變電站防雷方案

變電站防雷方案目錄TOC\o"1-5"\h\z第一章概述 3第二章 雷電危害途徑 4第三章 雷電入侵變電站建筑物內設備的途徑分析 4第四章設計方案 6第五章產品清單 12第六章 產品性能參數 13第一章概述雷電災害亙古有之，雷電這個早已被我們所“克服”的困難，卻像突然被注入了新的活力般，讓我們在感受科技的同時也品嘗了許多突然而全的無奈和煩惱。隨著現代科學技術的發(fā)展，計算機技術(Computer)、控制技術(Control)、通訊技術(Communication)、顯示技術(CRT)得到廣泛發(fā)展和應用，并有機結合構成功能強大的綜合自動化控制系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)中的很多設備內部集成電路工作電壓很低，對瞬態(tài)過電壓極其敏感，因雷電及各種浪涌會導致的系統(tǒng)癱瘓、設備損壞、甚至造成人員傷亡比比皆是，造成不計其數的經濟和物力損失，其間接損失及政治影響更是無法估量。具體到現代化程度較高的變電站，大規(guī)模集成電路為核心的各種設備在變電站保護、遠動、通訊升級中的使用，其高度集成化的CMOS電路和CPU單元，對瞬間過電壓的承受能力大幅降低，很容易成為受雷電損害的主要設備。新設備和系統(tǒng)的投入運行，帶來了防雷方面的客觀需求，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，品體管設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。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)的防雷設施不完善，雷電變電站二次系統(tǒng)，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。從目前的不完全統(tǒng)計數據分析，變電站綜合自動化系統(tǒng)因雷電造成的損壞并非個案，而且南寧地區(qū)年平均雷暴日高達90.3天/年，因此對于雷電多發(fā)地區(qū)各系統(tǒng)采取有效的防雷保護措施是非常必要的。本方案制定的目的是考慮實際環(huán)境因素和用戶實際需要而做出一套比較完整而易于操作的防雷設計方案，從而保障變電站綜合自動化系統(tǒng)安全地運行。我們認為，要做到在建筑物及其內部設備安裝了防雷裝置以后達到萬無一失的水平，從經濟角度出發(fā)，做到這一點就太浪費了，而且即使按照國家標準規(guī)范設計的防雷裝置的防雷安全度也并非100%。本方案依據國家、國際有關標準，本著安全可靠，技術先進，經濟合理和特殊化需要原則，以及高度負責的精神，并根據貴單位的具體要求，結合貴單位提供的資料和情況介紹，對現場進行了初

安世杰安世杰步勘查，精心設計，力求將雷擊的損害降到最低點。第二章雷電危害途徑雷電是一種自然放電現象，按其造成的危害可分為：（1）直擊雷。大氣中帶有電荷的雷云，其對地電壓高達幾億伏。當雷云與地面凸出物之間電場強度達到空氣擊穿強度時，就發(fā)生放電現象，閃電直接擊在建筑物、其他物體、大地、或者防雷裝置上，產生電效應、熱效應和機械力。當雷電直接擊在建筑物上，強大的雷電流使建（構）筑物水份受熱汽化膨脹，從而產生很大的機械力，導致建筑物燃燒或爆炸。另外，當雷電擊中接閃器，電流沿引下線向大地瀉放時，這時對地電位升高，有可能向臨近的物體跳擊，稱為雷電“反擊”，從而造成火災或人身傷亡。（2）雷電感應。雷電感應俗稱感應雷，它分為靜電感應和電磁感應。靜電感應是帶有大量電荷的雷云所產生的電場使金屬導體上感應出被電場束縛的相反電荷。當雷云對地放電或云間放電時，云層中的電荷在一瞬間消失了（嚴格說是大大減弱），那么在線路上感應出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在電勢能的作用下，這些正電荷將沿著線路產生大電流沖擊。電磁感應是雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在避雷針上會產生強大的交變電磁場，此交變電磁場的能量將感應于線路并最終作用到設備上。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機會反倒增加，內部設備遭感應雷危害的機會和程度一般來說是增加了，對用電設備造成極大危害。因此，避雷針引下線通體要有良好的導電性，接地體一定要處于低阻抗狀態(tài)。（3）雷電波侵入。由于雷擊，在架空線路或空中金屬管道上產生的沖擊電壓沿線路或管道的兩方向迅速傳播的雷電波稱為雷電波入侵。其傳播速度為300m/ps（在電纜中為150m/ps）?？梢詫е略O備損壞、人員傷亡、建筑物損壞或電氣系統(tǒng)故障，嚴重者還可導致火災和爆炸。第三章雷電入侵變電站建筑物內設備的途徑分析由于變電站設備處在一個強電和弱電系統(tǒng)形成的錯綜復雜的電磁環(huán)境中，高壓開關設備的操作切換，雷電閃擊，一次設備短路接地，二次回路切換，人員及鄰近物體的靜電放電和無線電輻射等產生

安世杰安世杰的電磁干擾可能通過各種耦合進入變電站綜合自動化系統(tǒng)形成浪涌。其中雷擊在線路上引起的上萬伏的過電壓、過電流及極強的交變電磁場是損壞設備的主要原因，雷電入侵建筑物內設備的途徑有配電線路、通信（訊）線路、電磁感應、地電位反擊等四種途徑，具體分析如下：3-1：延配電線路引入的雷電過電壓雷電波通常是通過變電站臨近的線路侵入母線，再經過變壓器高、低壓繞組間的靜電和電磁耦合，進入低壓出線，途中經過了線路避雷器，母線避雷器等多級削峰，再經過變壓器低壓出線的平波作用，電壓幅值大為下降。但由于雷電波的波峰幅值和能量很大，雖然雷電波在經過上述避雷器后，大部分能量得以消除，但仍有部分雷電波以幅值相對很高且作用時間很短的低能量尖峰脈沖的形式通過變壓器的低壓出線，加到變電站內所有的380V交流回路中。220V等直流線路因進出高壓場等原因也是引入雷電的主要線路。3-2：延通信（訊）線路引入雷擊通信（訊）線路（通信線路一般包括一般有載波線、電話線、控制線等）由于變電站的通信電纜出線較長，感應雷電通過遠控系統(tǒng)電纜及信號電纜侵入,以很高的電壓直接加在二次設備上，該過電壓輕則使設備加速老化，重則直接將設備損壞。對于電力系統(tǒng)來講，RS485、RJ45網線、GPS及微波載波等饋線等都是引入雷電的通信（訊）線路。3-3:電磁感應上述兩條途徑是有形的途徑，而電磁場是空間傳播的看不到的東西，這里的雷電電磁場是指雷擊引起的電磁場變化，該瞬變電磁場使各種線路產生感生電動勢，從而危害設備，該電磁場也可使設備內的線路板內部線路產生感生電動勢，使設備損壞。實驗表明，設備（包括設備近距離的連接線）處在2.4GS的電磁場中時設備會永久性損壞，設備（包括設備的近距離連接線）處在0.07GS的電磁場中時設備會產生誤動作。雷電電磁場的危害最終還是使設備及線路感應到過電壓。對于電力系統(tǒng)來講，電力建筑物內的鋼筋（當作引下線用）、變電站布線層內進出高壓場地和連接室內外的各種金屬線路都是發(fā)生雷電感應的通道。3-4:地電位反擊當變電站或線路遭受雷擊后，雷電流會經避雷裝置流人接地網，如果接地網的接地電阻偏大或

安世杰安世杰接地網的均壓效果不好時，在強大的雷電流作用下，會使接地網的局部電位顯著抬高，并由此導致電地位對設備反擊而損壞設備。從安全及運行穩(wěn)定等角度來考慮，電氣設備必須接地，如果雷擊時，設備的接地線路為高電位，而設備的某處因某種原因為低電位，則地線對設備上該點的電位差全部由設備承受，這實際上是地線對設備某點的過電壓，該過電壓也是輕則使設備加速老化，重則直接將設備損壞。地反擊是設備接地線路對設備某點的電位差，如果，設備不存在低電位點則不存在電位差，單是地線高電位只能說是“水漲船高”，沒有電位差也就沒有過電壓，當然設備也就不會損壞。第四章設計方案一、設計依據依據國際電工委員會IEC標準和中國國家標準與行業(yè)標準及規(guī)范的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)必須有完整完善的防浪涌保護措施，保障該系統(tǒng)能正常運作。設計依據如下：1） 國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）2） 國家標準《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-953） 國家標準《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-20044） IEC61024-1《建筑物防雷》標準5） IEC61312-1《雷電電磁脈沖的防護》第一部分通則6） IEC61312-2《雷電電磁脈沖的防護》第二部分建筑物的屏蔽、內部等電位連接及接地7） IEC61312-3《雷電電磁脈沖的防護》第三部分浪涌保護器的要求8） IEC61312-4：1998《雷電電磁脈沖的防護》第四部分現有建筑物內設備的防護9） GA173-1998《計算機信息系統(tǒng)防雷保護器》10） 國家標準《計算機站場地技術條件》GB2887-89111） 電力行業(yè)推薦標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T620-199712） 電力行業(yè)推薦標準《交流電氣裝置的接地》DL/T621-199713） 《廣西電網二次系統(tǒng)防雷接地技術規(guī)范》（討論稿）

安世杰安世杰二、 現場情況根據《XX二次系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》提供的要求進行設計三、 保護對象本方案保護對象將按照《XX二次系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》的要求，為前提進行設計，但因要求中未涉及到具體的設備及參數，因此本方案，最終還需以實際設備為準，可由雙方確認修改。四、 設計原則安全可靠：由于建筑物內人員的安全性和設備的重要性，如果雷擊對其造成損害，則由此所造成的影響將非常大。依據國際、國內標準和自身豐富的經驗，根據中國國情和貴單位的具體情況，對本項目進行安全化的設計和評審，以確保系統(tǒng)的安全可靠。技術先進：在現有條件下，盡量采用當今國際、國內最先進和成熟的技術和產品，對建筑物、信息系統(tǒng)等起到最好的保護，能夠最大限度地適應今后技術和業(yè)務發(fā)展的變化。經濟合理：根據設計要求和現場實際情況，在確保安全可靠的前提下，對產品材料進行優(yōu)化組合，力求最優(yōu)性價比，并不一味追求產品單項指標和檔次。五、 設計思路針對可能的雷電波入侵途徑，我們應該在接閃、分流、接地、屏蔽、合理布線、等電位連接等六個方面做完整的、多層次的防護，其中等電位連接最為重要。系統(tǒng)防雷包括外部防雷和內部防雷兩個方面：外部防雷以避雷針（帶、網）、引下線、接地裝置為主，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針（帶、網）、引下線等泄放入地。內部防雷系統(tǒng)是為保護建筑物內部的人員和設備的安全而設置的。通過加裝SPD（電源SPD、信號SPD）等方法，使建筑物、設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將內部設施因雷擊所感應到的雷電流泄放入地，確保人員和設備的安全。綜合防雷系統(tǒng)示意如下:

fS4N-S3-fS4N-S3-六、具體防雷措施防直擊雷：本方案不考慮直擊雷部分防雷電感應及雷電波侵入:

安世杰安世杰電源系統(tǒng)1、 配電變壓器低壓側應安裝避雷器。避雷器的接地端子與變壓器的外殼、中性線以及電力電纜的鎧裝層應就近接地?？蛇x：ASPPPS-I/3-100BA2、 進入變電站室內的低壓電力電纜應走電纜溝或采用帶金屬外皮的電纜或直接穿金屬管埋地引入,其金屬管長度不宜小于15m。3、 當供電系統(tǒng)采用TN-S方式，低壓電力電纜引入機房后，在交流穩(wěn)壓器內或交流配電屏（箱）內，相線及中性線應分別對地加裝限壓型SPD;當供電系統(tǒng)采用TN-C-S方式，低壓電力電纜引入機房后，在交流穩(wěn)壓器內或交流配電屏（箱）內，相線應分別對地加裝限壓型SPD?？蛇x：ASPASafe-25/44、 變電站配電變壓器低壓側或低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流不小于20kA的限壓型SPD；低壓電纜引入電力室后，在配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流不小于15kA的限壓型SPD。若變電站配電變壓器和配電室在同一建筑物內，其SPD應在配電室內安裝?？蛇x：ASPAM2-40/4

安世杰安世杰5、 當上一級SPD與次級SPD都米用限壓型SPD時，兩者之間的電纜長度應大于5m。6、 當變電站的配電系統(tǒng)采用總配電室與分配電室方式供電時，總配電屏與分配電屏之間的低壓埋地電纜長度若大于50m，應在分配電屏電纜輸入側安裝標稱放電電流不小于10kA的限壓型SPD。可選：ASPAM3-20/47、 配電屏與各層配電箱之間的電源線若長度超過30m或電源線長度雖然未超過30m,但該層控制終端和網絡設備、儀表的電源對雷電較為敏感時，配電箱內電源芯線宜對地安裝標稱放電電流不小于10kA的限壓型SPD?？蛇x：ASPAM3-20/48、 變電站內對雷電敏感的系統(tǒng)從防護考慮，建筑物外墻體應避免安裝儀表及計算機用電源插座。9、 變電站直流電源線的雷電過電壓保護設計9.1、 直流屏與分屏的連接電纜大于50米時，應在進入分屏的饋線進線端加裝適合的直流SPD?？蛇x：ASPAM-48DC9.2、 變電站內直流配電屏的直流饋線端應安裝標稱放電電流不小于10kA的直流電源SPD?？蛇x：ASPAM-48DC9.3、 變電站內直流電源系統(tǒng)使用的SPD應具有帶保險絲功能，標稱放電電流不小于10kA，SPD應就近接地。10、 應在總配電屏，樓層分配電屏，機房配電屏,UPS專用設備配電屏等處根據實際情況安裝標稱放電電流不小于10kA的限壓型SPD.可選：ASPAM3-20/4信號系統(tǒng)1、 進入主控或通信機房的載波高頻電纜必須在屏內及結合濾波器處將屏蔽層接地。2、 復用載波通道高頻電纜進入載波設備前宜安裝標稱放電電流不小于10kA（8/2O網）的高頻信號SPD?？蛇x：ASPST75F3、 當載波及微波輸出的音頻線（或數據線）長超過30米時，應在載波及微波配線架處安裝標稱放電電流不小于5kA（8/20網）的信號SPD。可選：ASPLSA10G-2304、 從保護屏、交流電源屏、直流電源屏、測量屏等到總控屏的監(jiān)控通信線，若長度超過30米時在總

安世杰安世杰控屏內應安裝標稱放電電流不小于5kA(8/20網)的相應的信號SPD或光電隔離器?？蛇x：ASPXP35A+M06C5、 不同系統(tǒng)的通信連接線，應根據實際情況在其線路的一端或兩端都安裝標稱放電電流不小于5kA(8/20Ps)的相應信號SPD或光電隔離器?？蛇x：ASPXP35A+M06C6、 高壓場地到站內各室的各種信號線路、站內不同樓之間的的各種信號線應采用光纖或屏蔽電纜，屏蔽電纜的屏蔽層應兩端接地，電纜的空置芯線應兩端接地。7、 當信號線路垂直長度大于30m時，應穿金屬管，其金屬管兩端必須就近與樓層的均壓網或接地網焊接。微波通信系統(tǒng)1、 鐵塔上架設的波導饋線、同軸電纜金屬外護層應分別在上、下端及進入機房入口處外側就近接地，當饋線及同軸電纜長度大于60m時，其屏蔽層宜在塔的中間部位增加一個接地連接點，室外走線架始末兩端均應作接地連接。2、 當微波站的饋線采用同軸電纜時，應在同軸電纜引進機房入口處安裝標稱放電電流不小于10kA的同軸SPD，同軸SPD接地端子的接地引線應從天饋線入口處外側的接地線、避雷帶或地網引接?？蛇x：ASPST75F變電站二次系統(tǒng)接地要求1、 電網二次系統(tǒng)的接地方式應采用共用接地。通信站距發(fā)變電站接地網邊沿超過15米時，應另設專用接地網。2、 當互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連通時，宜將其接地裝置互相連接。3、 機房不宜設在建筑物頂層。若機房設在建筑物頂層，機房應進行屏蔽裝修.4、 進出機房的金屬管道引入室內前應埋地10米以上，并在入口處應就近與接地網做等電位連接。5、 引入機房的導線如暫不使用，應在配線架上接地，以防引入直擊雷、感應雷在開路的導線末端產生反擊。6、 管道、構架、豎井、廊道電纜支架等金屬物每隔20米應進行接地一次。

安世杰安世杰二次系統(tǒng)接地網均壓要求1、 應在調度大樓、變電站、微波站的機房內建立水平閉合環(huán)形接地帶，作為總等電位連接帶使用。2、 電網二次系統(tǒng)設備應采取等電位連接，設置等電位連接網絡。設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽電纜纜外層、設備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器（SPD）接地端等均應以一定距離與等電位連接網絡的接地端子連接。3、 建設調度大樓、變電站、微波站時為了保證均衡電位，應由接地網主抽頭處接引兩條截面不少于3X100mm2的主母銅線或相當截面的電力電纜，向上連接通信、自動化、保護、調度等機房的環(huán)形接地母線。4、 所有進入調度大樓、變電站、微波站的外來導電物均應在不同防雷區(qū)的界面處做等電位連接。當外來導電物、電力線、通信線在不同地點進入建筑物時，宜設若干等電位連接帶，并應將其就近連到環(huán)形接地體、內部環(huán)形導體或此類鋼筋上，它們在電氣上是貫通的并連通到接地體，含基礎接地體。第五章、產品清單序號名稱型號單價數量金額備注電源系統(tǒng)1電源一級防雷ASPPPS-I/3-100BA2電源一級防雷ASPASafe-25/43電源二級防雷AM2-40/44電源三級防雷ASPAM3-20/45電源末級防雷ASPAM-48DC信號系統(tǒng)1天饋電涌保護器ST75F2通信線SPDASPXP35A+M06C3電話語音保安單元LSA10G-230產品價格總計：Y

安世杰安世杰第六章、產品性能參數1、ASPPPS-I/3-100BA產品型號：PPS-I/3-100BA防護類型SPD端口SPD類別保護模式最大持續(xù)運行電壓電源防護一端口電壓開關型L-PE/N-PE320V/385V標稱放電電流沖擊電流接地接零不良指示劣化指示限制電壓連接導線100KA15KALED/蜂鳴報警LED/蜂鳴報警2000V16—35mm22、ASPASafe-25/4產品型號：Asafe-25防護類型SPD端口SPD類別電源系統(tǒng)絕緣阻抗連接導線

電源防護一端口電壓開關型TT-TN-IT>100Mohm16—35mm2額定電壓最大持續(xù)運行電壓沖擊電流最大放電電流限制電壓220V320V25KA140KA2000V安世杰安世杰3、 ASPAM2-40/4產品型號：AM2-40防護類別SPD端口SPD類別電源系統(tǒng)額定電壓最大持續(xù)運行電壓電源防護一端口限壓型TT-TN-IT220V385V標