变电站综合自动化系统闪电电涌侵入的防护措施探讨

浅谈雷击过电压对自动化设备的危害及防护措施摘要：90年代前由于变电站的自动化程度较低，雷电对二次设备的影响并不十分突出，因此，变电站防雷的重点在线路及高压电气设备方面。

随着近年来电力自动化的迅猛发展，计算机等大量的微电子设备的应用，雷电对变电站二次设备的影响日显突出，已经到了不得不采取措施的时候了。

几年来变电站自动化设备防雷措施也得到充分肯定并取得了明显的效果。

本文根据实际工程的应用，简要叙述了雷击过电压的危害，分析了雷击入侵方式，提出自动自动化设备采用限幅、隔离、阻塞、分级防护、改善接地的防护措施。

关键词：自动化设备雷击过电压危害防护0引言变电站实现综合自动化是传统变电站二次系统的重大变革，其装置形式、功能配置以及操作方法都发生了根本变化。

利用多台微型计算机和大规模集成电路装置组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替了常规的控制屏、中央信号系统和远动屏，及常规的继电保护。

但是，随之而出现的问题是，对于使用超大规模集成电路、运行电压只有数伏、信号电流仅为微安级的微机装置，相比以往的电磁式保护装置所具备耐热容量要小，对尖峰脉冲的耐受能力比较脆弱，特别是雷击过电压的暂态冲击会使变电站电源线引入雷电电磁脉冲并引起瞬态过电压，如果不经处理，雷害直接进入电源系统，将引起二次设备电源损坏。

自动化设备逻辑产生错误、电源烧毁、通信中断，甚至开关误动，严重的时会使整个变电站失去了监控。

本文只是针对我恩平地区变电站自动化防雷工程的一些探讨和经验供大家分享。

1、雷击过电压对变电站的危害出现雷击时，雷电流会沿变电站的各种金属管线散流，如下图1-1，电流主要通过电磁感应和静电感应方式产生，各线路上的雷电流和各点电位差异很大。

图1-1 雷电流分流示意图雷击最终使得线路上产生几千伏甚至更高的微秒级的过电压，该过电压可使电气设备加速老化、设备出现误动作，甚至电路永久性损坏。

高压线路、通信线路可直接从远处把雷击过电压传导到自动化设备；而雷电电磁场使自动化设备及附近线路感应过电压，该过电压也通过设备的一次设备与二次电缆传到自动化系统；地反击是地线与电源线等之间产生了过电压，从电磁学角度来讲，该过电压也可理解为是由电源传到自动化设备的。

变电站综合自动化系统的防雷保护摘要：随着当前我国自动化变电站的快速发展，雷电对变电站综合系统的危害程度不断提升。

综合化自动化变电站各个系统抗雷水平较低，雷电的侵入会导致变电站各个系统发生损坏，从而对电力系统的正常运行造成负面影响。

本文对综合自动化变电站防雷技术进行探析，提出相关改进措施，旨在促进综合自动化变电站发展建设。

关键词：综合自动化；变电站；防雷技术近年来，计算机及电子器件在变电站自动化系统中得到普遍应用。

微机自动化设备对电磁环境十分敏感，保护它们不受系统操作电磁冲击和雷电过电压的影响，确保自动化设备的安全运行，已越来越引起人们的重视。

1变电站综合自动化系统及防雷概述1.1变电站综合自动化系统概述变电站综合自动化是指利用先进的电子信息技术，对传统二次变电站的设备进行优化设计与功能组合，对全变电站的基本路线及主要设备实现自动监视，且在其监控下，通过从根本上实现其调度与保护通信等方式，改善变电站综合自动化系统的运行功能。

变电站综合自动化系统的主要特点有：通过采集数据与信息，便于控制与监视设备程序的运作；其应用能够给操作人员提供信息控制及数据采集支持。

变电站综合自动化主要由分布式、集中式及分层分布式三种部分构成，共同作用于其系统的运行。

如分布式结构是先将计算机的相关设备连接至可共享的资源网络上，再对其进行分布式处理计算。

集中式结构采取较强功能的计算机对其数据进行集中式处理、计算。

分层分布式结构对变电站二层式（包括控制层次与对象设置）分布进行控制处理，被划分为间隔层、通信层与变电站层。

变电站综合自动化系统具有以下几项功能：（1）远方整定功能。

在远方整定操作中可明显观察到，在收到修改确认命令前，保护装置系统可按照原定值继续运行（只有接收到命令后，才可重新输入定值运行）。

在操作过程中，注意“保护始终退出”命令充当重要角色，此功能提高了供电持续的可靠性。

（2）切除保护及远方投入功能。

在变电站综合自动化的实际操作应用中，其切除保护功能及远方投入功能与常规连接片相似，即视为软连接片或软件控制开关，且与常规连接片连接。

变电所综合自动化系统防雷探讨摘要以往变电所400 V低压系统未设电涌保护器(SPD)及采取相关雷电防护措施,以致造成微机监控系统雷电灾害。

对比进行了分析,并对变电所低压系统提出可行的防雷保护方法。

关键词变电所;低压系统;电涌保护器(SPD);雷电灾害;防雷方法近年来,随着我国电力系统的不断改造及科学技术的发展,特别是计算机技术的发展,变电所微机综合自动化系统以其独特的优势在电力系统中被广泛接纳和应用。

变电所实现综合自动化不仅为变电所实现无人值守和配电网实现自动化奠定了基础,而且也为供电部门提供更安全、经济、可靠和高质量的电能创造了条件[1]。

变电所实现综合自动化是传统变电所二次系统的重大变革,其装置形式、功能配置以及操作方法都发生了根本变化。

利用多台微型计算机和大规模集成电路装置组成的自动化系统,代替常规的测量和监视仪表,代替了常规的控制屏、中央信号系统和远动屏,及常规的继电保护。

但是,对于使用超大规模集成电路、运行电压只有数伏、信号电流仅为微安级的微机装置,以往电磁式保护装置相比,耐热容量要小,对尖峰脉冲的耐受能力比较脆弱,特别是雷击过电压的暂态冲击会造成变电所二次系统严重损坏,因此,近几年,浙江省电力公司已经将“变电所综合自动化设备的防雷击问题”纳入了电力系统正常的安全工作当中。

随着电力行业的高速发展,越来越多的高新技术被广泛应用到电力生产中来。

近几年,微机型综合自动化变电所增加迅猛,雷电对变电所系统设备的危害越来越明显。

针对实际情况,通过分析雷电入侵途径,有必要对变电所低压电源系统的雷电干扰进行系统、深入的研究,找出在低压电源系统防雷方面存在的问题和不足,并进行改进和完善。

1变电所防雷现状及分析1.1变电所防雷现状变电所在高压系统的防雷保护方面是比较完善的,防直击雷有避雷针;110 kV 及以上线路有架空地线保护;35 kV线路有进线段保护;10 kV线路有出线避雷器保护,变电所还有各级母线避雷器保护;发电机出口处有防雷电容器保护,这些构成了基本完善的防雷保护体系。

500kV 变电站雷电侵入波保护措施探讨摘要：500kV 变电站作为电力系统的重要枢纽，如果遇到雷电袭击，就会出现大范围停电的情况。

由于变电站内部的大多数电气设备的内绝缘没有自动恢复的能力，如果遇到雷电袭击受到破坏将带来严重的后果。

造成变电站雷电事故的主要原因是雷电侵入波过电压，做好 500kV 变电站雷电侵入波的保护工作是十分必要和重要的。

关键词：500kV 变电站；雷电侵入波；保护措施我国已经建成了上百座 500kV 变电站，500kV 变电站在电网中占有十分重要的地位，如果变电站中的一个设备遭受雷击，将会影响整个系统的安全运行，因此必须要努力做好500kV 变电站雷电侵入波的保护工作。

雷电侵入变电站的方式变电站雷电侵害可能是雷电直击变电站，也可能是沿线传来的过电压波造成的。

可以利用避雷针或是避雷线对直击雷进行防护，按照相关的规定进行雷击防护装置的建设防雷效果是比较理想的，而且通过线路侵入变电站的雷电过压波的机率要远高于直击。

变电雷电侵入主要是用过绕击和反击两种方式进行的，沿线装有避雷线的线路，离变电站 2000m 范围内的线路是进线段，这 2000m 不仅要做好线路防雷，还发挥着避免变电站雷电侵入波事件的发生。

反击有近区雷击和远区雷击之分，近区雷击是变电站2000m 以内的范围，以外的则为远区雷击。

500kV 变电站的进线段档距为 400m，根据雷击 #6 杆塔作为远区雷击进行计算。

以等击距作为绕击的电气几何模型假设依据，如果雷电流超过某一数值时，雷电击中避雷线或是大地时，不会出现绕击，在计算时，要取雷电流的临界值，作为最大绕击电流。

500kV 变电站输电线路计算对于 500kV 变电站雷电侵入波电压计算过程，本文将输电线路与变电站作为一个整体，所得出的数据与真实侵入波电压较为接近，对于雷电侵入波电压在传播过程的变化可以有效反应。

变电站在输电线路设计中通常采用双向避雷形式，这样能够让变电站具有较强的避雷能力。

自动化控制系统雷电入侵途径及防护措施摘要针对博兴县的环境及雷电自身的特点，结合自动化控制系统的实际情况，指出了其监控及控制设备遭受雷击的途径，并提出了系统的综合防雷解决方案，以期通过针对性的措施保障设备及人身财产不受伤害。

关键词自动化控制系统；雷电；入侵途径；防护措施雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十千安或上百千安。

落雷后在雷击中心1.5~2.0 km半径的范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。

近些年来，伴随着高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的测量、保护监控和计算机等电子产品正日益广泛地应用于各行各业中。

因此，电源系统和信息系统的防雷是综合防雷系统工程的重点部位。

而如何设置防雷措施，保障电子设备安全运行，以及如何有效抑制雷击过电压和电磁干扰成为一个全新的课题，也是大多数信息中心技术人员迫切需要解决的问题。

博兴县地处鲁北平原，黄河下游南岸，南邻淄博市的桓台县和临淄区，北接滨州市的滨城区，东与东营市的广饶县毗邻，西与淄博市的高青县接壤，处在环渤海经济圈、黄河三角洲腹地，属温带大陆性季风气候，2007年夏季共出现3个雷暴日，分别是6月30日、7月18日、7月29日，暴雨日较常年偏多，而且暴雨出现时降雨强度特别大，往往在1~2 h内雨量就达暴雨，给人们的生产生活形成诸多不利影响。

因此，其防雷工作就显得特别重要。

1雷电入侵设备的途径雷电主要有以下3种入侵途径，即雷电的热效应的破坏作用（直击雷）、雷电的静电感应和电磁感应（雷电感应）及电磁脉冲、雷电反击的破坏作用（雷电电磁波脉冲）。

1.1直接雷击指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，直接摧毁建筑物、构筑物以及引起人员伤亡等。

由于直击雷的电效应，有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。

例如，6月14日博兴县一中遭雷击，整个校园网瘫痪，造成直接损失数十万元。

变电站综合自动化设备防雷方案探讨【摘要】在参照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》及《电网调度自动化与信息技术标准》的基础上，对自动化系统的避雷情况进行了调查分析，介绍了其自动化设备防雷方案的具体实施情况及作用。

【关键词】自动化设备；电源；抗干扰；防雷电；安全运行220kVXXX变电站位于市郊区，地势相对空旷，极易受雷击，或雷击时产生的电磁场影响二次设备运行。

鉴于该地区自动化设备曾出现各种因雷击造成的设备损坏：工作站电源、RS-232串口、总控单元及相关板件、网络交换机等。

实施自动化设备防雷方案，目的是要提高220kVXXX变电站自动化设备的安全运行条件和抗干扰能力，并将雷电危害减到最低程度。

1.防雷方案实施前变电站情况调查220kVXXX变电站周围为耕地和农田，变电站设施为当地最高的构筑物，渝水变电站主控楼是一栋三层高的框架式结构建筑，地势较为空旷、属孤立、旷野型建筑。

在高压场内已安装有避雷铁塔，主控楼处于避雷针的保护范围之内。

针对渝水变电站与自动化设备相关的布线情况、现有防雷、接地措施进行了勘测，具体报告分析如下：1.1 逆变电源屏（1）有1组AC220V电源线路进线，由经电缆层从站用变1S屏引入，无任何的防电磁干扰措施；（2）有1组DC220V直源线路进线，由经电缆层从1#直流馈电屏引入，无任何的防电磁干扰措施；（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。

1.2 公用屏（1）有2条以太网线，由经电缆层到网络设备屏，无任何的防电磁干扰措施；（2）有1条232/9通讯线，由经电缆层到远动屏，无任何的防电磁干扰措施；（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。

1.3 网络设备屏（1）有4个24口的网络交换机的以太网线，由经电缆层到其它屏，无任何的防电磁干扰措施；（2）屏内接地排与主控楼接地母排相连。

1.4 UPS电源屏（1）有1组AC220V电源线路进线，由经电缆层从站用变1S屏引入，无任何的防电磁干扰措施；（2）有1组DC220V直源线路进线，由经电缆层从1#直流馈电屏引入，无任何的防电磁干扰措施；（3）屏内接地排与主控楼接地母排相连。

综合自动化变电站二次系统防雷措施1、引言：随着电力装置自动化改造的深化，综合自动化变电站的不断增多，雷电对变电站二次系统装置的危害更加突出，2021年九江地区妙智变电站二次装置多次患病雷击，造成二次系统装置的继电爱护误动、拒动的事故，严峻威逼电网的平安执行。

本文针对九江地区妙智变电站的二次装置的实际状况，通过分析雷电波入侵途径的分析，结合当今防雷的新技术，**变电站二次系统的防雷措施。

2、雷电危害及雷电入侵变电站建筑物内弱点装置途径分析2.1雷电的危害雷电从形式上可分为直击雷和感应雷。

直击雷是雷云之间或雷云对地面上某一点（如树木、建筑物等）直接放电，感应雷是雷云放电时,在四周导体上产生的静电感应和电磁感应，其中对地雷击由于距雷击点较近,产生的感应浪涌电压较大,作用半径也大,作用範围内的电子装置均是破坏物件。

雷击对电力系统的危害是特殊巨大的，直击雷可以造成线路跳闸、开发、tv、ta及其它一次装置故障、**。

感应雷主要危害变电站的通讯、排程、载波、继保系统及监控装置。

这些装置对雷电等电磁脉冲和过电压过电流的耐受力气很低，而且由于电力系统二次防雷工作滞后，这些装置患病雷击损坏极高，后果也越来越严峻。

2.2雷电入侵变电站建筑物内装置的途径分析变电站内建筑物一般不超过3层，属二类防雷建筑物，但由于变电站装置处在一个强电和弱电系统形成的错综複杂的电磁环境中，高压开关装置的操作切换，雷电闪击，一次装置短路接地，二次迴路切换，人员及邻近物体的静电放电和无线电辐射等产生的电磁干扰可能通过各种耦合进入二次系统形成浪涌和过电压。

其中雷击**路上引起的上万伏的过电压、过电流及极强的交变电磁场是损坏建筑物内装置的主要缘由，雷电入侵建筑物内装置的途径有配电线路、通讯线路、雷击电磁场、地反击等四种途径，具体分析如下： 2.2.1配电线路引入的雷电过电压雷电波通常是通过变电站接近的线路侵入母线，再经过变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，进入低压出线，途中经过了线路避雷器，母线避雷器等多级削峰，再经过变压器低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。

综合自动化变电站二次设备的防雷保护随着科学技术的日新月异，微机型的综合自动化装置以其高灵敏性、速动性和维护管理的方便性在电力行业中得到飞速的发展和广泛的应用。

但微机系统越是先进，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。

抗干扰和耐冲击始终是微机系统在电力工业恶劣电磁环境下应用中的两大薄弱环节。

而雷击事件由于其极高的电压幅值和不可预测性更是微机系统的天敌。

综合自动化变电站交、直流电源回路、网络通讯回路在雷击时引起的浪涌电压会对综合自动化设备产生严重干扰。

它会导致计算或逻辑错误、程序运行出轨、通讯中断、甚至造成元件损坏。

在宜昌公司变电站内就发生了多起因遭受雷击造成设备的严重损坏，这极大的威胁着现代化变电站运行安全的问题，应该引起我们足够的重视。

2 遭受雷击的原因分析2.1 雷电波的侵入过程:雷电波通常是通过变电所邻近的10kv 线路侵入10kv母线，再经过10kv所用变压器高、低压绕组间的静电和电磁耦合，闯入低压出线。

途中经过了10kv 线路避雷器、母线避雷器和所用变避雷器3 级削峰，再经过所用变低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。

但由于雷电波的电压、能量极高，且避雷器等设备技术上局限性，虽然绝大部分的雷电能量都能在到达设备之前得以消除。

但雷电波仍可能以幅值相对很高，作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式，通过所用变压器的低压出线，加到变电站内所有的220v 交流回路中。

还有一种情况，就是感应雷电波通过调度远动系统的rtu 设备和信号采集的二次电缆入侵，以很高的电压直接加到远动系统的信号和传送端上，造成接收和发送端模块烧坏。

2.2 微机设备易遭雷害的原因:变电站的保护和合闸电源直流系统的整流充电系统设计容量都比较大，电压耐受能力也比较好。

而且由于大容量电池组吸收尖峰脉冲的作用和整流回路的平波作用，加到保护装置上的脉冲电压大大降低。

再加上常规的电磁式保护装置的元器件多为单元件的电阻、电容和电感线圈等，耐热容量大，对尖峰脉冲的耐受能力也比较强，所以能安全度过低能量、高电压的冲击暂态过程。