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摘 要：根据智能变电站特点，进行智能变电站防雷保护分析，探讨智能变电站防雷保护措施。
关键词：智能变电站 建筑物及设备 雷击 防雷保护
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0062-01
近年来，随着我国电力事业的发展，对变电站智能化要求不断提高。智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动。
智能设备越是先进，芯片的集成度就越高，电路就越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性，极大地威胁智能变电站的运行安全。因此，在智能变电站中，为保护建筑物及设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷保护设计方案，加强防雷保护安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。
1 智能变电站雷击危害
1.1 雷击入侵途径
智能变电站遭受雷击的途径：（1）是雷直击于智能建筑物及设备上。（2）是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。（3）雷击点与被保护智能建筑物及设备有一段距离，或雷击中高压线缆或其附近，或是云和云之间的放电。远距离雷击产生的电涌类似于电磁感应产生的电涌。
1.2 雷击危害
智能变电站通信系统、自动化系统、监控系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等大量采用CMOS电路和CPU单元的智能电子设备。当雷击建筑物、附近大地、交流供电线路或雷云空中放电形成过电压过电流，侵入智能设备。由于高度集成化的智能设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成智能设备故障，继电保护发生误动、拒动的事故，严重威胁电网的安全运行。
2 智能变电站防雷保护分析
根据整个智能变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应的防雷保护措施，对处在不同区域的电气设备接地进行等电位连接，使得电气设备达到统一的防雷效果。
2.1 雷电防护分区
将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置。各雷电防护区定义见表1。
2.2 雷电电磁脉冲防护等级分析
综合分析智能变电站雷电磁脉冲防护等级，考虑以下几个因素：（1）根据智能设备抗干扰强度等特点要求。（2）根据智能变电站电压等级要求。（3）根据智能变电站所处地区、当地气象条件、建筑物高度要求。（4）对智能设备安全度的要求。（5）对智能设备风险评估计算结果分析。根据以上条件，确定智能变电站雷电磁脉冲防护等级，从而采取相应的技术措施。
3 智能变电站防雷保护措施
智能变电站防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点，安装适宜的保护装置。
3.1 直击雷防护
避雷针和避雷线是防范直击雷的主要设备，由接闪器、引下线和接地体组成。采用避雷针对智能变电站建筑物及高压配电装置进行直击雷保护并采取措施防止反击。
智能建筑物考虑采用避雷带，在规定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的网格。引下线不少于两根，其间距要满足规程要求。
避雷器是为防止雷电波侵入，进行雷电过电压保护的主要设备。通过掌握各类避雷器的保护原理和性能特点，从而可以根据具体的变电站条件、防护设备的类型、目的、要求，进行合理的选择。
3.2 接地系统
接地是防雷保护很重要的环节。变电站接地系统的合理与否，是直接关系到人身和设备安全的重要问题。不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，采用何种类型的防雷设备，都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
智能变电站接触电势与跨步电压均不能超过允许值。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向站外或将低电位引向站内的设施，应采取隔离措施：对外的通信设备、引向站外的所用电设备加隔离变压器；通向站外的管道采用绝缘段等。
智能建筑物采用镀锌扁钢接地。接地主网考虑到接地系统长期安全可靠运行对接地材料的高要求，结合智能变电站地质探测结果腐蚀性的情况，对用材进行比较：镀铜钢网、镀锡铜网、镀锌钢网。
3.3 智能设备过电压保护
对于智能系统，在电源线、信号线、接地线等过电压可能侵入的所有端口，装设必要的浪涌过电压保护装置，从而将侵入的过电压箝制到设备耐压允许水平。采用屏蔽电缆等阻挡并衰减施加在设备上的过电压。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差，就特别需要实行等电位连接，电源線、信号线、金属管道等都要通过电涌保护器进行等电位连接。
4 结语
智能变电站的防雷保护，综合运用直击雷防护、接地系统、过电压保护等各项技术措施，构成一个完整的防雷体系。通过全方位防护、综合运用、层层设防，保证智能变电站的安全可靠运行。
参考文献
[1] 张冀萍，唐秋实.变电所接地网及防雷保护措施[J].电站系统工程，2010（5）：3.
[2] 吴剑凌，陶雪梅，叶蜚誉.变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式[J].通用低压电器篇，2007（5）.
关键词：智能变电站 建筑物及设备 雷击 防雷保护
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0062-01
近年来，随着我国电力事业的发展，对变电站智能化要求不断提高。智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动。
智能设备越是先进，芯片的集成度就越高，电路就越复杂，工作电压越低，对环境稳定性的要求也越高。雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性，极大地威胁智能变电站的运行安全。因此，在智能变电站中，为保护建筑物及设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷保护设计方案，加强防雷保护安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。
1 智能变电站雷击危害
1.1 雷击入侵途径
智能变电站遭受雷击的途径：（1）是雷直击于智能建筑物及设备上。（2）是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。（3）雷击点与被保护智能建筑物及设备有一段距离，或雷击中高压线缆或其附近，或是云和云之间的放电。远距离雷击产生的电涌类似于电磁感应产生的电涌。
1.2 雷击危害
智能变电站通信系统、自动化系统、监控系统、计算机信息网络系统、继电保护系统等大量采用CMOS电路和CPU单元的智能电子设备。当雷击建筑物、附近大地、交流供电线路或雷云空中放电形成过电压过电流，侵入智能设备。由于高度集成化的智能设备其瞬间过电压承受能力弱，极易遭受雷电过电压、操作过电压或电磁干扰的损坏，容易造成智能设备故障，继电保护发生误动、拒动的事故，严重威胁电网的安全运行。
2 智能变电站防雷保护分析
根据整个智能变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应的防雷保护措施，对处在不同区域的电气设备接地进行等电位连接，使得电气设备达到统一的防雷效果。
2.1 雷电防护分区
将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置。各雷电防护区定义见表1。
2.2 雷电电磁脉冲防护等级分析
综合分析智能变电站雷电磁脉冲防护等级，考虑以下几个因素：（1）根据智能设备抗干扰强度等特点要求。（2）根据智能变电站电压等级要求。（3）根据智能变电站所处地区、当地气象条件、建筑物高度要求。（4）对智能设备安全度的要求。（5）对智能设备风险评估计算结果分析。根据以上条件，确定智能变电站雷电磁脉冲防护等级，从而采取相应的技术措施。
3 智能变电站防雷保护措施
智能变电站防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点，安装适宜的保护装置。
3.1 直击雷防护
避雷针和避雷线是防范直击雷的主要设备，由接闪器、引下线和接地体组成。采用避雷针对智能变电站建筑物及高压配电装置进行直击雷保护并采取措施防止反击。
智能建筑物考虑采用避雷带，在规定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的网格。引下线不少于两根，其间距要满足规程要求。
避雷器是为防止雷电波侵入，进行雷电过电压保护的主要设备。通过掌握各类避雷器的保护原理和性能特点，从而可以根据具体的变电站条件、防护设备的类型、目的、要求，进行合理的选择。
3.2 接地系统
接地是防雷保护很重要的环节。变电站接地系统的合理与否，是直接关系到人身和设备安全的重要问题。不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，采用何种类型的防雷设备，都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
智能变电站接触电势与跨步电压均不能超过允许值。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向站外或将低电位引向站内的设施，应采取隔离措施：对外的通信设备、引向站外的所用电设备加隔离变压器；通向站外的管道采用绝缘段等。
智能建筑物采用镀锌扁钢接地。接地主网考虑到接地系统长期安全可靠运行对接地材料的高要求，结合智能变电站地质探测结果腐蚀性的情况，对用材进行比较：镀铜钢网、镀锡铜网、镀锌钢网。
3.3 智能设备过电压保护
对于智能系统，在电源线、信号线、接地线等过电压可能侵入的所有端口，装设必要的浪涌过电压保护装置，从而将侵入的过电压箝制到设备耐压允许水平。采用屏蔽电缆等阻挡并衰减施加在设备上的过电压。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差，就特别需要实行等电位连接，电源線、信号线、金属管道等都要通过电涌保护器进行等电位连接。
4 结语
智能变电站的防雷保护，综合运用直击雷防护、接地系统、过电压保护等各项技术措施，构成一个完整的防雷体系。通过全方位防护、综合运用、层层设防，保证智能变电站的安全可靠运行。
参考文献
[1] 张冀萍，唐秋实.变电所接地网及防雷保护措施[J].电站系统工程，2010（5）：3.
[2] 吴剑凌，陶雪梅，叶蜚誉.变电所弱电系统电源电涌保护器配置方式[J].通用低压电器篇，2007（5）.