1、引言： 隨著電力設(shè)備自動(dòng)化改造的深入，綜合自動(dòng)化變電站的不斷增多，雷電對(duì)變電站二次系統(tǒng)設(shè)備的危害越發(fā)突出，2004年九江地區(qū)妙智變電站二次設(shè)備多次遭受雷擊，造成二次系統(tǒng)設(shè)備的繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文針對(duì)九江地區(qū)妙智變電站的二次設(shè)備的實(shí)際情況，通過(guò)分析雷電波入侵途徑的分析，結(jié)合當(dāng)今防雷的新技術(shù)，探討變電站二次系統(tǒng)的防雷措施。

         2、雷電危害及雷電入侵變電站建筑物內(nèi)弱點(diǎn)設(shè)備途徑分析
         2.1雷電的危害
         雷電從形式上可分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是雷云之間或雷云對(duì)地面上某一點(diǎn)（如樹(shù)木、建筑物等）直接放電，感應(yīng)雷是雷云放電時(shí),在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，其中對(duì)地雷擊由于距雷擊點(diǎn)較近,產(chǎn)生的感應(yīng)浪涌電壓較大,作用半徑也大,作用范圍內(nèi)的電子設(shè)備均是破壞對(duì)象。雷擊對(duì)電力系統(tǒng)的危害是非常巨大的，直擊雷可以造成線(xiàn)路跳閘、開(kāi)發(fā)、TV、TA及其它一次設(shè)備故障、爆炸。感應(yīng)雷主要危害變電站的通信、調(diào)度、載波、繼保系統(tǒng)及監(jiān)控設(shè)備。這些設(shè)備對(duì)雷電等電磁脈沖和過(guò)電壓過(guò)電流的耐受能力很低，而且由于電力系統(tǒng)二次防雷工作滯后，這些設(shè)備遭受雷擊損壞*，后果也越來(lái)越嚴(yán)重。

        2.2雷電入侵變電站建筑物內(nèi)設(shè)備的途徑分析
        變電站內(nèi)建筑物一般不超過(guò)3層，屬二類(lèi)防雷建筑物，但由于變電站設(shè)備處在一個(gè)強(qiáng)電和弱電系統(tǒng)形成的錯(cuò)綜復(fù)雜的電磁環(huán)境中，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作切換，雷電閃擊，一次設(shè)備短路接地，二次回路切換，人員及鄰近物體的靜電放電和無(wú)線(xiàn)電輻射等產(chǎn)生的電磁干擾可能通過(guò)各種耦合進(jìn)入二次系統(tǒng)形成浪涌和過(guò)電壓。其中雷擊在線(xiàn)路上引起的上萬(wàn)伏的過(guò)電壓、過(guò)電流及*的交變電磁場(chǎng)是損壞建筑物內(nèi)設(shè)備的主要原因，雷電入侵建筑物內(nèi)設(shè)備的途徑有配電線(xiàn)路、通信線(xiàn)路、雷擊電磁場(chǎng)、地反擊等四種途徑，具體分析如下：

        2.2.1配電線(xiàn)路引入的雷電過(guò)電壓
　     雷電波通常是通過(guò)變電站臨近的線(xiàn)路侵入母線(xiàn)，再經(jīng)過(guò)變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，進(jìn)入低壓出線(xiàn)， 途中經(jīng)過(guò)了線(xiàn)路避雷器，母線(xiàn)避雷器等多級(jí)削峰，再經(jīng)過(guò)變壓器低壓出線(xiàn)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(jīng)過(guò)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(duì)很高且作用時(shí)間很短的低能量尖峰脈沖的形式通過(guò)變壓器的低壓出線(xiàn)，加到變電站內(nèi)所有的380 V交流回路中。

         220V等直流線(xiàn)路因進(jìn)出高壓場(chǎng)等原因也是引入雷電的主要線(xiàn)路。

         2.2.2通信線(xiàn)路引入雷擊
        通信線(xiàn)路（通信線(xiàn)路一般包括一般有載波線(xiàn)、線(xiàn)、控制線(xiàn)等）由于變電站的通信電纜出線(xiàn)較長(zhǎng)，感應(yīng)雷電通過(guò)遠(yuǎn)控系統(tǒng)電纜及信號(hào)電纜侵入,以很高的電壓直接加在二次設(shè)備上,該過(guò)電壓輕則使設(shè)備加速老化，重則直接將設(shè)備損壞。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講，RS485、RJ45網(wǎng)線(xiàn)、GPS及微波載波等饋線(xiàn)等都是引入雷電的通信線(xiàn)路。大部分通信線(xiàn)路主要是在室內(nèi)被其他線(xiàn)路上的過(guò)電壓感應(yīng)。

         2.2.3、雷電電磁場(chǎng)
　    上述兩條途徑是有型的看到的途徑，而電磁場(chǎng)是空間傳播的看不到的東西，這里的雷電電磁場(chǎng)是指雷擊引起的室內(nèi)的電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)使室內(nèi)的線(xiàn)路感應(yīng)到過(guò)電壓，該過(guò)電壓直接傳到設(shè)備，該電磁場(chǎng)也可使設(shè)備內(nèi)的PCB板上的線(xiàn)路或器件感應(yīng)到過(guò)電壓，使設(shè)備損壞。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)備（包括設(shè)備近距離的連接線(xiàn)）處在2.4GS的電磁場(chǎng)中時(shí)設(shè)備會(huì)*性損壞，設(shè)備（包括設(shè)備的近距離連接線(xiàn)）處在0.07GS的電磁場(chǎng)中時(shí)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。說(shuō)到底，雷電電磁場(chǎng)的危害zui終還是使設(shè)備及線(xiàn)路感應(yīng)到過(guò)電壓。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講，電力建筑物內(nèi)的鋼筋（當(dāng)作引下線(xiàn)用）、變電站布線(xiàn)層內(nèi)進(jìn)出高壓場(chǎng)地的各種線(xiàn)路都是雷電電磁場(chǎng)的產(chǎn)生源。

        2.24、地反擊
         當(dāng)變電站或線(xiàn)路遭受雷擊后， 雷電流會(huì)經(jīng)避雷裝置流人接地網(wǎng)，如果接地網(wǎng)的接地電阻偏大或接地網(wǎng)的均壓效果不好時(shí)，在強(qiáng)大的雷電流作用下，會(huì)使接地網(wǎng)的局部電位顯著抬高，并由此導(dǎo)致電地位對(duì)設(shè)備反擊而損壞設(shè)備。

        從安全及運(yùn)行穩(wěn)定等角度來(lái)考慮，電氣設(shè)備必須接地，如果雷擊時(shí)，設(shè)備的接地線(xiàn)路為高電位，而設(shè)備的某處因某種原因?yàn)榈碗娢?，則地線(xiàn)對(duì)設(shè)備上該點(diǎn)的電位差全部由設(shè)備承受，這實(shí)際上是地線(xiàn)對(duì)設(shè)備某點(diǎn)的過(guò)電壓，該過(guò)電壓也是輕則使設(shè)備加速老化，重則直接將設(shè)備損壞。這里必須說(shuō)明的是，地反擊是設(shè)備接地線(xiàn)路對(duì)設(shè)備某點(diǎn)的電位差，如果，設(shè)備不存在低電位點(diǎn)則不存在電位差，單是地線(xiàn)高電位只能說(shuō)是“水漲船高”，沒(méi)有電位差也就沒(méi)有過(guò)電壓（在電磁學(xué)里，電位差稱(chēng)電壓），當(dāng)然設(shè)備也就不會(huì)損壞。單獨(dú)的一臺(tái)設(shè)備與外部沒(méi)有任何導(dǎo)體連接時(shí)為高阻狀態(tài)，此時(shí)，設(shè)備接地線(xiàn)為高電位，也不會(huì)存在電位差。一般來(lái)講設(shè)備接地線(xiàn)高電位對(duì)設(shè)備外接的配電線(xiàn)路、通信線(xiàn)等有電位差。說(shuō)到底，地反擊實(shí)際上是地線(xiàn)與電源等線(xiàn)路之間產(chǎn)生了過(guò)電壓。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講，因采用共用接地方式，不存在地與地之間反擊，但地線(xiàn)對(duì)電源線(xiàn)、通信線(xiàn)之間是存在反擊的,這也相當(dāng)于電源與通信線(xiàn)引入雷電。

        三、九江妙智變電站主控室防雷現(xiàn)狀
        江西省九江地區(qū)年平均雷暴日為39.9～64.2d，屬多雷區(qū)，其雷電防護(hù)按照B級(jí)防護(hù)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

         3.2.1直擊雷防護(hù)現(xiàn)狀

①接閃器：整個(gè)變電站四個(gè)角設(shè)有四枝避雷針，主控室的樓體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝有避雷帶、避雷網(wǎng)做接閃器，符合GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求。
②引下線(xiàn)：變電站主控室采用樓體的主體鋼筋作為引下線(xiàn)，符合符合GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求。
③接地網(wǎng)：變電站主控室的的接地阻值在0.3 左右，符合GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求。

         3.2.1感應(yīng)雷防護(hù)現(xiàn)狀
         我們從這幾方面對(duì)某變進(jìn)行了詳細(xì)的勘測(cè)，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，弱電系統(tǒng)均無(wú)防感應(yīng)雷措施，具體分析如下：
        ①配電系統(tǒng)：電力線(xiàn)是雷電進(jìn)入電子設(shè)備的主要途徑，變電站站內(nèi)用電進(jìn)入主控室和載波機(jī)房的配電系統(tǒng)必須采取安全、可靠的防雷保護(hù)措施，在九江妙智變電站站內(nèi)總交流配電屏、直流總饋電柜、站內(nèi)后臺(tái)機(jī)的UPS配電都沒(méi)有安裝電源浪涌保護(hù)器，只有在通信機(jī)房?jī)?nèi)的—48V直流電源前廠家配了德國(guó)DEHN直流48V的保護(hù)器。

        ②通信系統(tǒng)：通信信號(hào)線(xiàn)是與外界實(shí)現(xiàn)通信的主要途徑，這些與外的通信線(xiàn)路與機(jī)房的終端設(shè)備相接，如果是架空敷設(shè)的，剛遭受雷擊的概率非常大。變電站主控室的通信系統(tǒng)主要有：載波線(xiàn)、GPS天饋線(xiàn)、RS485信號(hào)控制線(xiàn)、RS232信號(hào)控制線(xiàn)、CAN網(wǎng)電纜連接到10KV饋線(xiàn)測(cè)控、RS422連接到后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)電纜、撥號(hào)音頻與MODEM相連接線(xiàn)，以上的連接電纜會(huì)受其它線(xiàn)路相互感應(yīng)的影響，較易感應(yīng)到電流，感應(yīng)雷電的幾率較大，沒(méi)有安全、有效的防雷保護(hù)措施。

        ③交流采樣、開(kāi)關(guān)量回路：TV和TA二次線(xiàn)從戶(hù)外高電壓場(chǎng)引入到主控室的各種二次設(shè)備，沒(méi)有防雷保護(hù)措施，極易從一次系統(tǒng)感應(yīng)雷擊。還有開(kāi)關(guān)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量經(jīng)直流220V或48V引入到保護(hù)裝置和監(jiān)控后臺(tái)機(jī)，提供開(kāi)關(guān)，刀閘等開(kāi)關(guān)量給保護(hù)裝置和監(jiān)控及五防使用，該引線(xiàn)較就易感應(yīng)到雷電流，感應(yīng)雷電的幾率較大，無(wú)有效的防雷保護(hù)措施。
④地電位反擊：妙智變電站主建筑采用共地方式，不存在地與地之間的反擊而損壞弱電設(shè)備。