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致設備損壞。由于直擊雷放電的能量通過電磁感應和靜電感應方式向四周輻射，會出現(xiàn)導致設備過電壓放電。顯然，這種雷危害是大面積的，變電站二次設備損壞多數(shù)都是由此情況產(chǎn)生，特別是自動化設備對雷電等電磁脈沖和過電壓過電流的耐受能力很低，就會在設備的絕緣薄弱處造成擊穿。而且電力系統(tǒng)針對自動化設備防雷工作滯后，這些設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)控而導致事故擴大。
2、雷擊的侵入途徑
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，是導致變電站自動化設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，且高壓避雷器等設備技術上局限性，雖然絕大部分的雷電能量都能在到達自動化設備之前得以消除。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饋電出線，加到采用220V交流電源的自動化設備上。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方式在二次電纜上感應出很高的感應電壓，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備進行反擊，并首先在較弱的自動化設備一端放電，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，減少雷擊對設備的危害。
3、自動化設備對雷擊的防護措施
應該說，變電站傳統(tǒng)防雷措施對高壓電氣設備的防護是有效的，但對電子設備特別是綜合自動化設備的防護并不充分。為了適應自動化變電站的發(fā)展要求，必須在傳統(tǒng)防雷措施基礎上，進一步進行有針對性的防護，使變電站綜合自動化設備得到有效的保護。
3.1、在自動化設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，因此這是自動化設備防止雷電損壞的一道重要防線。在站用變低壓側至交流配電屏的三根相線進線側安裝具有相對地、中性線對地保護模式的第一級（開關型）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備的供電。其主要作用是防感應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)開關量的輸入主要是斷路器、隔離開關的輔助觸點等。這些斷路器和隔離開關都處于室外，如果與自動化設備直接相連，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。開關量輸入回路前及信號變換部分應考慮采用隔離器，開關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)設計時進行考慮，或在設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，特別是減少設備中各點的瞬時電位差，減低了遠動設備瞬時電位升高。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備造成干擾，設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自動化線纜而造成設備損壞，另外對已投入運行的自動化屏柜，在自動化設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備損壞的故障率大大降低。
4、結束語
雷電對自動化設備的干擾，己嚴重的影響了調度自動化系統(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，從而為自動化設備可靠運行起到了良好的保障作用。
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