變電站二次設(shè)備雷擊危害及其防雷措施研究

1、    變電站二次設(shè)備雷擊危害及其防雷措施研究    章建輝摘 要二次設(shè)備主要是指對(duì)直接參與變電的一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)行檢測(cè)、控制等附屬元件附屬元件，是變電站實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行關(guān)鍵。二次設(shè)備在面對(duì)雷擊時(shí)往往表現(xiàn)的比一次設(shè)備更為脆弱，因此需要建立合規(guī)的防雷措施予以保護(hù)。本文系統(tǒng)總結(jié)二次設(shè)備的具體特征，分析二次設(shè)備雷擊危害，并對(duì)現(xiàn)階段主要實(shí)行的防雷措施進(jìn)行分析和總結(jié)，希望能夠?yàn)樽冸娬镜陌踩\(yùn)行以及后續(xù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。【關(guān)鍵詞】變電站 二次設(shè)備 雷擊危害 防雷措施變電站是電力傳輸?shù)暮诵臉屑~，二次設(shè)備關(guān)系到變電站的安全運(yùn)行。變電站內(nèi)設(shè)備自身電壓較高，在引

2、雷方面具有一定的劣勢(shì)。發(fā)生雷擊事故容易造成二次設(shè)備損壞，造成保護(hù)失效或引起一次設(shè)備誤動(dòng)等后果，威脅變電站供電安全。如何形成有效的防雷擊危害規(guī)避，提高變電站供電可靠性是變電站建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中的重要課題。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，在總結(jié)其可能危害的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)階段的主要防雷措施進(jìn)行總結(jié)，為后續(xù)的相關(guān)設(shè)計(jì)與施工建設(shè)以及安全運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)。1 變電站二次設(shè)備特征針對(duì)變電站主體功能的檢測(cè)、測(cè)量與自動(dòng)化保護(hù)等一系列設(shè)備體系被稱(chēng)之為是二次設(shè)備。二次回路不直接參與變電工作，但是對(duì)變電功能組件的控制與保護(hù)卻是必不可少的。從設(shè)計(jì)以及施工實(shí)踐的角度來(lái)看，二次設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中往往為低壓設(shè)備，甚至是基于直流或者感應(yīng)電壓而工作

3、的電氣元件。此種情況導(dǎo)致其對(duì)于電壓的變化更為敏感，而對(duì)于電壓或電流的過(guò)載極限要求更為苛刻。在同等的雷擊條件下（包括感應(yīng)雷擊），如果不存在有效的保護(hù)措施，則二次設(shè)備的損毀程度更為明顯。因此有必要采取措施來(lái)強(qiáng)化對(duì)二次設(shè)備的防雷保護(hù)。與此同時(shí)，由于其與一次設(shè)備之間存在顯著的關(guān)聯(lián)，對(duì)于一次設(shè)備的保護(hù)變相也會(huì)影響到二次設(shè)備的總體有效性與安全性。這一特性也進(jìn)一步增加了變電站二次防雷措施的難度與實(shí)施質(zhì)量要求。2 二次設(shè)備雷擊危害針對(duì)二次設(shè)備的基本特征，在面對(duì)雷擊的過(guò)程中，其往往表現(xiàn)為更大的脆弱性以及更大的危害。從實(shí)際的危害角度來(lái)看，二次系統(tǒng)雷擊危害主要分為三個(gè)方面：2.1 脆弱性帶來(lái)的二次系統(tǒng)功能失效二次設(shè)

4、備主要擔(dān)負(fù)了變電站的控制、監(jiān)控、通訊等重要功能。二次設(shè)備在非直接雷擊中其也容易受到較大的感應(yīng)電流的影響，從而使得具體功能失準(zhǔn)。如繼電器體系中的最大闕值的變化、通訊系統(tǒng)訊號(hào)延遲增加、監(jiān)控系統(tǒng)輸出信號(hào)分辨率降低等問(wèn)題。上述的問(wèn)題雖然不至主體功能喪失，卻能夠在一定程度上使得相關(guān)的功能弱化，進(jìn)而造成其對(duì)于變電站的監(jiān)控效能降低。且存在由于控制系統(tǒng)時(shí)效性較差而產(chǎn)生更大的生產(chǎn)事故以及損失等現(xiàn)象的可能。2.2 造成較大的經(jīng)濟(jì)損失二次設(shè)備與一次設(shè)備相比，其功能更為復(fù)雜。而復(fù)雜的功能背后往往是設(shè)備成本的增加。以自動(dòng)控制交換機(jī)為例，其工程造價(jià)成本超過(guò)3萬(wàn)元人民幣，全套設(shè)備及其輔助傳感器在變電站工程成本占比超過(guò)20%

5、。由此可見(jiàn)，在雷擊的情況下容易形成對(duì)二次設(shè)備的損壞，且形成更大的經(jīng)濟(jì)損失。除了上述因素之外，二次設(shè)備在恢復(fù)的過(guò)程中也存在更大的成本支出。與一次設(shè)備的獨(dú)立設(shè)備損壞后直接修復(fù)不同。二次設(shè)備在雷擊后很難存在修復(fù)現(xiàn)象，往往只能夠通過(guò)換新來(lái)達(dá)到功能恢復(fù)的效果。而在實(shí)際的換新過(guò)程中也會(huì)由于設(shè)備之間的匹配程度等方面問(wèn)題進(jìn)行全套設(shè)備換新或者更長(zhǎng)的調(diào)試周期等問(wèn)題，客觀上增加了雷擊的間接經(jīng)濟(jì)損失。2.3 雷擊事故中二次設(shè)備損壞比重較大從對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控與分析的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)二次設(shè)備收到雷擊的威脅更重。以其故障率為基本表示，在兩年內(nèi)一次設(shè)備由于雷擊而出現(xiàn)的損壞情況占比僅為17.2%；而相比而言二次設(shè)備的總體所占比

6、例超過(guò)了80%。從具體的二次設(shè)備電氣元件的角度來(lái)看，電源、通訊以及后臺(tái)主機(jī)占比更大。故而二次設(shè)備是變電站雷擊危害的主要來(lái)源。3 二次設(shè)備防雷措施研究變電站二次設(shè)備由于其主要功能與組成等方面的原因而造成了更為容易受到雷擊影響的現(xiàn)狀。并在雷擊危害產(chǎn)生后對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)巨大威脅 ，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。基于上述兩方面原因，我們有必要對(duì)其防雷措施進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)。從其運(yùn)行狀態(tài)以及防雷實(shí)踐中來(lái)看，其防雷措施主要可以分為兩個(gè)方面：一方面是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行防雷構(gòu)建。二次設(shè)備由于感應(yīng)及控制需要常常與一次設(shè)備進(jìn)行直接連接。而當(dāng)一次設(shè)備存在雷擊情況時(shí)，其電能的負(fù)載會(huì)形成對(duì)二次設(shè)備傳感器的直接破壞?；蛘咄ㄟ^(guò)相關(guān)電

7、路及感應(yīng)電流等方式對(duì)其主體設(shè)備產(chǎn)生影響。為此，在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中首要通過(guò)氧化鋅及主體設(shè)備接地等方式導(dǎo)入在雷擊發(fā)生時(shí)的一次設(shè)備不良負(fù)載。通過(guò)此種模式達(dá)到對(duì)二次設(shè)備的防雷保護(hù)。另一方面是對(duì)二次設(shè)備自身進(jìn)行防雷構(gòu)建。落實(shí)到二次設(shè)備自身的保護(hù)體系中來(lái)，其大致可以分為如下三種模式。一是完善二次設(shè)備防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)變電站所處地區(qū)的氣候、地質(zhì)狀況以及變電站二次設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境等，進(jìn)行全面的系統(tǒng)的雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，然后根據(jù)評(píng)估結(jié)果設(shè)計(jì)全面的二次設(shè)備防雷方案；二是選用恰當(dāng)?shù)碾娏υO(shè)備。安全運(yùn)行是變電站安全運(yùn)行的首要目標(biāo)，電力設(shè)備選型要求質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定。在二次設(shè)備防雷系統(tǒng)中應(yīng)選用已有多年成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的成熟產(chǎn)品。根

8、據(jù)二次設(shè)備防雷方案，選用匹配的一體化防雷設(shè)備，所選用設(shè)備的性能參數(shù)必須滿足二次設(shè)備防雷要求，其中交流電源浪涌保護(hù)器的殘壓必須低于700v；三是建立必須的全保護(hù)模式，按照其遠(yuǎn)近端分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行綜合保護(hù)。通過(guò)科學(xué)系統(tǒng)的二次設(shè)備防雷技術(shù)體系建設(shè)，可以將雷電危害對(duì)于變電站二次設(shè)備的損壞降到最低。排除掉設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程中可能存在的不遵從現(xiàn)象因素，由于雷電所造成的損壞比例可以降低到5%以下。這一指標(biāo)完全滿足現(xiàn)階段我國(guó)變電站建設(shè)防雷標(biāo)準(zhǔn)，保障了防雷體系的有效性。4 總結(jié)變電站的二次設(shè)備由于其自身的脆弱性而導(dǎo)致其在防雷方面的建設(shè)水平要求更高?；诖朔N現(xiàn)象，本文首先分析了變電站二次設(shè)備的功能及其特征；然后以特征為基礎(chǔ)探究其在雷擊過(guò)程中的具體危害，確定其防雷重點(diǎn)；最后，按照一次設(shè)備以及二次設(shè)備自身的防雷需求，探究后續(xù)防雷體系的具體建設(shè)過(guò)程。希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供必要幫助。參考文獻(xiàn)1秦俊花，徐路路.屯蘭礦白草塔35kv變電站二