贾洋王丽姿武丽燕焦科敏郭倩倩
国网晋城供电公司山西省晋城市048000
摘要：随着县级供电企业变电站大规模应用变电综合自动化技术，大量自动化设备投入运行。但自动化系统的微机装置雷击损坏自动化设备对外界的干扰极为敏感，电流、电压冲击耐受能力弱小。特别是雷击过电压对自动化系统电源、通信等回路的冲击，常常破坏自动化设备的稳定性甚至使装置损坏。该文通过分析变电自动化系统通信通道、站用电源、二次电缆的过电压来源，进而有针对性地提出对电源系统进行四级保护等防雷措施。
关键词：自动化；过电压；防雷；措施
自动化运行管理是供电企业的经济效益提高的动力和源泉，但是由于自动化设备，尤其是计算机系统部分，对于外界的干扰的敏感性极强，容易在电流和电压的作用下发生故障，特别是雷击，对于自动化系统中的电源、通信回路等的破坏是十分严重的。一旦遭到破坏，不仅自动化设备无法稳定运行，甚至是装置都有可能遭到损坏。
1.自动化系统过电压的主要来源
1.1来自通信通道的过电压
来自通信通道的过电压，主要是通信通道引入雷电引起的感应过电压，如通信电缆或钢芯光缆通过铜线或钢芯引入雷电感应过电压。该过电压使通信通道与设备之间有一定的电位差直接作用于串行通信口、光收发设备通信接口，会直接损坏微机和通信设备的串行口、光收发口，严重时会损坏微型计算机及通信设备。如某公司35kV西场变电站，通信通道采用带钢芯的光缆直接接至通信用的光端机，2007年7月，架设光缆用的钢绞线因雷击流过雷电流，与钢绞线平行架设的光缆钢芯通过互感耦合产生感应过电压，致使光端机烧毁。
1.2来自站用电源的过电压
雷击过电压的暂态冲击会通过站用电电源线，引入雷电电磁脉冲引起瞬态过电压，直接进入自动化设备电源系统，将引起设备电源模块甚至整套设备的损坏。如某公司110kV大龙变电站，站用电低压侧无防雷设施，2004年8月，10kV站用变二次侧通过电磁感应，在二次电缆上产生过电压，将同样无防过电压设施的直流系统交流进线设备击坏、烧毁。
此外，站用电低压电缆因互感耦合引起的感应过电压，严重时也会引起自动化设备的损坏。
1.3来自二次电缆的过电压
如高压电流互感器和电压互感器采样的二次电缆通道，雷电电磁脉冲很容易从这两种高压设备侵入二次自动化设备。此外，二次电缆附近的接地体流过雷电流时，会通过互感耦合在二次电缆上产生干扰电压，此干扰电压在二次电缆上形成的感应电压也可能损坏自动化设备。
2.变电综合自动化系统防雷措施应用
2.1电缆耦合干扰对热控系统的影响较为普遍
某变电站机组运行中，所有的参数都较为正常，但是突然发生了汽机振动，导致机组跳闸。根据曲线记录，机组在运行中，曲线显示跳变的节点大约占到了热电阻信号总数的55%。电缆耦合干扰导致的热控系统的异常，归纳原因:检修人员对电缆误操作，引起电缆的电容式加速，带来传感器信号的突变，最终引起跳闸；动电缆和信号电缆在同一层进行铺设，导致二者的距离布置得过小，瞬间产生的电流对设备启动形成了干扰信号，导致电缆的信号发生了突变。屏蔽电缆、轴振探头等的质量问题以及接头松动等带来的信号突变;电源与测量、位置反馈和信号控制合用同一根电缆发生了信号波动和设备启动。
2.2电气设备主要防雷措施
①电磁辐射干扰带来的故障案例，主要表现在变频装置在发生启动和停止时由于相互干扰造成了风机液的控制发生了晃动，由于电磁辐射的高能干扰带来了模件的故障;对讲机也能引起信号和振动高信号的波动和误发，当巡检人员的对讲机走进振动监测系统，经过本特利探头1米范围内对对讲机的探测，发现瓦振信号发生了明显反应。尤其是在靠近5厘米内的范围内出现的干扰较大；
②由于电源干扰引起的故障，导致的结果是电源功率下降，引起模拟信号和TSI信号波动与误发，最终使得保护系统动作，引起供电电源的瞬间波动和设备的停运。ETS直流电源在进行直流电源的合环操作时，容易导致电压瞬间变化，出现计算机死机。典型的操作，如焊机与汽包水位热工仪表管的伴热进行检修的时候，电源干扰使得焊机发生了异常，母线电源出现了谐波污染，使得自动化系统电源回路出现了谐波分量。带来电缆电导耦合干扰，经过对参数信号振动曲线的观察，可以看到当时MFT遭到触发引起的机组跳闸事故的全过程；
③如某110kV变电站用电低压侧无防雷设施，雷电发生时，电磁脉冲的暂态直接进入自动化设备电源系统，冲击会通过站用电电源线，过电压设施的直流系统交流无防，导致进线设备被击坏、烧毁。在二次电缆上产生过电压，引起设备电源模块甚至整套设备的损坏。此外，站用电低压电缆因互感耦合引起的感应过电压，引入雷击过电压引起瞬态过电压，严重时引起自动化设备的损坏。
3.变电站自动化系统防止雷击和干扰技术研究
①对于变电站自动化控制系统的抗干扰能力的提升，有结合控制系统的电子线路、结构、软件设计等进行综合考虑，主要研究抗干扰措施的能力高低。
首先，确保接地系统可靠运行。例如某变电站在现场实测算时段，发现接地电阻与主接地网的数值为零，但是由于该变电站的地基部分多为岩石，对于雷击散流的抗干扰性能非常差，因此如果遭到雷击的时候，变电站自动化系统将遭到雷击电流的影响，成为主接地网的接地电阻。自动控制上的设备必然要遭到雷击的损坏。因此该变电站在自动化系统接地设计上，采用了独立的接地极再连接电气地的方法，确保雷雨天气时地电位瞬间的变化不会对控制系统产生影响。这种防雷和抗干扰的设计，确保了接地系统的可靠性。
②要实现自动化系统防止雷击和干扰技术，专业人员对于抗干扰技术的认识和落实也非常重要。必须对这项技术非常了解，具有娴熟的技术水平，才能按照规范设计要求，严格施工，不留下隐患。整个系统的设计的研究包括了变电站自动化系统干扰信号源的产生机理的研究，自动化系统抗干扰原理以及抑制技术、防雷技、系统对于雷电与干扰故障的分析与处理技术等。
③对干扰信号进行抑制的防护器的研发，是在常规的抑制干扰信号的方法不能奏效的基础上，展开专题研究设计出来的方法。这种方法通过项目合作单位，对不同种类的干扰信号进行新型的防雷和抗干扰的抑制。包括:可编程多功能抗干扰防护器，对浪涌、电磁场、漏电耦合等干扰均能进行抗干扰，对多种干扰信号可以实现同时进行抑制;现场仪表雷击防护器。其在雷击发生的时候可以快速响应过电压的限制，释放瞬时增加的电能能力，保护仪表设备和DCS通道，保护现场变送器和执行机构在雷雨天气免受雷电影响;电源线路谐波抑制器。对用电设备产生的谐波进行抑制，具有报警指示、雷电释放记录等功能，通过现场热工电源柜等设备，改善供电质量。抑制内部浪涌过电压保护不工作，以及电源系统产生的高次谐波，保证整个电源的供电不会受到谐波干扰;屏蔽电缆现场侧瞬间接地连接器。通过电磁干扰信号对电缆屏蔽信号线干扰的聚焦，及时将其泄放到大地中，减弱或者消除电磁干扰的影响。
结语：
变电自动化系统防雷是个系统工程，必须根据实际情况综合分析，找出防雷弱点，有针对性地采取措施。经济、合理、有效的防雷系统是自动化系统安全、稳定运行的保证，是电力稳定、优质供应的保证。
参考文献：
[1]周振宇．浅析变电站防雷接地技术的应用［J］．电子世界，2014，(24):287－287．
[2]吴敬柱．浅析变电站防雷接地技术的应用［J］．中国高新技术企业，2015，(23):35－36．