變電站二次控制系統(tǒng)雷電過電壓損壞實例分析

　　大規(guī)模集成電路在變電站保護、遠動、通訊升級中的使用，對變電站二次系統(tǒng) 的過電壓保護提出了新的要求，本文通過220kV變電站雷電反擊變電站二次控制系統(tǒng)的實例分析，闡述了對變電站二次系統(tǒng)過電壓防護的見解。

　　1　概述

　　變電站一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)是一個相輔相承的整體，其相互關(guān)聯(lián)，但二次系統(tǒng)的耐過電壓水 平要比一次系統(tǒng)小的很多很多，如果二次系統(tǒng)的防雷設(shè)施不完善，極易由于一次系統(tǒng)對二次系統(tǒng)的雷電反擊造成變電站二次控制部分癱瘓而發(fā)生變電站毀滅性的事故。

　　變電站的一次防雷系統(tǒng)落雷時，會產(chǎn)生兩方面的影響：一是雷電流要通過變電站的地網(wǎng)瀉入大地，在地網(wǎng)上會產(chǎn)生一定的沖擊電位，在嚴重的情況下，會在部分設(shè)備上產(chǎn)生一個電位差 而損壞設(shè)備；二是雷電流通過防雷裝置的接地引下線入地時，會在周圍空間產(chǎn)生強大的暫態(tài) 電磁場，從而在各種通訊、遠動、保護等的電纜，甚至是主控室內(nèi)的弱電部件上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，損壞這些弱點設(shè)備。

　　盡管在變電站的設(shè)計中加強了對二次設(shè)備的防過電壓保護，但近幾年來，大量的微機保護等 在變電站保護、遠動、通訊的升級中使用，大規(guī)模集成電路的耐過電壓水平比原來的晶體管 電路脆弱了許多，晶體管設(shè)備的耐壓水平可達到500～1000V，而大規(guī)模集成電路的耐壓水平 不到100V。所以在對變電站的保護、遠動、通訊等弱電設(shè)備進行升級換代時一定要考慮設(shè)備的防過電壓措施。

　　在1998年一年的時間中，大同供電分公司先后有3個變電站的主控室由于變電站的一次系統(tǒng) 防雷設(shè)備落雷而損壞微機保護、遠動、通訊等設(shè)備，影響了電力生產(chǎn)的正常進行。分析這幾 次變電站弱電設(shè)備損壞的原因，主要是由于變電站的二次設(shè)備在更新?lián)Q代過程中，為了提高 設(shè)備的功能和性能，使用了大規(guī)模的集成電路，但這些設(shè)備的防過電壓能力由于大規(guī)模集成 電路的使用而變的相當?shù)�，在變電站二次設(shè)備更新?lián)Q代的過程中對其防過電壓的措施未能及 時完善，這樣一旦變電站一次防雷設(shè)備有雷電流流過，就極有可能對變電站的二次系統(tǒng)造成損壞。

　　下邊重點對大同北郊220kV變電站的微波塔落雷后對變電站二次系統(tǒng)的損壞情況進行分析，同時對變電站的二次系統(tǒng)過電壓防護提出一些見解。

　　2　北郊變電站二次系統(tǒng)損壞情況及防雷現(xiàn)狀

　　1998年7月4日16：42時，下雨并伴隨雷電，北郊變電站中央信號屏警鈴響，大北231開關(guān)重合閘動作，220開關(guān)呼喚，微機保護故障，234開關(guān)微機保護故障光字牌亮。234開關(guān)102屏CPU1巡檢中斷，有報告燈亮；220開關(guān)保護屏CPU1巡檢中斷，有報告燈亮；231開關(guān)102屏重合閘啟動，有報告燈亮；103屏巡檢中斷，有報告燈亮，負荷監(jiān)測微機死機。匯報調(diào)度時發(fā)現(xiàn) 省調(diào)、地調(diào)電話全部中斷，打印事故報告時，不能打印。

　　2.1　設(shè)備損壞情況

　　2.1.1　微機保護裝置損壞情況

　　(1)220開關(guān)打印機，人機對話CPU0板、高頻插件CPU1板損壞。

　　(2)231開關(guān)102屏打印機，人機對話CPU0板，綜重插件CPU4逆變電源損壞。

　　(3)234開關(guān)102屏打印機，人機對話CPU0板，高頻插件CPU1板另序插件CPU3板損壞。

　　2.1.2　遠動設(shè)備損壞情況

　　遠動變送器損壞均是工作電源部分，變送器的電源板上電源變壓器、橋式整流電路、三端穩(wěn)壓器等均燒壞。與二次PT和CT連接部分A、C相測功板完好無損；與RTU連接部分變送器輸出 電路有不同程度的損壞現(xiàn)象。

　　RTU中模擬量輸入處理模件板、鍵盤顯示器接口模件板從外觀上看已嚴重損壞，其它板件也有不同程度損壞。

　　遠動專用UPS事故后處于故障狀態(tài)，后經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)無法進行交直流自動切換，控制部分損壞 。

　　2.1.3　保護錄波器損壞情況

　　3臺微機保護和220kV微機錄波器也受到雷擊，其中大北線、北高線、220kV旁路各有一臺微機保護的人機對話插件損壞，CPU插件也有不同程度損壞，220kV微機錄波器的后臺機(486工 控計算機)主板也擊壞。

　　2.2　北郊變電站接地防雷情況

　　(1)北郊變電站的接地網(wǎng)接地電阻為：0.4Ω，合格。

　　(2)站內(nèi)共有4根獨立避雷針，主要分布在35kV設(shè)備區(qū)和主控室的周圍，其與主地網(wǎng)不連通，相互的距離也大于規(guī)程要求的5m，接地電阻在合格范圍。220kV設(shè)備區(qū)有6根架構(gòu)避雷針，110kV設(shè)備區(qū)有8根架構(gòu)避雷針，架構(gòu)避雷針的接地與主地網(wǎng)連通。

　　(3)微波塔位于主控室的旁邊，其本體接地電阻為2.2Ω，合格。由于其與主地網(wǎng)和主控室的 距離較近，所以其與主地網(wǎng)相連通。

　　(4)220kV、110kV母線1號、2號主變的220kV、110kV側(cè)加裝了氧化鋅避雷器，35kV母線、1號 、2號主變的35kV側(cè)加裝普閥式避雷器。

　　(5)進入主控室的電纜，110kV使用了銅屏蔽電纜，35kV、220kV側(cè)未使用屏蔽電纜。

　　(6)地網(wǎng)的各點連通情況使用萬用表測量連通情況良好。