線和接地裝置泄入大地，從而達到保護被保護物不受雷擊的作用。整個保護過程有兩個關鍵環節，一是高概率的接閃，二是迅速有效地泄入大地。避雷針正是利用高于被保護而產生的屏蔽和迎面先導放電，使得本區域內的雷擊能被避雷針吸引，而不至于擊于被保護物；避雷針自身良好的導電性，配以較小的接地電阻，使得雷電流安全泄入大地。
2.2 避雷針保護范圍分析 避雷針的保護范圍計算方法有多種，且計算結果均不能定量，這是因為避雷針的保護范圍受多種不可定量因素的影響。目前，我國現用的計算方法有兩種：對于建筑物，我國GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》規定，避雷針的保護范圍按滾球法計算；對于電力裝置，我國DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》規定，避雷針的保護范圍按折線法計算。故九礦變電站安裝避雷針應以折線法計算其保護范圍。用以上方法計算出的避雷針的保護范圍，并沒有考慮當雷電流沿避雷針泄入大地時對靠近避雷針的被保護物的反擊的可能性，也就是說，靠近避雷器的一定距離內，也不能算是避雷針的保護范圍。所以，避雷針的保護范圍就存在內、外兩個邊界，現分別予以說明。
2.2.1 避雷針保護范圍的外邊界 ①單支避雷針的保護范圍（圖1）：
a避雷針在地面上的保護半徑，應按下式計算：
r=1.5hP
式中：r——保護半徑，m；h——避雷針的高度，m； P——高度影響系數，h≤30m，P=1；30m120m時，取其等于120m。
b在被保護物高度hx水平面上的保護半徑應按下列方法確定：
當hx≥0.5h時，rx=（h-hx）P=haP
式中：rx——避雷針在hx水平面上的保護半徑，m； hx——被保護物的高度，m；ha——避雷針的有效高度，m。
當hx
②兩支等高避雷針的保護范圍（圖2）：
a兩針外側的保護范圍應按單支避雷針的計算方法確定。b兩針間的保護范圍應按通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣最低點O的圓弧確定，圓弧的半徑為R′O。O點為假想避雷針的頂點，其高度應按下式計算：
式中：h0——兩針間保護范圍上部邊緣最低點高度，m；D——兩避雷針間的距離，m。
兩針間hx水平面上保護范圍的一側最小寬度應按圖4確定。當bx>rx時，取bx=rx。求得bx后，可按圖3繪出兩針間的保護范圍。兩針間距離與針高之比D/h不宜大于5。
③多支等高避雷針的保護范圍（圖3）：
（a）三支等高避雷針在hx水平面上的保護范圍
（b）四支等高避雷針在hx水平面上的保護范圍
a三支等高避雷針所形成的三角形的外側保護范圍應分別按兩支等高避雷針的計算方法確定。如在三角形內被保護物最大高度hx水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍的一側最小寬度bx≥0時，則全部面積受到保護。b四支及以上等高避雷針所形成的四角形或多角形，可先將其分成兩個或數個三角形，然后分別按三支等高避雷針的方法計算。如各邊的保護范圍一側最小寬度bx≥0，則全部面積即受到保護。
2.2.2 避雷針保護范圍的內邊界 當雷電擊中避雷針后，有很大的雷電流通過避雷針流向大地，這個電流會在避雷針引下線上形成較大的電壓，如果被保護物距離避雷針過近，引下線上的電壓會擊穿與被保護物之間的空氣，造成二次反擊。我國電氣設計規定：①對于35kV及其以下變電站，因其絕緣水平低，必須裝設獨立的避雷針。②獨立避雷針與被保護物之間應有不小于5m的空氣距離。③獨立避雷針宜設獨立的接地裝置，與接地網間地中距離不小于3m。
3 方案分析
根據避雷針防雷原理及保護范圍分析，結合九礦變電站避雷針現狀及站內地形，設計新增1基避雷針，對站內電力設備進行全面保護。
①新立5#避雷針為18m水泥桿，接閃器高2m；桿立于變電站西南角圍墻東側，此處高于地面3m。
②主變構架高7.3m，其他構架及設備高均低于7.3m。
③避雷針實際全高為20m，按最高保護物高度7.3m，計算公式：rx=（1.5h-2hx）P，（P——高度影響系數1）得出：rx=（1.5*20-2*7.3）=15.4m。所以：整個6kV高壓室均在保護范圍內。
4 結束語
經過對九礦變電站防雷系統進行改造，將會對整個變電站的安全性起到關鍵性作用，給煤礦電網的安全性、可靠性提供了強大的保障。
但對于安裝避雷針而言，其僅僅是變電站直擊雷方面保護，多變性因素較多：①避雷針對雷電的攔截效應是受多種隨機性因素決定的，即使按相關方法正確安裝了避雷針的變電站，也有可能受到雷電的繞擊和反擊等事故；②避雷針的保護范圍是針對被保護物在此空間內受到雷電侵害的概率而言的，目前國際上運用的確定避雷針的保護范圍的計算方法，都是經驗公式，沒有絕對性。
參考文獻：
[1]張克超，常馨.35kV變電站智能防雷系統[J].中國個體防護裝備，2012（05）.
[2]張宇.變電站運行中的防雷改進措施研究[J].科技創新與應用，2013（04）.
第8篇：變電站防雷范文
關鍵詞：變電站；雷擊事故；防雷接地設計；研究
中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A
對于變電站來說，而且基于其自身特點的考慮，接地設計過程中主要包括工作、保護以及雷電保護等幾種接地類型。其中，工作接地就是電力系統中的相關電氣設備運行過程中，所需要的接地防護設計；對于保護接地設計而言，其主要是電氣設備金屬外殼、線路桿塔以及配電裝置構架等，因絕緣損壞一般會帶電，所以為有效防范危及人身財產安全而進行接地設計；對于雷電保護接地設計過程中，其主要是為雷電保護設備向大地有效泄放過電流、電壓而設計的接地。實踐中可以看到，變電站接地網安全與否，除對接地阻抗提出了較高的要求外，同時還對地網自身的結構、應用壽命以及接觸電位差和跨步電位差等提出了新的要求。變電站防雷接地設計，關系著整個電網系統的正常運行，同時也關系著人們的生產生活，因此加強對該問題的研究，具有非常重大的現實意義。
1變電站雷擊事件
近年來，隨著變電站及電網系統建設規模的不斷擴大，國內變電站數量不斷增多，實踐中會看到一些變電站遭雷擊事件。比如，2011年8月18日5時30分，110kV四川某變電站35kV線路因受雷擊線路造成保護裝置動作跳閘，同時跳閘的還有502、530開關，#547間隔內出現燒損現象。檢查#547開關柜后發現，斷路器燒毀嚴重，三相斷路器支柱絕緣子、絕緣拉桿均被燒黑，滅弧室上端接線處已被弧光燒融。 一次雷電襲擊事故中， 35kV的變電站避雷針遭直擊，該變電站中的全部變配電站綜合自動化，保護微機保護設備裝置電源板等，全部被雷電擊壞；此時，整個變電站系統處于無保護狀態。
事后調查發現，該變電站內的探照燈除少量安了附近的建筑結構上，其余多數均安在了設有避雷針的鐵塔結構之上。避雷針鐵塔上安裝的戶外照明探照燈電源，很容易導致戶內交流電源屏。當避雷針遭雷電直擊時，強大的雷電流會通過探照燈電源以及電纜，進而形成較強的電磁感應過電壓；這些電磁感應產生的電壓經過探照燈電源電纜等，直接進入到戶內的交流電源屏，同時變電站綜合 自動化裝置電源隨之引入到交流電源屏，進而導致變電站綜合自動化裝置電源置電源板完全受損。該起事故，造成了巨大的經濟損失，同時也影響用戶的生產生活。諸如此類的雷電事屢見不鮮，同時也為我們敲響了警鐘，要求在變電站防雷接地設計上多下功夫。
2變電站雷擊原因分析
基于以上分析，筆者認為各類型的防雷裝置均需可靠的接地措施才能充分發揮自身的作用和價值，因此接地設備自身的不可靠性，可能成為雷擊事故產生的最主要原因之一。同時，影響變電站接地網、裝置的因素也表現出多樣化的特點，具體可從以下幾個方面認知。
首先，變電站防雷接地設計方面，嚴重忽視了變電站地網電位的均衡性考慮。在變電站接地系統設計過程中，重點需要考慮的是如何才能有效的將接地電阻降下來，最大限度的減輕或避免接地電壓、以及跨步電壓等對人身造成的傷害。從實踐來看，由于變電站地網電流密度存在著分布不均、變電站所在地點電阻率不等以及設備地線過長等問題，因此在地網中還存在著一些局部電位差問題。通過均衡實驗發現，變電站接地故障位置的電位通常比地網邊緣電位要高一些。近年來，隨著電網系統的容量不斷增大，變電站故障電流也隨之增大，這將導致故障位置、主地網電位差增高，嚴重時可能會達到數千伏。該種現象的存在，可能會對直流系統、二次回路等產生非常嚴重的危害。
其次，變電站接地裝置施工建設過程中，可能會出現機械性的損傷問題，或者因電氣設備出現斷開現象而導致設備難以正常運行，加之防腐措施不到位，或者因沒有采取及時有效的防腐措施而導致主網受到嚴重的腐蝕，最終導致其分割和斷裂。同時，變電站施工過程中，可能存在著施工質量不合格問題，比如接地裝置敷設過程中的回填、埋設作業不到位，垂直接地體間距太小以及搭接面積明顯不足等問題，都可能導致變電站遭遇雷擊事故。
最后，變電站防雷接地體連接存在著問題，實行串接、或者經設備進行過渡連接，或者存在著的故障電流難以正常通過等問題。對于獨立的避雷針而言，由于設計集中接地設備、主網以及獨立避雷針網之間的安全距離明顯不足，而可能會導致雷擊事故。此外，中性點位置的引下線出現了不可靠接地問題，比如很多的110kV變電站中性點位置接地引下線均接在了一個點上，或者彼此距離太近。此時，如果連接線位置發生了雷擊故障問題，則變電站設備將會出現失地運行現象。
3變電站防雷接地設計原則和接地方法
基于以上對當前變電站防雷接地設計中存在著的主要問題及其成因分析，筆者認為實踐中若想有效避免或減少雷擊事件對變電站及電網系統產生的影響，應當堅持合理的接地設計原則和正確的接地方式和方法。
3.1變電站風雷接地設計原則
變電站風雷接地設計過程中，應當盡可能的考慮到防止轉移電位引發的危害問題，應當及時采取有效的隔離防范措施；同時，還要充分考慮短路現象發生時的非周期性影響等問題。接地網電位出現明顯升高時，要確保避雷器不能產生動作，而是應當采取有效的均壓措施和方法，對接觸電位差、以及跨步電位差要求進行計算，待施工完成后應當對其進行準確的測量、并在此基礎上繪制出準確的電位分布曲線圖。變電站防雷接地網設計過程中，應當盡可能的采用建筑地基鋼筋、金屬接地物進行統一連接地操作，并將其作為接地網。同時，應當盡可能的以自然接地物作為基礎，并且輔以人工接地體對其進行補充，以彌補其不足之處，而且要確保外形的閉合、或者呈環形狀。在此過程中，還要采用有效的統一接地網模式，采用一點接地模式進行接地設計。
3.2變電站防雷接地方法
對于變電站而言，除設計獨立的避雷針以外，整個變電站及電網系統的接地，比如工作、保護以及避雷器等接地，實際上共用主接地網。實踐中，如果變電站極限入地電流非常大，則接地電阻很難滿足計算值，此時接地設備在跨步電勢、以及接觸電勢等不超過允許范圍要求時，變電站的實際接地電阻應當嚴格按照設計要求布設。接地網接地電阻滿足要求以后，在變電站道路、地面位置進行高阻處理，敷設適當的瀝青底、或者碎石墊層，對混凝土地面進行硬化操作，可有效滿足接觸電勢、以及跨步電壓防雷之要求。
據調查顯示，當前國內變電站接地網采用的多是常規性的水平、垂直接地有機結合的復合型地網，而且接地網設在變電站之中。當變電站所在區域的土壤電阻率偏高時，采用常規性的水平與垂直接地有機結合的方式，接地電阻有可能會難以滿足實際要求，此時應充分考慮如果采用電解接地極以及填埋降阻劑等方式來實現降阻之目的。比如，采用降阻劑降租過程中，于水平接地網上有效的填埋適量的降阻劑，并在站內加打適量的10～30m左右的深井接地極，在其內部填上適量的降阻劑；在此過程中，深井的數量應當視實際情況具體確定，其主要優點在于接地網施工完成后，應用性能會非常的安全可靠。實踐中，變電站所處位置的土壤電阻率非常高時，如果利用鋼材布設復合地網的實際接地電阻仍不達標，則建議采用銅導體進行接地施工，雖然造價會高一些，但是在防雷害方面比較安全可靠。實踐中可以看到，為有效防范變電站遭受雷電的襲擊，目前常用的兩種方法是等電位連接和聯合接地。對于等電位聯結而言，其主要是指將變電站中的全部非帶電金屬導電物體連接在一起，將其有效的引向接地體；對于聯合接地而言，即變配電站統一采用了接地體，接地電阻值根據不同接地系統最小要求設計，以此來有效減少雷電的襲擊和傷害。當變電站采用統一接地體以后，防雷接地不再單獨的對接地體進行設計，表面來看好像非常的不安全，實際上是有科學根據的。比如，某次雷電發生時所產生的電流幅值是50kA，此時采用的是聯合接地，則阻值為4Ω，而且對地電壓應當在200kV作用。等電位聯結后， 變電站中的非帶電金屬導電物體對地電位同時升高200kV，各電源中性點會同時接在一個接地體之上，此時對地電位統一升高200kV。由此可見，彼此之間仍或保持原電位差不變，因沒有新電位差產生，所以也不會有靜電感應過電壓、電磁感應過電壓產生。
結語
變電站作為整個電網系統的樞紐，一旦遭到雷擊，則后果不堪設想。因此，實踐中應當加強思想重視和防雷接地設計創新，只有這樣才能確保變電站運行的安全可靠性。
參考文獻
[1]李衛紅.變電站防雷接地工程質量控制[J].城市建設理論研究（電子版），2011 （36） .
第9篇：變電站防雷范文
論文關鍵詞：變電站防雷；二次系統；防雷保護；技術措施
一、前言
隨著電力體制改革的推進，變電站數字化改造與建設也不斷深入發展，綜合自動化變電站的不斷增多，雷電對弱電設備的危害問題日益突顯出來。從國內有關報道和變電站運行的實際來看，變電站二次設備遭受到雷擊，造成設備損壞、通信中斷、系統退出等情況普遍存在。這不僅嚴重威脅電網的安全運行，而且給人們的生活帶來了諸多的不便。筆者結合工作實踐，針對變電站二次系統的特點，通過對雷電波危害的途徑分析，結合當今弱電防雷的一些技術和供電局變電站的情況，探討變電站二次系統防雷措施。
二、變電站二次系統的結構特點
變電站二次系統，是指變電站的內保護設備、自動化設備、通信系統、計算機網絡設備及監控系統、交直流電源系統等各種二次設備的總稱。二次系統集中了變電站自動化監控管理的重要設備，其具有微機監測、監控、保護、小電流接地選線、故障錄波、低頻減載、“四遙”遠傳等功能，在電力調度自動化領域起著舉足輕重的作用。
由于二次系統內部連接線路縱橫交錯，當雷擊附近大地、架空線路和雷雨云放電時直接形成的，或者由于靜電及電磁感應形成的沖擊過電壓，極易通過與之相連的電源線路、信號線路或接地系統，通過各種接口，以傳導、耦合、輻射等方式侵入自動化系統，從而可能造成危害系統正常工作甚至破壞系統的雷擊事故。
三、雷電放電對變電站二次系統的主要危害形式
雷電是自然界中強大的脈沖放電過程，雷電侵入地面建筑物或設備造成災害是多途徑的，一般來說，有直接雷擊、感應雷擊、電磁脈沖輻射、雷電過電壓的侵入、反擊等。
（一）直接雷擊：主要破壞力在于電流特性而不在于放電所產生的高電位，它所產生強大的雷電流轉變成熱能將物體損壞。
（二）感應雷擊：從雷云密布到發生閃電放電的整個過程中，雷電活動區幾乎同時出現兩種物理現象—靜電感應和電磁感應，這兩種現象可能造成稱之為感應雷擊的危害形式。
（三）電磁脈沖輻射：當閃電放電時，其電流是隨時間而非均勻變化，脈沖電流向外輻射電磁波，這種電磁脈沖輻射雖然隨著距離的增大而減小，但卻比較緩慢，閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬間電磁脈沖極其敏感的現代電子設備上，造成設備的損壞。
（四）雷電過電壓的侵入：直接雷擊或感應雷都可以使導線或金屬管道產生過電壓，這種過電壓沿導線或金屬管道從遠處雷區或防雷區域外傳來，侵入建筑物內部或設備內部。
（五）反擊：在雷暴活動區域內，當雷電閃擊到建筑物的接閃裝置上時，盡管接閃裝置的接地系統十分良好，其接地電阻也很小，但由于雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時也會使接地引下線和接地裝置的電位驟升到上百千伏。
四、變電站二次系統進行防雷保護的技術措施分析
弱電設備抗過電壓能力低，在雷雨季節極易受到雷電波的侵害，造成設備的損壞和誤動作。弱電設備的電源系統可能受到侵入過電壓和感應過電壓的危害，在實際運用中應加裝電源防雷保護器SPD進行多級保護，將過電壓降低到無危害的水平，對于引入控制室的信號線，網絡線和微波饋線，均應加裝信號防雷保護器，保證自動化系統、遠動設備及通信的正常工作。對于弱電設備的防雷保護，總體來說是一個綜合性的問題，長期的防雷實踐告訴我們，在防雷中從直擊雷防護到接地、均壓、屏蔽、限幅、分流、隔離等多個環節都要認真對待，才能確保設備的安全。
（一）接地與均壓
接地是提高二次設備防雷水平最直接、最有效的一個措施，所有雷擊電流均可以通過接地網引入大地，可靠的接地可以有效的避免電涌電壓對二次設備造成危害。防雷規范對不同接地網規定有不同的電阻值，在經濟合理的前提下，應盡可能降低接地電阻，能夠有效限制地電位的升高。
接地與均壓是相輔相成的，所謂均壓就是要在同一層面、同一房間內的四周設置一閉環的接地母線帶，在同一房間里的所有儀器、設備的殼體、電力電纜、信號電纜的外皮和金屬管道等應分別直接就近連接到接地母線上，并連接牢固，以保證各個接地點的等電位。雷電流的幅值非常大，陡度很高，其流過之處相對零電位的大地立即升至高電位，周圍尚處于大地零電位的物體會產生旁側閃絡放電。這種旁側閃絡不僅會導致裝有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放電過程所伴隨的脈沖電磁場會對室內電子設備造成感應電位，使其受到損害。完善的等電位可有效防止非等電位體間電位差造成事故。
（二）屏蔽
屏蔽指的是采用屏蔽電纜、各種人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽籠和各種可利用的自然屏蔽體來阻擋、衰減施加在電子設備上的電磁脈沖干擾，需強調的是屏蔽體外殼必須有效接地，進入屏蔽室的各種電源線、信號線都必須采取有效的電磁脈沖隔離和高頻電磁波濾波裝置過濾，否則一根來自干擾源環境中未經過濾波器或隔離的導線，都將使屏蔽籠失去屏蔽作用。
一般來說，為減少外界雷電電磁干擾，通信機房及通信調度綜合樓的建筑鋼筋、金屬地板構架等均應相互焊接，形成等電位法拉第籠。設備對屏蔽有較高要求時，機房六面應敷設金屬屏蔽網，將屏蔽網與機房內環行接地母線均勻多點相連。
（三）分流與隔離
分流的主要作用是把可能的直擊雷用接閃器經多根分散的接地引下線直接連到接地裝置，將雷電流分流散入地下，以免在每根接地引下線上流過過大的雷電流以及周圍產生的強大電磁場造成大的干擾。由接地引下線將直擊雷的雷電流有效引入地下，而非竄入弱電設備工作區域。需要強調的是，建筑物頂部各種裝置（如微波接收器等）的外殼都應與主接地引下線或接地帶呈放射性連接，且設備的外殼不應有串接之處，前者是避免雷電流在非接地引下線上產生強感應電位，而后者是避免雷電流串入設備后造成設備損壞，為保證散流效果，接地引下線要有足夠的面積，特別要防止接地引下線中途腐蝕斷裂或中途串有設備。要經常性對接地引下線及地網進行測量和檢查。
對于不同接地網之間的通信線宜采取防止高、低電位反擊的隔離措施，如光電隔離、變壓器隔離等。在電力調度通信綜合樓內，需另設接地網的特殊設備，其接地網與大樓主接地網之間可通過擊穿保險器或放電器連接，可用地電位均衡器或220V低壓氧化鋅避雷器（箱），通流容量應大于10kA，殘壓不超過1.5kV。以保證正常時隔離，雷擊時均衡電位。
（四）限幅
在過電壓可能侵入的所有端口，設置必要的保護裝置。在弱電系統的信號出入線上裝設多級防雷保護裝置，將侵入弱電系統的沖擊過電壓抑制在系統允許的程度內。并且，各種低壓防雷器但應遵循接線盡量短的原則，直接裝于被保護的電路點上。
電源線路侵入波過電壓可能是電源配電線路遭直擊雷，也可能是空間雷電電磁脈沖在電源配電線路上感應的過電壓。對于變電站站用低壓電源線路或220V直流電源線路侵入波過電壓應按照電源分級保護、逐級泄流原則，進行四級防雷保護設置，采用三相電源防雷箱、單相交直流防雷器、防雷插排等防護措施，在電源進入弱電設備前，全面限制電源線路侵入波過電壓。
對于裝置之間到通信管理機485通信控制線、到調度及后臺通信控制線、載波高頻通信電纜、電話線等信號線路防雷采用全面攔截原則，分別采用控制信號防雷器、過電壓保護器等相應的防雷設備。當信號線路感應到過電壓產生過電流時通過信號浪涌保護器將電流泄放到大地，從而達到保護后端設備的目的。
