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【摘要】为更好的完善我国的电力系统网络的建设，极大地满足电网在全国的覆盖面，近年来在国家政府的大力支持下，我国的电网建设呈现出快速发展的态势，其以变电站建设数量的猛增最为显著。然而，由于我国幅员辽阔，气候条件复杂多变，雷击而导致的变电站故障问题成为了影响建立系统发展建设的首要因素之一。下面本文将以变电二次设备的防雷措施为重点，进行简单的阐述。
【关键词】二次设备；雷电；防雷技术；变电站
随着电力科学技术的不断发展前进，在促进我国电力工程网建设的速度的不断加快的同时，也在最大限度上提升了我国电力系统的运营的安全性和可靠性。特别是在电子计算机信息化与变电站建设相结合后，为变电站微机型综合自动化系统的发展注入了更为强劲的动力。然而，由于变电站本身所具有的特殊性原理，导致其在雷电天气中容易产生雷击事故而导致变电站设备出现故障、信号中断等问题，不仅干扰了人们的正常生产生活对于电力的需求，更严重影响了供电系统的安全运营性。因此加强变电站防雷的措施已势在必行。
1、雷电的成因及主要形式
根据大量科学测试可知，地球上空存在一个带正电的电离层，与大地之间形成一个已充电的电容器，场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升，或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物（雨滴、冰雹），并由于地球静电场的作用而被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞，其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷，从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部，而带负电荷的水成物在云的下部。
不论是雷云间闪击或雷云对地闪击，都有可能发生感应雷而形成电磁场，当磁场强度到达一定水平将会对电气设备的集成电路造成暂时的、甚至永久性的损坏，影响电子设备的稳定性，令通讯设备的传输信号失真等。因此对于自动控制系统而言，更应该关注如何有效防止感应雷，避免（减少）感应雷引起的损害。
2、瞬间过电压所产生的对于电子设备的危害
电子设备讯号或数据的传输与存储系统会在瞬间过电压的情况下出现信号受到严重干重或者丢失的现象，使电子设备系统内部正常运转工作指令受到错误更改，不仅降低了电子设备的使用年限，严重的甚至会将设备中的元部件因为电压瞬间增减而烧毁，给生产生活的正常开展带来极大不便。
3、电站受雷电的干扰的主要途径
由于雷电产生的电压值很高，通常电气设备的绝缘耐电压值很难达到这个高度，而实际上的雷电破坏力主要来源于雷电电流。因此，我们可以将雷电的干扰危害途径划分为两方面：1.由于雷击中建筑物后产生的热效应和电动力作用；2.雷电流所产生的静电感应和电磁作用影响，即我们所说的雷电二次作用。受电站及其负载的特殊用途影响，导致其具有广泛的作业环境。输电电缆和控制电缆是连接电站和伏在舱体之间的纽带，通常为贴地铺设。当雷云电气出现时，带电雷云与大地之间由于带电粒子的作用，形成了一个巨大的电场环境空间，电缆所具有的导体性质对与雷云性质相反的大量电荷具有敏感性，当雷云放电结束空间电场消失后，一旦导体上的敏感电荷未能及时流散，便将会产生较高的静电感应电压。
4、变电站二次设备防雷保护措施
站内保护设备、通信系统、监控系统、自动化设备以及交直流电源系统等作为变电站二次设备的主要构成要素，主要运行于干扰强度较高的电磁环境中，由于简单的接地处理不能满足较高的耐压等级要求，因此，在对多项受雷击而导致的二次变电设备损坏的调查研究上，提出下列具体的变电站二次设备防雷保护措施：
4.1对于电源系统的防雷保护而言
交流电源或直流电源多为现阶段我国在变电站安装通信调度自动化系统所采用的设备供电模式。由于较大容量的滤波电容可以吸收一定的瞬态过电压冲击量，屏蔽电缆和良好的接地处理设备对站用变压器低压侧到站用馈电屏同时具有一定保护作用，因此，为更好的实现电气设备的防雷保护，就必须采用增加回路以实现电压分流的方式。由于采用相同的接地装置，并且设备都处于LPZOB区，及时变压设备有避雷器的保护，但是面对较强冲击度的电磁脉冲还需要对调度自动化设备的供电回路采取必要的过压保护。
变电站的建設区域多为空旷场所，因此所形成的电磁场的强度较高，变电站中的线路和电缆具有感应作用，因此很容易成为雷击目标，使形成的感应过电压通过其线路传输进入到变电设备中，从而造成对设备的损坏。因此，为提高整个控制室的安全性能，在交流母线处加装第一级电源防护，可以在最大程度上将大部分的过电压导入大地进行泄散。通过一级保护后，线路上仍然会残留少量的过电压，因此在重要的交流馈线处还需要加装第二、三级电源防护，以提升变电站整体的防雷击保护性。
4.2对于通信接口的防雷保护而言
通信接口过电压防护同电网供电系统相比，此回路对过电压的敏感程度要高得多，且这些设备在有过电压的情况下显得非常脆弱，设备的绝缘耐受水平也相当低。与这些设备相连的有信号线、数据线、测量和控制线路，并且这些线路基本上是处于LPZOB区域，也有穿过LPZOA区域的，线路上的感应过电压相对较强，根据 IEC（International Electrotechnicai Commission，国际电工委员会）的测试，当电磁场强度增大到0.07GS时，微型计算机设备将产生误动，丢失数据。而且这些回路运行的安全与否直接关系到一次系统设备的安全，因此需对重要回路的接口进行过电压防护。
变电站基本采用无人值守，对一次回路的各种保护、测量、控制、调节信号通过光纤、数据通信网络或载波向远方传送数据。如果采用载波，由于载波机与微机自动化装置的信号连接线路相对较长，在变电站附近或变电站遭受直接雷击时，处在LPZOB区的通信线路将感应出较强的感应过电压，因此必须在靠近微机自动化装置的信号接口端加装信号避雷器，同时处在LPZOB区并延伸到LPZOA区的通信线路非常容易感应上雷电过电压，也必须加装信号避雷器。
5、结语
总之，变电二次设备的防雷工作有着重要的意义，是保证我国电网安全可靠运行的重要途径，也是保证人民群众安全用电的重要前提，文中分析了雷电的成因和特点以及对二次设备的干扰途径以及解决方法。通过对雷电的原理及雷击方式进行较为全面介绍，同时提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策，确保变电站的防雷及防雷接地网的可靠性，为设备的安全稳定运行提供有力的保障。
参考文献
[1]唐纯华.有关变电站二次回路及继电保护调试技巧分析[J].中国高新技术企业，2011年21期
[2]陈攀，游步新，马弢，谭兵兵，李杨.一种用于提高小电源电网供电可靠性的低周减载配置方案[A].重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C].2010年
[3]段振国，高曙，杨以涵.智能规划技术在输送启动电力的供电路径形成中应用[A].1996年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C].1996年
[4]黄勇.浅谈工厂供电设计与运行中的若干问题[A].上海烟草系统1999年度学术论文选编[C].1999年
【关键词】二次设备；雷电；防雷技术；变电站
随着电力科学技术的不断发展前进，在促进我国电力工程网建设的速度的不断加快的同时，也在最大限度上提升了我国电力系统的运营的安全性和可靠性。特别是在电子计算机信息化与变电站建设相结合后，为变电站微机型综合自动化系统的发展注入了更为强劲的动力。然而，由于变电站本身所具有的特殊性原理，导致其在雷电天气中容易产生雷击事故而导致变电站设备出现故障、信号中断等问题，不仅干扰了人们的正常生产生活对于电力的需求，更严重影响了供电系统的安全运营性。因此加强变电站防雷的措施已势在必行。
1、雷电的成因及主要形式
根据大量科学测试可知，地球上空存在一个带正电的电离层，与大地之间形成一个已充电的电容器，场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升，或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物（雨滴、冰雹），并由于地球静电场的作用而被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞，其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷，从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部，而带负电荷的水成物在云的下部。
不论是雷云间闪击或雷云对地闪击，都有可能发生感应雷而形成电磁场，当磁场强度到达一定水平将会对电气设备的集成电路造成暂时的、甚至永久性的损坏，影响电子设备的稳定性，令通讯设备的传输信号失真等。因此对于自动控制系统而言，更应该关注如何有效防止感应雷，避免（减少）感应雷引起的损害。
2、瞬间过电压所产生的对于电子设备的危害
电子设备讯号或数据的传输与存储系统会在瞬间过电压的情况下出现信号受到严重干重或者丢失的现象，使电子设备系统内部正常运转工作指令受到错误更改，不仅降低了电子设备的使用年限，严重的甚至会将设备中的元部件因为电压瞬间增减而烧毁，给生产生活的正常开展带来极大不便。
3、电站受雷电的干扰的主要途径
由于雷电产生的电压值很高，通常电气设备的绝缘耐电压值很难达到这个高度，而实际上的雷电破坏力主要来源于雷电电流。因此，我们可以将雷电的干扰危害途径划分为两方面：1.由于雷击中建筑物后产生的热效应和电动力作用；2.雷电流所产生的静电感应和电磁作用影响，即我们所说的雷电二次作用。受电站及其负载的特殊用途影响，导致其具有广泛的作业环境。输电电缆和控制电缆是连接电站和伏在舱体之间的纽带，通常为贴地铺设。当雷云电气出现时，带电雷云与大地之间由于带电粒子的作用，形成了一个巨大的电场环境空间，电缆所具有的导体性质对与雷云性质相反的大量电荷具有敏感性，当雷云放电结束空间电场消失后，一旦导体上的敏感电荷未能及时流散，便将会产生较高的静电感应电压。
4、变电站二次设备防雷保护措施
站内保护设备、通信系统、监控系统、自动化设备以及交直流电源系统等作为变电站二次设备的主要构成要素，主要运行于干扰强度较高的电磁环境中，由于简单的接地处理不能满足较高的耐压等级要求，因此，在对多项受雷击而导致的二次变电设备损坏的调查研究上，提出下列具体的变电站二次设备防雷保护措施：
4.1对于电源系统的防雷保护而言
交流电源或直流电源多为现阶段我国在变电站安装通信调度自动化系统所采用的设备供电模式。由于较大容量的滤波电容可以吸收一定的瞬态过电压冲击量，屏蔽电缆和良好的接地处理设备对站用变压器低压侧到站用馈电屏同时具有一定保护作用，因此，为更好的实现电气设备的防雷保护，就必须采用增加回路以实现电压分流的方式。由于采用相同的接地装置，并且设备都处于LPZOB区，及时变压设备有避雷器的保护，但是面对较强冲击度的电磁脉冲还需要对调度自动化设备的供电回路采取必要的过压保护。
变电站的建設区域多为空旷场所，因此所形成的电磁场的强度较高，变电站中的线路和电缆具有感应作用，因此很容易成为雷击目标，使形成的感应过电压通过其线路传输进入到变电设备中，从而造成对设备的损坏。因此，为提高整个控制室的安全性能，在交流母线处加装第一级电源防护，可以在最大程度上将大部分的过电压导入大地进行泄散。通过一级保护后，线路上仍然会残留少量的过电压，因此在重要的交流馈线处还需要加装第二、三级电源防护，以提升变电站整体的防雷击保护性。
4.2对于通信接口的防雷保护而言
通信接口过电压防护同电网供电系统相比，此回路对过电压的敏感程度要高得多，且这些设备在有过电压的情况下显得非常脆弱，设备的绝缘耐受水平也相当低。与这些设备相连的有信号线、数据线、测量和控制线路，并且这些线路基本上是处于LPZOB区域，也有穿过LPZOA区域的，线路上的感应过电压相对较强，根据 IEC（International Electrotechnicai Commission，国际电工委员会）的测试，当电磁场强度增大到0.07GS时，微型计算机设备将产生误动，丢失数据。而且这些回路运行的安全与否直接关系到一次系统设备的安全，因此需对重要回路的接口进行过电压防护。
变电站基本采用无人值守，对一次回路的各种保护、测量、控制、调节信号通过光纤、数据通信网络或载波向远方传送数据。如果采用载波，由于载波机与微机自动化装置的信号连接线路相对较长，在变电站附近或变电站遭受直接雷击时，处在LPZOB区的通信线路将感应出较强的感应过电压，因此必须在靠近微机自动化装置的信号接口端加装信号避雷器，同时处在LPZOB区并延伸到LPZOA区的通信线路非常容易感应上雷电过电压，也必须加装信号避雷器。
5、结语
总之，变电二次设备的防雷工作有着重要的意义，是保证我国电网安全可靠运行的重要途径，也是保证人民群众安全用电的重要前提，文中分析了雷电的成因和特点以及对二次设备的干扰途径以及解决方法。通过对雷电的原理及雷击方式进行较为全面介绍，同时提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策，确保变电站的防雷及防雷接地网的可靠性，为设备的安全稳定运行提供有力的保障。
参考文献
[1]唐纯华.有关变电站二次回路及继电保护调试技巧分析[J].中国高新技术企业，2011年21期
[2]陈攀，游步新，马弢，谭兵兵，李杨.一种用于提高小电源电网供电可靠性的低周减载配置方案[A].重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C].2010年
[3]段振国，高曙，杨以涵.智能规划技术在输送启动电力的供电路径形成中应用[A].1996年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C].1996年
[4]黄勇.浅谈工厂供电设计与运行中的若干问题[A].上海烟草系统1999年度学术论文选编[C].1999年