變電站防雷有一次側防雷和弱電系統防雷。一次側防雷一是防雷直擊在變電站電氣裝置上，二是防雷電波透過架空線路入侵變電站。 一次側防雷中的直擊雷防護採用避雷針和避雷線。入侵波採用裝設避雷器的方法解決。 據執行經驗表明，按規程裝設避雷針的變電站，防雷效果較好，100個變電站每年發生雷擊約0.3次。 一般採用獨立避雷針，並按相關規定安裝。

1 提出問題

沿海地區的年雷暴日高，發生雷擊事故的機率大。因此，在變電站的設計過程中，為保護變電站的裝置安全，提高其供電可靠性，最佳化防雷設計方案，加強變電站的防雷安全措施，最大程度的減少雷擊事故的發生，有著極其重要的意義。

本文僅對變電站內的電氣裝置、控制保護系統的防雷保護、防靜電和防干擾遮蔽措施進行探討。

2 接地裝置

保護和遮蔽措施都要求有科學可靠的接地裝置。

2.1接地體

接地體可分為自然接地體和人工接地體，設計中通常採用人工接地體，以便達到所規定的接地電阻，並避免外界其他因素的影響。人工接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。

接地體的接地電阻值取決於接地體與大地的接觸面積、接觸狀態和土壤性質。

垂直接地體之間的距離為5m左右，頂部埋深0.5～0.8m。接地體與道路或通道出入口的距離不小於3m，當小於3m時，接地體的頂部處應埋深1m以上，或採用瀝青砂石鋪路面，寬度超過2m。埋在土壤中的接地裝置連線部位應按規範規定的搭接長度焊接以達到電氣連線。焊接部位應作防腐處理。

2.2接地線

接地線即接地體的外引線，連線被保護或遮蔽設施的連線，可設主接地線、等電位連線板和分接地線。

防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可採用圓鋼或扁鋼，兩端按規定的搭接長度焊接達到電連線。

防靜電保護和防干擾遮蔽裝置的主接地線一般採用多股銅芯電纜，分接地線採用多股銅芯軟線。

3 防雷保護措施

防雷措施總體概括為2種：①避免雷電波的進入；②利用保護裝置將雷電波引入接地網。防雷保護措施應根據現場常見的雷擊形式、頻率、強度以及被保護設施的重要性、特點安裝適宜的保護裝置。

3.1避雷針或避雷線

雷擊只能透過攔截導引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨立避雷針，大變電所大多在變電所架構上採用避雷針或避雷線，或兩者結合，對引流線和接地裝置都有嚴格的要求。

3.2避雷器

避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以內。中國主要是採用金屬氧化物避雷器(MOA)，西方國家除用MOA外，還在所有電氣裝置上安裝空氣間隙，作為MOA失效後的後備保護。

3.3浪湧抑制器

採用過壓保護器(電湧保護)、防雷端子等提高電氣裝置自身的防護能力，防止電氣裝置、電子元件被擊壞。在重要裝置的電源配入、配出口均應加裝電源防雷器，選用的電源防雷器具有遠傳通訊接點，接入後臺管理機。當發生雷擊事故時，如電源防雷模組遭到損壞，在後臺監控機上就能顯示其狀態。在控制、通訊介面處加裝浪湧抑制器。

3.4接地裝置

獨立避雷針要求單獨設定接地裝置；建築物避雷網的引下線應與建築物的通長主筋(不少於2根)及建築物的環狀基礎鋼筋焊接，並與室外的人工接地體相連，與工作接地共地，形成等電位效應。為了保證防雷裝置的安全可靠，引下線應不少於2根，在高土壤電阻係數地區，可採用多根引下線以降低衝擊接地電阻，引下線要求機械連線牢固，電氣接觸良好。變電站的防雷接地電阻值要求不大於1Ω。

4 防雷電感應

現代變電站都有較完善的直擊雷防護系統，戶外裝置直接遭雷擊損壞的機率較小。但雷擊防雷系統時所產生的雷電放電及電磁脈衝，以及雷電過壓透過金屬管道、電纜會對變電站控制室內各種弱電裝置產生嚴重的電磁干擾，從而影響整個系統的正常執行。

變電站防雷系統落雷時，會產生2個方面的影響：①雷電流要透過站內接地網(主要靠集中接地裝置)洩入大地，在地網上產生一定的衝擊電位，嚴重時會在一些部位產生反擊，甚至產生區域性放電現象，危及電氣裝置絕緣；②雷電流透過避雷針的接地引下線入地時，會在周圍空間產生強大的暫態電磁場，從而在各種通訊、測量、保護、控制電纜、電線，甚至戶內弱電裝置的部件上產生暫態電壓，影響這些裝置的正常執行。

4.1雷擊時暫態感應電壓分析

雷擊廠站有2種情況：①雷擊站內的構架或獨立避雷針；②雷擊站內所在建築物的防雷系統。雷電放電會對周圍空間，包括控制室內造成傳導或幅射的電磁干擾。在雷電波等值頻率範圍內，這些干擾主要是電感耦合型的。從戶外裝置引入控制室的各種電纜、電線，在戶外絕大部分是走地下電纜溝的，雷電放電形成的空間電磁場對其影響不大，這主要是因為線的走向與避雷針是垂直的。但在建築物內走線時就容易產生感應迴路，而且這些迴路的一端接入輸入阻抗大的電子裝置，相當於開路，穿透建築物鋼筋水泥牆壁的電磁脈；中會在這些迴路中感應出幅值較高的暫態電壓。

(1)雷擊變電站內靠近控制室的避雷針時，情況相當複雜，因為整個建築物的各個導電構件，包括防雷系統、水泥牆及地板中的鋼筋、金屬橫粱等的影響都需要考慮。

(2)建築物防雷系統除避雷針外還包括由接地引下線、水平連線母線及引下線下的接地裝置構成的洩流系統。雷擊時，雷電流經過離室內務迴路相當近的各接地引下線洩入地網，在各回路周圍空間產生很強的暫態電磁場。因接地引下線緊貼牆壁，故此時牆中的鋼筋甚至牆上專門設定的遮蔽網已基本不起遮蔽作用。因為只有處於非磁飽和狀態的遮蔽材料才能具備預期的遮蔽效果，而由於強輻射源離遮蔽層很近，若遮蔽層又不是用飽和電平較高的磁性材料做成，則其遮蔽效果是很差的。另外磁通也可以穿過較大的孔眼直接與較近處的迴路耦合。

4.2防護措施

為保證弱電裝置的正常執行，可從以下幾方面採取措施：(1)採用多分支接地引下線，使透過接地引下線的雷電流大大減小。(2)改善遮蔽，如採用特殊的遮蔽材料甚至採用磁特性適當配合的雙層遮蔽。(3)改進洩流系統的結構，減小引下線對弱電裝置的感應並使原有的遮蔽網能較好地發揮作用。(4)除電源入口處裝設壓敏電阻等限制過壓的裝置外，在訊號線接入處應使用光電耦合元件或設定具有適當引數的限壓裝置。(5)所有進出控制室的電纜均採用遮蔽電纜，遮蔽層公用一個接地網。(6)在控制室及通訊室內敷設等電位，所有電氣裝置的外殼均與等電位匯流排連線。

5 微機保護防干擾遮蔽措施

變電站的微機保護裝置容易受到電磁干擾，由於受到電磁感應，在被測訊號上產生疊加的串模干擾e。；由於受到靜電感應、地電位差異的影響，在訊號線任一輸入端與地之間產生疊加的共模干擾ec。防干擾措施通常採取遮蔽和接地相結合，將所有遮蔽電纜分屏遮蔽，用截面積>2.5mm2多股銅芯軟線作為接地線，分別與匯流接地母排電連線，匯流接地母排與屏體絕緣，並採用單芯遮蔽電纜(>95mm2)與室外接地體做一點連線。

6 結束語

根據防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性，及整個變電站的周圍環境、地理位置、土質條件以及裝置效能和用途，採取相應雷電防護措施。對處在不同區域的裝置系統進行等電位連線和安裝電源防雷裝置及浪湧電壓保護裝置，使得處在不同層次的裝置系統達到統一的防雷效果。

變電站設計時應儘可能使象微波塔這樣有引雷作用的建築物遠離控制室和通訊室，特別是當其周圍沒有更高的遮蔽物時。建築物防雷系統，尤其是洩流系統的設計對感應電壓的幅值有明顯的影響。在設計時應根據實際情況採用最優方案，儘量減少感應，同時也要採取其他措施以保護敏感的弱電裝置。