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[摘 要]随着变电站综合自动化技术的发展，其在电力系统中的应用也越来越广泛。然而由于大量集成电路的使用，二次设备经常受到感应雷击而损坏的事故时有发生。为防止雷电入侵变电站二次设备，本文提出了相应的防雷保护措施，推出了可行的二次设备防雷方案，并取得良好的成效。
[关键词]变电站；防雷；二次设备；浪涌保护器；屏蔽
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0274-01
引言 随着变电站综合自动化技术的普及，我国电力行业的发展水平得到了很大的提高。但也由于大量集成电路在综合自动化设备中的使用，其抗雷击过电压的能力变得相对较弱，二次设备容易被雷击而损坏。据统计，近5年来的雷雨季节每年都会发生几起雷击损坏二次设备的事故，然后都得进行设备维修，耗费了大量的人力、物力和财力，因维修引致停电给人们的生活带来了很多不便，造成了极其不良的社会影响。因此必须研究相应的解决变电站二次设备防雷过电压保护技术措施，以确保变电站二次设备安全稳定运行。
一 变电站综合自动化系统的组成部分
变电站综合自动化系统，即变电站二次设备主要有以下几部分组成：交流站用电设备、直流站用电设备、继电保护设备、逆变电源设备、测控设备、通信设备和后台计算机等。这些设备主要通过控制电缆、通信线路等连接在一起，非常复杂，加大了防雷技术的难度。
二 雷电对变电站二次设备的影响
首先，雷电是一种非周期性的冲击波，其特点是波头部分上升比较快，然后缓慢下降。因为上升的坡度大，所以对变电站二次设备的危害比较大。其危害主要体现在两方面。
一是对元器件的损坏。由于电压过高，使器件内部过热或击穿半导体结，造成器件的永久性失效。频繁而较低的过电压冲击虽然在器件的耐压范围内，但会导致器件的老化，大大缩短器件的工作寿命。雷电引起的过电压有可能将电能转化为热能，烧坏导线和电路板，从而导致火灾的发生，造成不可挽回的损失。
二是破坏数据文件及设备误动作。主要表现在数据在储存和传输过程中受到干扰，从而丢失原有的数据，并导致网络不稳定。设备进行错误的操作，会导致死机，甚至有可能使系统瘫痪，从而影响工作的正常进行。
三 雷电入侵二次设备的主要途径
现在很多变电站内都安装有适量的避雷针，架空地线、避雷器等设备也已安装在变电站进出输电线路上，能够对一次设备进行很好的保护，防止雷电入侵，但相对于一次防雷设备来说，二次设备的防雷措施比较匮乏，亟需改善的地方还有很多。接下来将介绍一下雷电是如何入侵二次设备的，其入侵途径主要有以下几点。
1.交流站用电系统-
雷电时雷电波的波峰幅值比较高，能量比较强，即使变压器前端装有高压避雷器，也不能完全抑制一些过电压雷电。残余的过电压会通过变压器的低压电缆传输，在交流站用电屏内母线排处汇集、分配，然后传到交流站内用电回路中。
2.直流站用电系统
直流220V电压是变电站内二次设备最广泛使用的数值电压，通往室外开关场的控制信号回路能将二次设备和室外密切联系起来。因此在雷电的时候，室外的直流控制、信号回路可能会感应到电流，然后传送到室内的二次设备上。
3.变电站通信线路感应
变电站的二次设备都是由多种多样的通信线路相互交叉、互联的，将不同的二次设备也密切地联系在了一起，形成自动化网络，在雷击的时候相互感应的概率就比较大，即时感应的过电压不会很高，但也会损坏一些通信接口。
4.通过地电位反击
当雷电入侵变电站内部设备时，雷电流会经过避雷器、避雷针而流入接地网，当接地电阻偏大时，地电位也因此被抬高，使二次设备接地线和设备上其它外接线之间出现电位差，形成反击，从而导致对二次设备的损坏。
雷电主要通过交流回路、直流回路、通信回路、设备接地线等设备进行传输，从而损坏二次设备，因此应该从这几个方面入手来研究二次设备防雷的措施。
四 变电站二次设备防雷技术措施
1.加装防雷保护设备
使用安装SPD，SPD实际上是一种快速的电子开关，其作用表现在雷击的时候，其开关闭合，地线将电流引入地下，各级线路分布减少了电流的传导，将雷电流最大限度地限制在变电站二次设备所能承受的范围内，避免了事故的发生，保证了设备安全稳定的运行。
2.做好二次回路接地
将变电站内机柜、二次设备的金属外壳、安全保护接地、外层屏蔽线和SPD接线端等都连接起来，再连接等电位网，这样可以消除二次设备之间的电位差，很大程度上限制了過电压，防止了地电位反击现象的发生，对二次设备起到了很好的保护作用。
3.其它措施
对信号电缆、低压控制、通信线路均采取屏蔽形式，采取屏蔽措施虽然不能将雷电全部屏蔽，但也起到了一定的抗干扰作用。
五 配置变电站二次设备防雷方案
了解了变电站的地理环境、雷电入侵二次设备的主要途径以及二次设备防雷应采取的措施后，选择出了最佳的防雷方案，其方案如下：
1. 交流站用电屏：它是变电站唯一的交流总输入、输出设备，应在交流屏两路输入380V进线电源端安装SPD，对电源进线进行第一级保护，将雷击产生的巨大电流引入地下；在交流屏的两段母线处安装SPD，进行第二级保护，将第一级SPD没有放完的电流泄放入地。
2. 通信电源屏、直流屏、保护测控屏等以及各屏柜交、直流输入端均安装SPD，在直流站用电屏直流输出母线上再加装SPD，并联在直流线路上，将其作为第三级保护，来抑制电源线路上的感应过电压，还能将第二级未泄放完的雷电流泄入地下。
3. 逆变电源屏：为满足后台监控系统、计算机开票系统等的需要，必须将交流电转化成直流电来防止雷电流的影响。另外，在逆电源设备电源一侧加装SPD，作为第四级保护，将第三级未泄放完的电流泄放到地下。 4. 信号SPD：在站内各屏之间的通信线，把靠近要保护的设备端安装上SPD，在计算机后台机侧安装SPD。
5. 屏蔽：信号电缆、低压控制、通信线路处的电缆均改用屏蔽形式。
6. 等电位：将截面积不小于25平方毫米的连接导线将屏柜接地排串接后再连接地網，形成变电站内所有二次等电位体。
六 二次设备防雷技术发展环境及现状
1.变电站地理位置环境
众所周知，变电站大多分布在地理位置比较偏僻的环境中，周边没有多少高大的建筑物，而站内布满了高压电线及其他各种电力设施，比较容易遭受雷电袭击，更有一些变电站地处高雷区，遭受雷击比较频繁。
2.变电站内部设备防雷现状
一次设备防雷现状：在变电站安装适量的避雷针，将建筑物和一次设备很好的保护起来，能避免被雷电击中，这样的防护措施目前是比较完善的。
二次设备防雷现状：由于我国很多变电站都是在早期建立起来的，站内均没有安装SPD，虽然对低压控制、信号电缆、通信线路都采取了屏蔽措施而且比较完善，并且设备间的等电位连接也做到位了，但正因为没有安装SPD，缺少了SPD有效的保护，还是无法实现雷击发生瞬间的等电位保护。
变电站内主地网接地电阻值经测量均能满足要求后，自动化系统可以共用接地网和主接地网。但为了避免雷击时电流互串，损坏设备，而造成安全事故，还需要单独设置自动化系统防雷接地网。
结语
这些年来，变电站二次设备受到感应雷击而损坏的现象时有发生，给人们的生存环境带来了不小的安全隐患和经济损失。因此为了避免雷击损坏二次设备的事故的发生，节约设备的维修成本，保证供电的可靠性和安全性，确保电网安全稳定的运行，我们应提高防患于未然的思想意识，加大对防雷设施的投资力度，在事故发生之前就提起高度的重视，不要等事故发生了再追悔莫及。
参考文献
[1]杨柳萍.关于变电站二次设备综合防雷技术的探讨[J].广西电业，2014.
[2]温增飞.变电站二次系统防雷措施研究[J].中国科技纵横，2013.
[3]施荣卫.变电站自动化系统的设计及应用[J].西安石油大学，2008.
[4]刘向阳.变电站二次系统防雷设施现状及措施.[J].电源技术与应用，2012.
[关键词]变电站；防雷；二次设备；浪涌保护器；屏蔽
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0274-01
引言 随着变电站综合自动化技术的普及，我国电力行业的发展水平得到了很大的提高。但也由于大量集成电路在综合自动化设备中的使用，其抗雷击过电压的能力变得相对较弱，二次设备容易被雷击而损坏。据统计，近5年来的雷雨季节每年都会发生几起雷击损坏二次设备的事故，然后都得进行设备维修，耗费了大量的人力、物力和财力，因维修引致停电给人们的生活带来了很多不便，造成了极其不良的社会影响。因此必须研究相应的解决变电站二次设备防雷过电压保护技术措施，以确保变电站二次设备安全稳定运行。
一 变电站综合自动化系统的组成部分
变电站综合自动化系统，即变电站二次设备主要有以下几部分组成：交流站用电设备、直流站用电设备、继电保护设备、逆变电源设备、测控设备、通信设备和后台计算机等。这些设备主要通过控制电缆、通信线路等连接在一起，非常复杂，加大了防雷技术的难度。
二 雷电对变电站二次设备的影响
首先，雷电是一种非周期性的冲击波，其特点是波头部分上升比较快，然后缓慢下降。因为上升的坡度大，所以对变电站二次设备的危害比较大。其危害主要体现在两方面。
一是对元器件的损坏。由于电压过高，使器件内部过热或击穿半导体结，造成器件的永久性失效。频繁而较低的过电压冲击虽然在器件的耐压范围内，但会导致器件的老化，大大缩短器件的工作寿命。雷电引起的过电压有可能将电能转化为热能，烧坏导线和电路板，从而导致火灾的发生，造成不可挽回的损失。
二是破坏数据文件及设备误动作。主要表现在数据在储存和传输过程中受到干扰，从而丢失原有的数据，并导致网络不稳定。设备进行错误的操作，会导致死机，甚至有可能使系统瘫痪，从而影响工作的正常进行。
三 雷电入侵二次设备的主要途径
现在很多变电站内都安装有适量的避雷针，架空地线、避雷器等设备也已安装在变电站进出输电线路上，能够对一次设备进行很好的保护，防止雷电入侵，但相对于一次防雷设备来说，二次设备的防雷措施比较匮乏，亟需改善的地方还有很多。接下来将介绍一下雷电是如何入侵二次设备的，其入侵途径主要有以下几点。
1.交流站用电系统-
雷电时雷电波的波峰幅值比较高，能量比较强，即使变压器前端装有高压避雷器，也不能完全抑制一些过电压雷电。残余的过电压会通过变压器的低压电缆传输，在交流站用电屏内母线排处汇集、分配，然后传到交流站内用电回路中。
2.直流站用电系统
直流220V电压是变电站内二次设备最广泛使用的数值电压，通往室外开关场的控制信号回路能将二次设备和室外密切联系起来。因此在雷电的时候，室外的直流控制、信号回路可能会感应到电流，然后传送到室内的二次设备上。
3.变电站通信线路感应
变电站的二次设备都是由多种多样的通信线路相互交叉、互联的，将不同的二次设备也密切地联系在了一起，形成自动化网络，在雷击的时候相互感应的概率就比较大，即时感应的过电压不会很高，但也会损坏一些通信接口。
4.通过地电位反击
当雷电入侵变电站内部设备时，雷电流会经过避雷器、避雷针而流入接地网，当接地电阻偏大时，地电位也因此被抬高，使二次设备接地线和设备上其它外接线之间出现电位差，形成反击，从而导致对二次设备的损坏。
雷电主要通过交流回路、直流回路、通信回路、设备接地线等设备进行传输，从而损坏二次设备，因此应该从这几个方面入手来研究二次设备防雷的措施。
四 变电站二次设备防雷技术措施
1.加装防雷保护设备
使用安装SPD，SPD实际上是一种快速的电子开关，其作用表现在雷击的时候，其开关闭合，地线将电流引入地下，各级线路分布减少了电流的传导，将雷电流最大限度地限制在变电站二次设备所能承受的范围内，避免了事故的发生，保证了设备安全稳定的运行。
2.做好二次回路接地
将变电站内机柜、二次设备的金属外壳、安全保护接地、外层屏蔽线和SPD接线端等都连接起来，再连接等电位网，这样可以消除二次设备之间的电位差，很大程度上限制了過电压，防止了地电位反击现象的发生，对二次设备起到了很好的保护作用。
3.其它措施
对信号电缆、低压控制、通信线路均采取屏蔽形式，采取屏蔽措施虽然不能将雷电全部屏蔽，但也起到了一定的抗干扰作用。
五 配置变电站二次设备防雷方案
了解了变电站的地理环境、雷电入侵二次设备的主要途径以及二次设备防雷应采取的措施后，选择出了最佳的防雷方案，其方案如下：
1. 交流站用电屏：它是变电站唯一的交流总输入、输出设备，应在交流屏两路输入380V进线电源端安装SPD，对电源进线进行第一级保护，将雷击产生的巨大电流引入地下；在交流屏的两段母线处安装SPD，进行第二级保护，将第一级SPD没有放完的电流泄放入地。
2. 通信电源屏、直流屏、保护测控屏等以及各屏柜交、直流输入端均安装SPD，在直流站用电屏直流输出母线上再加装SPD，并联在直流线路上，将其作为第三级保护，来抑制电源线路上的感应过电压，还能将第二级未泄放完的雷电流泄入地下。
3. 逆变电源屏：为满足后台监控系统、计算机开票系统等的需要，必须将交流电转化成直流电来防止雷电流的影响。另外，在逆电源设备电源一侧加装SPD，作为第四级保护，将第三级未泄放完的电流泄放到地下。 4. 信号SPD：在站内各屏之间的通信线，把靠近要保护的设备端安装上SPD，在计算机后台机侧安装SPD。
5. 屏蔽：信号电缆、低压控制、通信线路处的电缆均改用屏蔽形式。
6. 等电位：将截面积不小于25平方毫米的连接导线将屏柜接地排串接后再连接地網，形成变电站内所有二次等电位体。
六 二次设备防雷技术发展环境及现状
1.变电站地理位置环境
众所周知，变电站大多分布在地理位置比较偏僻的环境中，周边没有多少高大的建筑物，而站内布满了高压电线及其他各种电力设施，比较容易遭受雷电袭击，更有一些变电站地处高雷区，遭受雷击比较频繁。
2.变电站内部设备防雷现状
一次设备防雷现状：在变电站安装适量的避雷针，将建筑物和一次设备很好的保护起来，能避免被雷电击中，这样的防护措施目前是比较完善的。
二次设备防雷现状：由于我国很多变电站都是在早期建立起来的，站内均没有安装SPD，虽然对低压控制、信号电缆、通信线路都采取了屏蔽措施而且比较完善，并且设备间的等电位连接也做到位了，但正因为没有安装SPD，缺少了SPD有效的保护，还是无法实现雷击发生瞬间的等电位保护。
变电站内主地网接地电阻值经测量均能满足要求后，自动化系统可以共用接地网和主接地网。但为了避免雷击时电流互串，损坏设备，而造成安全事故，还需要单独设置自动化系统防雷接地网。
结语
这些年来，变电站二次设备受到感应雷击而损坏的现象时有发生，给人们的生存环境带来了不小的安全隐患和经济损失。因此为了避免雷击损坏二次设备的事故的发生，节约设备的维修成本，保证供电的可靠性和安全性，确保电网安全稳定的运行，我们应提高防患于未然的思想意识，加大对防雷设施的投资力度，在事故发生之前就提起高度的重视，不要等事故发生了再追悔莫及。
参考文献
[1]杨柳萍.关于变电站二次设备综合防雷技术的探讨[J].广西电业，2014.
[2]温增飞.变电站二次系统防雷措施研究[J].中国科技纵横，2013.
[3]施荣卫.变电站自动化系统的设计及应用[J].西安石油大学，2008.
[4]刘向阳.变电站二次系统防雷设施现状及措施.[J].电源技术与应用，2012.