變電站二次系統(tǒng)防雷方案

廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司變電站二次系統(tǒng)防雷接地解決方案設(shè)計單位廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司2007年7月目錄一、概述2二、防雷理論和設(shè)計依據(jù)22。1雷電對電氣設(shè)備的影響錯誤!未定義書簽。2。2完善的雷電保護系統(tǒng)錯誤!未定義書簽。2。3防雷方案設(shè)計依據(jù)錯誤!未定義書簽。三、變電所低壓用電系統(tǒng)防雷接地方案33。1外接地網(wǎng)43。2室內(nèi)等電位連接43?3通過防雷器建立等電位連接43?3。1交流電源的防雷43.3o2直流電源的防雷63。3?3信號系統(tǒng)防雷53.3。4GPS天饋線的防雷7365RS232端口的防雷83.3。6PT回路的防雷8四、工程圖紙7室內(nèi)的等電位連接見工程圖CSZY-SNJD8變電所電源防雷器配置圖CSZY-SPD9五、技術(shù)說明錯誤!未定義書簽。V20—C/3+NPE-AS聲光報警11一、概述雷電是一種自然放電現(xiàn)象,它具有極大的破壞力，對人類的生命、財產(chǎn)安全造成巨大的危害.自從人類進入到電氣化時代以后，雷電的破壞由以直擊雷擊毀人和物為主，發(fā)展到以通過金屬線傳輸雷電波破壞電氣設(shè)備為主。隨著微機保護系統(tǒng)進入變電站自動控制系統(tǒng)，變電站自動化設(shè)備越來越先進,其精密程度越來越高，但從防雷角度來說，其防雷電電磁脈沖侵害的能力卻明顯下降，近年來，電力二次系統(tǒng)遭雷擊災(zāi)害的事故也時有發(fā)生。因此，廣東省電力公司也對此情況越來越重視，并針對變電站自動化的防雷制定了關(guān)于廣東省電力二次系統(tǒng)的防雷規(guī)范。本公司根據(jù)對變電站自動控制系統(tǒng)的特點,結(jié)合省公司的防雷規(guī)范，制定出本方案,旨在最大程度下減輕雷電對二次系統(tǒng)的危害。二、設(shè)計依據(jù)1。廣東電網(wǎng)公司變電站二次系統(tǒng)防雷接地規(guī)范(Q/GD0011122.03-2007)2。建筑物防雷規(guī)范(GB50057-94)3。計算機房防雷設(shè)計規(guī)范(GB50174—93)4。計算機信息系統(tǒng)防雷保安器(GA173-1998)5。通信局(站)雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范(YD5098/T-2001)6。雷電電磁脈沖的防護(IEC1312)7。過電壓保護器(VDE0675)8。低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器(SPD)第一部分：性能要求和試驗方法GB18802。1-20029。DL/T667-1999遠動設(shè)備及系統(tǒng)10。DL/T620—1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合三、變電所低壓用電系統(tǒng)防雷接地方案傳統(tǒng)的雷電防護方法由外部防護和內(nèi)部防護兩個環(huán)節(jié)組成.外部防護是防止雷電擊中建筑物時在建筑物本身出現(xiàn)的火災(zāi)和機械損害.包含建筑物外將雷電放電電流導(dǎo)人大地的設(shè)施:避雷針（避雷帶）、引下線、建筑物周圍的接地網(wǎng)及接地系統(tǒng)等.在變電站建設(shè)時，我們按照GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》即可滿足外部防護的要求.內(nèi)部防護是減少被保護空間雷電流的電磁影響的措施，目的是降低由雷電流引起的電位差.只有包含完整的外部防雷設(shè)施和內(nèi)部等電位連接,才能構(gòu)成一個完善的雷電防護系統(tǒng)（如圖1所示）。雷電保護系統(tǒng)建筑物接閃器引下線地網(wǎng)外部屏蔽內(nèi)部屏蔽防雷器等電位連接VVV24,1312,6164361VV圖1\雷電防護系統(tǒng)的那么概括的說;當今電子設(shè)備的防雷手段，，主要采用分流、接地、屏蔽、等電位和過電壓保護等方法。a?分流利用避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設(shè)備上.b。屏蔽計算機系統(tǒng)所有的金屬導(dǎo)線，包括電力電纜、通信電纜和信號線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽,在機房建設(shè)中，利用建筑物鋼筋網(wǎng)和其他金屬材料，使機房形成一個屏蔽籠?用以防止外來電磁波（含雷電的電磁波和靜電感應(yīng)）干擾機房內(nèi)設(shè)備。c?等電位連接將機房內(nèi)所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設(shè)備外殼等金屬構(gòu)件進行電氣連接?d.接地在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為保證其穩(wěn)定可靠的工作、保護計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個良好的接地系統(tǒng)。接地和等電位連接方式。所有引入和引出被保護空間的電源線和通信線路，或其他導(dǎo)體都要進行等電位連接，依據(jù)IEC51312-1說明，等電位連接的目的，在于減小保護區(qū)間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。對（如金屬支架、金屬機柜等）需要采用導(dǎo)線進行等電位連接，對于帶電金屬體（如動力電纜等)需要采用防雷器做等電位連接.以下就是依據(jù)有關(guān)標準的要求，針對電力變電站的結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計的解決方案:3。1接地根據(jù)IEC標準及國標、行標的要求，目前大部分的建筑均采用聯(lián)合接地，因此，在對變電站的接地系統(tǒng)進行設(shè)計施工時,如無特殊要求，建議采用聯(lián)合接地的方式.接地電阻要求小于0。5Q。3.2室內(nèi)等電位連接一般來說，變電所低壓用電系統(tǒng)所占的面積不是很大，因此可以采用4x40mm扁銅帶沿機房墻壁0.5m處布放成環(huán)狀作為工作地接地環(huán)，每根扁銅帶需要用膨脹螺釘架空5—10cm鋪設(shè)在地面上。此接地環(huán)要用4x40mm扁銅帶或扁鋼與直流接地引下線作焊接處理。站內(nèi)的設(shè)備的接地線以最短的方式，直接連接到環(huán)狀工作地接地環(huán)上。防靜電地板的金屬支架和靜電地板下的線橋都應(yīng)直接連接到環(huán)狀工作地接地環(huán)上。室內(nèi)的等電位連接見工程圖CSZY—SNJD。3.3通過防雷器建立等電位連接3.3.1交流電源的防雷電源部分釆用三級防雷。變電站的站用電源一般是通過兩臺站用變，輸入到交流屏內(nèi)，然后供給相應(yīng)的控制、保護回路所需的供電電源，由于此線路均由室外輸入,不帶鎧裝，非常容易感應(yīng)到大的雷電流,而且能量也比較高，因此，第一級防雷器必需能夠抵擋該雷電流帶來的能量。建議在主控室1#、2#交流屏輸出側(cè)各安裝一套V100-B(385VAC)三相電源防雷箱，從三相電源進線側(cè)弓I線至V100—B/T上安裝。其最大通流量可達到100KA(8/20us)，可將大部分的雷電流泄放入地.第二級電源防雷器采用0B0V20-C/4C級電源防雷器，并聯(lián)安裝在變電所主控樓內(nèi)獨立的二次交流屏各段母線、充電機屏的交流輸入側(cè)，各安裝一套，最大放電電流可達40KA(8/20us)，主要作用是進一步將電源線引入雷電導(dǎo)致的過電壓限制到對設(shè)備無害的水平。并且防雷器前要串聯(lián)3PCS32A的后備空氣開關(guān).第三級電源防雷器采用0B0V20-C/2單相交流防雷器，安裝于遠動屏、后臺、小電流接地屏等的交流電源輸入端，對遠動屏、及后臺設(shè)備提供足夠的保護。另外，由于遠動屏、后臺等處設(shè)置了大量的遠動機、服務(wù)器、光端機等精密設(shè)備，為提高此類設(shè)備的安全指標，建議在這類設(shè)備的前端加裝精細保護防雷器，建議采用OBOCNS3—D—PRC,將浪涌過電壓進一步限制在設(shè)備允許的范圍內(nèi).3。3.2直流電源的防雷電力系統(tǒng)中的直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。它的作用是：正常時為變電站內(nèi)的斷路器提供合閘直流電源；故障時,當變電站用電中斷的情況下為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信等提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運行。因此,必須對站內(nèi)直流電源系統(tǒng)設(shè)計完善的雷電防護,避免雷電過電壓造成直流電源設(shè)備的損壞。根據(jù)廣東電網(wǎng)公司變電站二次設(shè)備防雷規(guī)范的要求，防雷器應(yīng)該安裝在不同防雷區(qū)域的交接處，所以，在設(shè)計直流電源系統(tǒng)的防雷措施，主要是考慮在1#、2#直流配電屏、通信室直流屏等設(shè)備KM、HM母線端安裝C級直流電源防雷器,由于KM與HM共用負極端，因此，防雷器型號可以選擇OBOV20-C/3+V20—C/2,對KM、HM母線提供正極對地、負極對地、正極對負極的保護。避免雷電過電壓通過直流電源線路侵害設(shè)備.另外，對直流屏48V電源輸出端需要配置直流防雷器,型號為OBOV20-C/3—PH—75V。3。3.3信號線路防雷（1）載波線路防雷變電站信號系統(tǒng)的防雷，主要是針對遠動通道（RTU）的傳輸線路進行雷電防護，目前在各種變電站的遠動系統(tǒng)中，傳輸?shù)拿浇榘ㄝd波、音頻電纜、光纖等。因此,對通道的防雷,必須根據(jù)現(xiàn)場的特點分別進行防護。根據(jù)載波設(shè)備接口類型的不同選擇不同的防雷器，在遠動屏至通道的兩個Modem輸入端配置信號線防雷器，在此可以選擇OBOFLD12/2..（2）遠動通信線路的防雷從控制室遠動屏至通信屏的通信，主要是通過語音信號線或RS232信號線，所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況配置不同的防雷器，若采用語音信號線，則應(yīng)配置OBOFLD12/2,若采用RS232接口，則應(yīng)該配置OBOSD09—V24T/09。從遠動屏至其他屏柜的通信線路，如至GPS設(shè)備、小電流接地屏、測控屏等的通信端口,應(yīng)在遠動機的RS232接口處設(shè)置防雷器，型號為OBOSD09-V24T/09.（3）通信線路的防雷從10KV小室到控制室的通信線路（如RS232、RS485、CAN總線等）,應(yīng)在兩端相應(yīng)屏柜處安裝通信線路防雷器,避免線路上感應(yīng)的過電壓竄入設(shè)備內(nèi)部。型號為若為RJ45接口，應(yīng)配置型號為RJ45S-E1O0/4—F，若采用CON網(wǎng)或LAN網(wǎng)連接，則型號為FLD12..（4）錄音電話線路的防雷在錄音電話線路上，應(yīng)配置信號線防雷器,型號為OBORJ45-TELE/4-F.3。3。4GPS時鐘天饋線的防雷GPS時鐘設(shè)備內(nèi)部存在大量的精密電子元器件，而時鐘設(shè)備的同步準確性對整個變電站的運行維護具有非常的重要性，所以，在GPS時鐘天饋線輸入端，配置OBODS-BNC天饋線防雷器，可以有效阻止浪涌過電壓通過天饋線系統(tǒng)侵入時鐘設(shè)備內(nèi)部，保證設(shè)備的正常運行。DS－BNC是專用于高頻天饋線上的防雷器.由于具有高通流能力，可適用于0—2區(qū)域的防雷器保護。內(nèi)部采用附加電容很低的防雷器件和低的插入損耗，可應(yīng)用于最高2。5GHZ頻率的傳輸饋線.3。3.5“五防”到“監(jiān)控”系統(tǒng)通訊端口防護綜合自動化站中,“五防"系統(tǒng)與“監(jiān)控”系統(tǒng)通過一個標準RS232接口實現(xiàn)通信,雷電過電壓可能在此線路上感應(yīng)出浪涌過電壓，造成設(shè)備端口的損壞，因此，需要在其端口處配置OBOSD09-V24/9。3。3。6PT回路防雷方案PT回路的線電壓一般為100V,換算為相電壓U=100/l。732=57.7V.PT回路按線路一般分4極PT回路和2極的PT回路，4極的PT回路應(yīng)選用OBO的V20-C/3+NPE－75V型防雷器，2極的PT回路可選用OBO的V20—C/1+NPE—75V型防雷器。在PT回路安裝V20-C型防雷器可以抑制由PT電纜引入的浪涌過電壓，確保后端設(shè)備的安全，同時V20-C動作時不會使后端設(shè)備斷電，以免引起繼保裝置的誤動作。V20-C安裝于PT端子箱內(nèi)，并聯(lián)于空開出線端，具體安裝接線如下圖所示：3.3.7監(jiān)控系統(tǒng)防雷方案從變電站現(xiàn)場各監(jiān)控點引入的監(jiān)控視頻線、控制線等，應(yīng)在監(jiān)控屏內(nèi)相應(yīng)的輸入端配置相應(yīng)的防雷器，視頻線路配置OBOKoaxB-E2/MF-F,控制線路配置OBOFRD24。電源輸入端應(yīng)配置OBOV20-C/2電源防雷器。五、工程圖紙廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司室內(nèi)的等電位連接見工程圖CSZY-SNJD變電所電源防雷器配置圖CSZY-SPD變電站信號系統(tǒng)防雷配置圖廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司廣州市中能通信科技發(fā)展有限公司五、技術(shù)說明V20—C/3+NPE-AS聲光報警C級電源防雷器技術(shù)優(yōu)點：1、聲光報警功能。適合在有人值守的場合。在控制中心，您就可以觀測到防雷器的工作狀態(tài)了，方便?無人值守的場合的場合采用V20—C/3+NPE—FS。2、模塊化設(shè)計?維護方便，支持熱插拔，同時，在發(fā)生雷擊損壞后，您只要拔出受損的模塊，更換上新的模塊即可。不用另行購買整套防雷器。3、注重品質(zhì)。德國OBO公司在每個模塊的接觸點，均采用業(yè)界產(chǎn)品唯一渡銀設(shè)計，以降低接觸電阻.4、品質(zhì)可靠.內(nèi)部采用德國OBO公司投入3000萬馬克資金設(shè)計的熔斷裝置。當內(nèi)部溫度到達約120°C時，自動脫離電網(wǎng)。極為安全。5、嚴格的質(zhì)量控制。每個出廠的模塊，均在線檢測，并將出廠日期和測試結(jié)果打印在模塊的底部。6、保護能力強.單個模塊可以承受40KA波形的雷擊電流。業(yè)界領(lǐng)先。7、寬頻電壓設(shè)計?單個模塊的最大持續(xù)工作電壓為385V,可以運用的各種復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境中8、安裝方便。安裝底座一體化設(shè)計，內(nèi)部已經(jīng)做好了相關(guān)跳線，安裝極為方便。9、運用范圍廣?在全中國各大運營商均大量配套使用.應(yīng)用場合V20—C/3+NPE-AS385V分配電屏設(shè)備前端的過壓保護，為的第二級防雷保護。性能特征V20-C是依據(jù)VDE—0675標準對1000V以下的低壓負荷設(shè)備依據(jù)標準實行保護.它保護電氣設(shè)備不受因雷電和開關(guān)操作所引起的瞬態(tài)過壓損壞。作為限壓型的產(chǎn)品，V20-C內(nèi)部配備了高能量的氧化鋅壓敏電阻，該壓敏電阻具有較佳的非線性特性.該組件具有響應(yīng)時間極短、殘壓低、容通電流大，壽命長和無續(xù)流的優(yōu)點如果壓敏電阻因過載而老化時，內(nèi)置的斷路器將中斷與電源的連接，故障顯示窗口的顏色會由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色.在采用OBO之特制的光控系統(tǒng)LCS后，每個OBOV20-C的遠程監(jiān)控便變得輕而易舉.除此之外，V20-C還設(shè)計有聲光報警裝置(OBOV20-C/AS)、遠距離遙信裝置(OBOV20-C/FS)，附帶遙信的電壓監(jiān)視裝置?在不停電的狀態(tài)下,避雷器可安全地進行熱插拔檢測、維護、更換。V20－C詳細技術(shù)參數(shù)表:型號OBOV20-C/0標稱工作電壓Un75V?230V?385V?*最大可承受工作電壓U?max75V?275V?385V?按VDE0675,Part6標準的分類級別C類正常放電電流上限In（8/20）20最大測試的放電電流上限Imax（8/20）40KA測試殘壓上限UresIs=1KA240V0。8KV1。2KVIs=5KA300V1。0KV1。4KVIs=15KA400V1。3KV1。8KVIs=40KA550V1。9KV2.3KV組合模塊的最大放電電流（8/20）單模塊40KA40KA40KA雙模塊75KA75KA75KA三模塊100KA100KA100KA四模塊100KA100KA100KA持續(xù)放電電流IsL（2000us）200A反應(yīng)時間tA〈25ns在短路電流為25KA下的可承受保險絲規(guī)格100AgL連接線的線徑選取范圍2.5-35mm2（單股或多股銅線）固定35mm寬的導(dǎo)軌上，符合DINEN5002標準顏色灰色材料聚酰亞胺工作溫度范圍—40°C至+80°C按DIN43880標準的尺寸單模塊寬17。8mm深55mm雙模塊寬35。5mm深55mm三模塊寬52.4mm深55mm四模塊寬71.2mm深55mmFLD系列控制線路防雷器功能FRD、FLD作為交、直流信號控制線防雷器，采用兩級過電壓保護電路,此電路包括一個氣體放電管壓敏電阻器和快速箝位二極管,具有通流容量高、響應(yīng)時間短、保護殘壓低等特性。應(yīng)用FRD、FLD、FRD2及FLD2防雷器適用于保護電子測量及控制系統(tǒng)不受在數(shù)據(jù)傳輸線路中的過電壓所造成的損壞。FRD和FLD型系列防雷器設(shè)計用于懸浮地雙線系統(tǒng)。由于FRD內(nèi)置有串接電阻，因此若將其安裝在線路中會使線路的電阻增大從而產(chǎn)生壓降，一般適用于輸出電流依負載而變的測控系統(tǒng)中，F(xiàn)LD則適用于調(diào)壓控制系統(tǒng)中。FRD2和FLD2型系列防雷器設(shè)計用于接地單線系統(tǒng)。如果允許串接電阻可選擇FRD2型，對于由電壓控制的系統(tǒng),可選擇FLD2型.因其兩級構(gòu)造，適用于LPZOb至LPZ1分區(qū)接口。特性可快速、簡易地使用于各種特殊電壓系統(tǒng)中進行過電壓保護。技術(shù)參數(shù)FRD5FLD5FRD2—5FRD12FLD12FRD2-12FLD2-12FRD24FLD24FRD2—24FLD2-24FRD48FLD48FRD2—48FLD2—48FRD60FLD60FRD2-60FLD2—60FRD110FLD110FRD2—110FLD2-110標準電