1、雷電的危害
出現(xiàn)雷擊時，雷電流會沿變電站的接地網(wǎng)散流，支線上的雷電流和各點電位差異很大，連接在不同等電位地網(wǎng)上的自動化設(shè)備，如果其間有電信號聯(lián)系，那么超過其容許承受能力的地電位差將導(dǎo)致設(shè)備損壞。由于直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射，會出現(xiàn)導(dǎo)致設(shè)備過電壓放電。顯然，這種雷危害是大面積的，變電站二次設(shè)備損壞多數(shù)都是由此情況產(chǎn)生，特別是自動化設(shè)備對雷電等電磁脈沖和過電壓過電流的耐受能力很低，就會在設(shè)備的絕緣薄弱處造成擊穿。而且電力系統(tǒng)針對自動化設(shè)備防雷工作滯后，這些設(shè)備遭受雷擊損壞極高，后果也越來越嚴重。近年來在電力系統(tǒng)中多次發(fā)生因雷電造成綜合自動化設(shè)備損環(huán)，使測控裝置誤動、拒動，或使遠動工作站“罷工”，更嚴重的將失去對無人值班站的監(jiān)控而導(dǎo)致事故擴大。
2、雷擊的侵入途徑
架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站，是導(dǎo)致變電站自動化設(shè)備遭受雷害的主要原因，雷電波通常是通過變電站鄰近的10kV線路侵入10kV母線，再經(jīng)過10kV站用電變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合闖入交流屏饋電出線。途中經(jīng)過了10kV線路避雷器、母線避雷器和站用變避雷器3級削峰，再經(jīng)過站用變低壓出線的平波作用 電壓幅值有所下降。但由于雷電波的電壓、能量極高，且高壓避雷器等設(shè)備技術(shù)上局限性，雖然絕大部分的雷電能量都能在到達自動化設(shè)備之前得以消除。但雷電波仍可能以幅值相對很高，作用時間很短的低能量尖峰脈沖的形式，通過站用變壓器低壓側(cè)饋電出線，加到采用220V交流電源的自動化設(shè)備上。此外，雷云在變電站附近活動時,雷云所帶強電場會以靜電感應(yīng)方式在二次電纜上感應(yīng)出很高的感應(yīng)電壓，當局部電位升高超過一定數(shù)值，嚴重得將向二次電纜兩端的設(shè)備進行反擊，并首先在較弱的自動化設(shè)備一端放電，這種放電干擾所帶來的后果一般情況下會使裝置功能紊亂，嚴重將會損壞自動化系統(tǒng)的元器件。還有一種情況，就是感應(yīng)雷電波通過測控裝置的信號采集電纜入侵，以很高的電壓直接加到遠動系統(tǒng)的信號采集模塊上，造成采集模塊燒壞。因而有必要采取防護措施，減少雷擊對設(shè)備的危害。
3、自動化設(shè)備對雷擊的防護措施
應(yīng)該說，變電站傳統(tǒng)防雷措施對高壓電氣設(shè)備的防護是有效的，但對電子設(shè)備特別是綜合自動化設(shè)備的防護并不充分。為了適應(yīng)自動化變電站的發(fā)展要求，必須在傳統(tǒng)防雷措施基礎(chǔ)上，進一步進行有針對性的防護，使變電站綜合自動化設(shè)備得到有效的保護。
3.1、在自動化設(shè)備供電電源安裝浪涌保護器（SPD）
電源回路是雷電流最容易進入的通道，因此這是自動化設(shè)備防止雷電損壞的一道重要防線。在站用變低壓側(cè)至交流配電屏的三根相線進線側(cè)安裝具有相對地、中性線對地保護模式的第一級（開關(guān)型）和第二級（限壓型）組合型交流電源SPD。此類防雷器耐受沖擊電流不小于20kA（10/350µs）。而在直流屏的直流母線輸出端安裝具有正極對地、負極對地保護模式的標稱放電電流不小于10kA（8/20µs）的直流SPD。SPD能在最短時間釋放電路上因感應(yīng)雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量到接地網(wǎng)上，從而保護電路上的設(shè)備。其工作原理如下：在正常情況下，防雷器處于高阻狀態(tài)，當電源由于雷擊或開關(guān)操作出現(xiàn)瞬時脈沖電壓時 防雷器立即在納秒級時間內(nèi)導(dǎo)通，將該脈沖電壓短路到大地泄放，從而保護連接與電源上的設(shè)備。但該脈沖電壓流過防雷器后，防雷器又變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，從而不影響自動化設(shè)備的供電。其主要作用是防感應(yīng)雷過電壓和防雷電波的入侵。
3.2、對自動化信號采集回路進行隔離
變電站自動化系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要是斷路器、隔離開關(guān)的輔助觸點等。這些斷路器和隔離開關(guān)都處于室外，如果與自動化設(shè)備直接相連，在雷擊時必然會引起強的電磁涌流干擾。因此，要通過光耦合隔離或繼電器隔離才能取得比較好的效果。開關(guān)量輸入回路前及信號變換部分應(yīng)考慮采用隔離器，開關(guān)量輸入信號送給測控裝置之前必須進行隔離處理，可采用光電隔離器，這樣可有效防止感應(yīng)電壓對測控裝置的直接損壞。此方式在綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計時進行考慮，或在設(shè)備訂購時要求廠家加裝隔離裝置的方式比較可行。
3.3、對自動化設(shè)備接地系統(tǒng)進行改進
在變電站中一次系統(tǒng)接地是防雷和保證安全（系統(tǒng)中性點接地）為目的，但它對自動化系統(tǒng)的防雷也有重要的影響。如果接地合適可以減少站內(nèi)的高頻瞬時電壓幅值，特別是減少設(shè)備中各點的瞬時電位差，減低了遠動設(shè)備瞬時電位升高。改進的方法是在變電站主控室電纜溝敷設(shè)不小于100mm2的銅排并延伸至接地網(wǎng)連接；自動化屏柜內(nèi)設(shè)置專用的接地銅排，其截面不得小于100mm2，且屏內(nèi)的接地銅排就近用不小于100mm2銅導(dǎo)線接到二次接地銅排上；各種防雷器的接地線就近引接至屏內(nèi)的接地銅排。這一措施這對自動化設(shè)備的限制瞬態(tài)過電壓很有好處，實施以來效果令人滿意。
3.4、對自動化設(shè)備進行屏蔽
變電站自動化裝置所采集的模擬量，大多數(shù)來自一次系統(tǒng)的電壓互感器和電流互感器，它們均處于強電回路中，直接輸入到自動化系統(tǒng)，在雷電時很容易對自動化設(shè)備造成干擾，設(shè)計時要考慮到采用屏蔽電纜，在工程實施中所用的線纜必須有隔離層和屏蔽層，在屏蔽層安全接地，而且屏蔽層是在兩端接地，有其他剩余纜芯時，不要出現(xiàn)兩端接地情況，這樣可起電場屏蔽作用，防止雷電電磁脈沖感應(yīng)自動化線纜而造成設(shè)備損壞，另外對已投入運行的自動化屏柜，在自動化設(shè)備的金屬外殼可靠接地，屏（柜）的門等活動部分與屏（柜）體進行良好連接。采用上述幾種措施后，取得良好的效果，因雷擊造成自動化設(shè)備損壞的故障率大大降低。
4、結(jié)束語
雷電對自動化設(shè)備的干擾，己嚴重的影響了調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全運行，曾經(jīng)產(chǎn)生了一些嚴重的事故，因而要對處于弱電的自動化系統(tǒng)的防雷給于高度的重視，搞清雷電的“來龍去脈”，然后采取切實可行的防范的措施，將雷害事故和干擾減少到最低程度，從而為自動化設(shè)備可靠運行起到了良好的保障作用。
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