贵州电网公司电网二次系统防雷技术规范.doc

1、贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目1附件二贵州电网公司电网二次系统防雷技术规范1 适用范围1.1 本规范适用于贵州电网公司所属电网二次系统防雷工作。公司系统各单位在进行电网新建、扩建和改造等工作中均应执行本规范。1.2 本规范不包括变电站高压设备（即一次设备）及线路的直接雷击防护，变电站的建筑物、天线及户外高压设备等的直接雷击防护措施参照其他相关标准执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GB/T 2887-2000 电子

2、计算机场地通用规范GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范GA173-2002 计算机信息系统防雷保安器GBJ79-85 工业企业通信接地设计规程GB50057-94（2000 年版）建筑物防雷设计规范GB50174-93 电子计算机机房设计规范DL 548-94 电力系统通信站防雷运行管理规程YD/T 5098-2005 通 信 局 （站 ）雷 电 过 电 压 保 护 工 程 设 计 规 范贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目2GB 18802.1-2002 低压配电系统的电涌保护器（SPD ）第 1 部分：性能要求和试验方法GB/T 18802.21-2004 低压电涌保

3、护器 第 21 部分：电信和信号网络的电涌保护器(SPD)性能要求和试验方法YD/T 1235.1-2002 通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求YD/T1235.2-2002 通信局( 站)低压配电系统用电涌保护器测试方法YD/T5098-2001 通 信 局 （站 ）雷 电 过 电 压 保 护 工 程 设 计 规 范GB/T16927.1-1997 高压试验技术第一部分：一般试验要求GB14050-93 系统接地的型式及安全技术要求3 术语和定义3.1二次系统是指由继电保护、安全自动控制、系统通信、调度自动化、变电站综合自动化及相关回路组成的系统。3.2雷击是指雷闪击中的一次放电。

4、3.3雷电流 是指流入雷击点的电流。 3.4雷电电磁脉冲（lightning electromagnetic impulse LEMP）贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目3是指与雷电放电相联系的电磁辐射。所产生的电场和磁场能够耦合到电气或电子系统中，从而产生干扰性的浪涌电流或浪涌电压。3.5浪涌保护器（Surge Protective Dvices SPD）是指用于限制瞬态过电压和分流浪涌电流的装置，它至少应包含一个非线性电压限制元件，也称电涌保护器。3.6电压限制型 SPD(voltage limiting type SPD)是指在无电涌时具有高阻抗，但是随着电涌电流和电压的上升，其阻抗

5、将持续地减小的 SPD。常用的非线性元件是：压敏电阻和抑制二极管。这类 SPD 有时也称作 “箝位型 SPD”。3.7电压开关型 SPD（voltage switching type SPD）是指在无电涌时呈高阻抗，有浪涌电压时能立即转变成低阻抗的 SPD。电压开关型 SPD 常用的元件有：放 电间隙、气体放电管、闸流管和三端双向可控硅开关元件。这类 SPD 有时也称作“ 短路型 SPD”。3.8保护模式（modes of protection）是指连接在相对相、相对地、相对中性线、中性线对地及其组合的模式。3.9标称放电电流 (nominal discharge current In )贵州

6、电网变电站二次系统防雷试点改造项目4是指流过 SPD 具有 8/20s 波形的电流峰 值，用于级试验的 SPD 分 级以及 级、级试验的 SPD 的预处理试验。3.10冲击电流（impulse current Iimp）它由电流峰值和电荷量确定。其试验应根据动作负载试验的程序进行。这是用于级试验的 SPD 分类试验。3.11最大持续工作电压（maximum continuous operating voltage Uc）对于内部没有放电间隙的防雷器，该电压值表示最大可允许施加在 SPD 两端的工 频交流均方根（ r.m.s）。在这个电压下，SPD 必须 正常工作，不可出 现故障，同 时该电压连

7、续加载在 SPD上，不会改变 SPD 的工作特性。3.12限制电压（measured limiting voltage）是指施加规定波形和幅值的冲击电压时，在 SPD 接线端子间测得的最大电压峰值。3.13插入损耗（insertion loss）由于在传输系统中插入一个 SPD 所引起的损耗。它是在SPD 插入前 传递到后面的系 统部分的功率与 SPD 插入后传递到同一部分的功率之比。插入损耗通常用分贝（dB）来表示。3.14基础地贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目5是指变电站的建筑物等的混凝土内的钢筋（地下部分）。3.15共用接地系统(Common earthing system)将各部

8、分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线(PE)、等电位连接带、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置等连接在一起的接地系统。3.16等电位连接 （Equipotential bonding）设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。3.17等电位连接网络（Bonding network ）由一个系统的诸外露导电部分（正常不带电）作等电位连接的导体所组成的网络。3.18等电位隔离用非线性器件将不宜直接接地的设备和公共地网进行等电位连接，需要泄流时设备和地网间处于暂态等电位，无电涌电压时设备和地网隔离。3.19系统接地的型式型式以拉丁文字做代号，其意义为：第一个字母表示电压端与地

9、的关系:T电 源端有一点直接接地；I电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目6第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：T电 气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N-电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。短横线（-）后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况：S中性 导 体和保护导 体是分开的；C中性导体和保护导体是合一的。系统接地有以下几种形式：3.19.1TN 系 统电源端有一点接地,电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点.根据中性导体和保护导体的组合情况,TN

10、 系统有以下三种形式:TN-S 系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的。TN-C 系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的。TN-C-S 系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的。3.19.2TT 系统电源端有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分直接接地,此接地点在电气上独立于电源端的接地点。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目73.19.3IT 系 统电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地,电气装置的外露可导电部分直接接地。4.雷电入侵二次系统方式及雷电防护区的划分原则4.1 雷电入侵二次系统4.1.1 雷电入侵二次系统方式1) 电阻性耦合（例如：由于接地电阻或电缆屏

11、蔽层电阻引起的耦合）当建筑物遭到雷击时，入地的雷电流通常在雷电防护系统（LPS）与远地之间产 生几百 kV 量级的电压，此电压值取决于接地电阻值。这就是与建筑物有等电位连接并接至远处大地的外来导体（如电缆），有局部雷电流流过的原因。电缆屏蔽层流过的局部雷电流导致在内部芯线与屏蔽层间产生电压。2) 磁场耦合（例如：由于装置构成的环路或连接线的电感引起的耦合）雷电流不论其在导体中流过或在雷电通道中流过，都产生磁场，该磁场在远至 100m 的范围内，其强度正比于时变电流值。磁场强度 H(t)与传导雷电流 i 的单一长直通路中心间的距离 r 成反比：H(t)=i(t)/2r贵州电网变电站二次系统防雷试

12、点改造项目8某些情况下可应用这一公式作简单的估算，但在大多数情况下宜对磁场作详细的分析。在磁场与导体有交链的地方，它就在环路（由这些导体构成）中产生与 dH/dt 成正比的电压。称之为磁感应。3) 电场耦合（例如：由于杆状天线引起的耦合）在形成主放电之前的瞬间必须考虑在整个雷击区（由雷击点起最远大约 100m 范 围）内达到空气击穿放电场强（在 500kV/m的范围内）的各个场强。主放电形成后，就必须考虑电场的衰减消失以及电场变化【范围为 500（kV/m）/s】的影响。由建筑物内设备引起的电场耦合通常比磁场耦合小。4.1.2 雷电入侵二次系统影响因素耦合受以下因素影响：接地，等电位连接，屏蔽

13、，金属导体的走向与布局。4.2 雷电防护区的划分应将需保护空间划分为不同的防雷区（LPZ），以界定具有不同的雷电电磁脉冲（LEMP）严酷程度的各个空间并指明各防雷区界面上等电位连接点的位置。各防雷区以其边界处电磁条件有明显变化为特征。4.2.1 雷电防护区的划分原则在各个防雷区的界面处，所有穿越的金属物应作等电位连接，也可采取屏蔽措施。将一个需要防护的空间划分成不同防雷区的一般规则如图所示。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目9图 1 将一个需要保护的空间划分为不同防雷保护区（LPZ）的原则4.2.2 防雷区的定义LPZ OA：本区内物体易遭到直接雷击，因而可能必须传导全部的雷电流。本区内电

14、磁场没有衰减。LPZ OB：虽然本区内物体不易遭到直接雷击，但区内产生未被衰减的电磁场。LPZ1：本区内物体不易遭到直接雷击，本区内所有导电部件上的雷电流比在 LPZ OB 区内的雷电流 进一步减小。本区内的电磁场也可能被衰减，取决于屏蔽措施。后续防雷区（LPZ1 等）：若要求进一步减小传导电流或电磁场，就应引入若干后续防雷区。应根据被保护系统所要求的环境区来选择所需后续防雷区的个数。通常，防雷区序号越高，其电磁环境参数就越低。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目105 一般性规定5.1 对电网二次系统造成危害的雷电方式为直击雷（试验波形 10/350s）和雷电电 磁脉冲（试验波形 8/20

15、s）两种，其中最可能发生的，绝大多数为雷电电磁脉冲（试验波形 8/20s），根据雷电防护区的划分原则，二次系统雷电防护的重点应以减少和防止雷电电磁脉冲为主。5.2 二次设备雷电过电压保护，应根据设备安装的具体情况，确定被保护对象和保护等级，做到统筹规划、整体设计。从接地、屏蔽、均压、限幅及隔离五个方面来采取综合防护措施。5.3 二次系统雷电 防护区的划分应符合 GB 50343-2004 的要求。二次设备雷电过电压保护设计，应注意对各保护区 SPD的合理设置，其限制电压应小于该保护区内被保护设备的绝缘水平，以达到逐级保护设备的目的。5.4 电源线路防雷器的布置是变电站、调度室、通信机房二次系统

16、防雷的一个重要环节，应实施分级防护、逐级协调的原则。5.5 变电站、调度室、通信机房二次系统雷电电磁脉冲防护设计，必须对 SPD 进 行合理选型。变电 站、调度室、通信机房内的电源 SPD 除第一 级电源 SPD 可选用 电压开关型和具有开关特性的组合型 SPD 外，其他的 SPD 应选 用限压型和具有限压特性的组合型 SPD。5.6 变电站、调度室、通信机房二次系统的雷电防护应遵循加强 IED(智能电子 设备)设备抗雷电电 磁脉冲能力为主的原则。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目116 各系统防护要求6.1 变 电 站 、调 度 室 、通 信 机 房 交 流 380V/220V 电 源

17、二 次 防 雷6.1.1 站用变压器（调度大楼开闭所）低压侧应安装避雷器。避雷器的接地端子与变压器的外壳、中性线以及电力电缆的铠装层应就近接地。6.1.2 进入变电站、调度室、通信机房室内的低压电力电缆应走电缆沟或采用带金属外皮的电缆（或直接穿金属管，金属管接地需保证良好）埋地引入，其金属管长度不宜小于 15m。6.1.3 当供 电系统 采用 TN-S 方式，中性线除了在站用变处单点接地外，在配电系统的其他地方严禁接地。6.1.4 当供电系统采用 TN-S 或者 TN-C-S 方式，在通信机房内的交流稳压器内或交流屏内的交流母线上，相线及中性线A、B、C、N 应分别对 地加装限压型 SPD，保

18、证雷电流快速泄放（纳秒级），为了防止产生工频续流引起短路，SPD 前应串入空气开关保证短路时快速跳开（毫秒级）。6.1.5 变电 站、调度室、通信机房控制室交流 380V/220V 低压配电屏内母线上，相线及中性线 A、B、C、N 应分别对地加装对地保护模式的标称放电电流不小于 80kA（8/20s）的交流电源SPD，SPD 前应串入空气开关，作 为交流 电源第一级保护。6.1.6 各变电站、调度室、通信机房的直流屏的交流充电电源入口处，在引入电缆户外长度超过 100m 时，应安装相线及中性线 A、B、C、N 分 别对地保护模式的 标称放电电流不小于40kA（8/20s）的交流电源 SPD，S

19、PD 前应串入空气开关，作为交流电源第二级保护；在电缆未穿越户外地段情况下，不考虑加装贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目12交流电源 SPD。6.1.7 调度室、通信机房配电屏，UPS 专用设备配电屏等处根据实际情况安装相线及中性线 A、B、C、N 分别对地保护模式的标称放电电流不小于 20kA 的交流电源 SPD，SPD 前应串入空气开关，做为交流电源第三级保护。6.1.8 在控制室内的 380、220V 交流设备（如监控后台系统、交流交换机屏、图像监控系统等）的电源输入端，在电缆穿越户外地段的情况下，宜安装相线及中性线 A、B、C、N 应分别对地标称放电电流不小于 20kA（8/20s

20、）的交流 电源 SPD，SPD 前应串入空气开关。6.2 变电站直流 220V 系统二次防雷6.2.1 变电站控制室及各保护小室直流电源屏的各段直流母线，应分别安装正极对地、负极对地保护模式的标称放电电流不小于 20kA（8/20s）的直流电源 SPD。6.2.2 通信室直流屏的直流母线上，应分别安装正极对地、负极对地保护模式的标称放电电流不小于 10kA（8/20s）的直流电源 SPD。6.2.3 开关室控制母线上，应在室内端安装正极对地、负极对地保护模式的标称放电电流不小于 10kA（8/20s）的直流电源SPD。6.2.4 所有电源 SPD 都宜串联相匹配的联动空气开关，保证雷电流快速泄

21、放（纳秒级）后，为了防止产生工频续流引起短路，由空气开关保证短路时快速跳开（毫秒级），同时便于更换 SPD贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目13和防止 SPD 损坏造成的短路。空气开关的额定电流应参考所接SPD 的标 称前置熔断器 电流来选择。6.3 变电站交流电压互感器二次电压系统防雷6.3.1 变电 站 110kV 及以下电压等级电压互感器交流二次电压回路（57V/100V ），宜安装二次防雷装置或者设备。6.3.2 110kV 及以下电压等级各段电压互感器端子箱内、线路或母线单相 PT，装设与交流二次电压（57V/100V）相匹配的交流电压型 SPD，分别 按 A、B、C、N、L 对

22、地防雷安装，每组 SPD五个分支，SPD 前应 串入空开防止二次 电压回路短路。6.3.3 110kV 以上电压等级电压互感器二次系统，交流二次电压回路（57V/100V ），安装二次防雷装置或者设备应该首先考虑问题；SPD 前串入空气开关可能引 发 保护误动，因此不宜或者慎用这种方法来防止二次电压回路短路。6.4 信号线二次防雷6.4.1 进入主控或通信机房的载波高频电缆必须在屏内及结合滤波器处将屏蔽层接地。6.4.2 从保护屏、交流电源屏、直流电源屏、测量屏等到总控屏的监控通信线及电能抄表系统通信线，不在同层同室的应在首末两端安装标称放电电流不小于 5kA（8/20s）的相应的信号SPD。

23、6.4.3 不同系统的通信连接线（如上传 modem、载波及微波），不在同层同室的应根据实际情况在其线路的一端或两端都安装贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目14标称放电电流不小于 5kA（8/20s）的相 应信号 SPD。6.4.4 高压场地到站内各室的各种信号线路、站内不同楼之间的的各种信号线应采用光纤或屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层两端应可靠接地。6.4.5 高压场地主变、高抗温度计油温变送器送控制室信号回路，应在两端加装标称放电电流不小于 5KA（8/20s）的相应信号 SPD。6.4.6 控制室值班调度电话应在对外信号线路上加装标称放电电流不小于 5KA 的相应信号 SPD。6.4.7

24、 GPS 天馈线 在进入控制室 GPS 时钟系统前应安装标称放电电流不小于 10kA（8/20s）的相 应的信号 SPD。6.4.8 变电站从防护考虑，建筑物外墙体应避免安装仪表及计算机用电源插座。7 二次系统接地要求7.1 二次系统的接地方式应采用共用接地。接地电阻的要求符合相关国家标准。7.2 当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，宜将其接地装置互相连接。7.3 通信机房不宜设在建筑物顶层。若通信机房设在建筑物顶层，应进行屏蔽装修。7.4 引入通信机房的导线如暂不使用，应在配线架上接地，以防引入直击雷、感应雷在开路的导线末端产生反击。7.5 管道、构架、竖井、廊道电缆支架等金属物每

25、隔 20 米应进行接地一次。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目158 二次系统接地网均压要求8.1 应在调度大楼、变电站的通信机房内建立水平闭合环形接地带，作为总等电位连接带使用。8.2 建设调度大楼、变电站时为了保证均衡电位，应由接地网主抽头处接引（两条）截面不小于 100 mm2,厚度不小于 3mm的主母铜线或相当截面的电力电缆，向上连接通信、自动化、保护、调度等机房的环形接地母线。8.3 所有进入调度大楼、变电站的外来导电物均应在不同防雷区的界面处做等电位连接。当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位连接带，并应将其就近连到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋

26、上，它们在电气上是贯通的并连通到接地体，含基础接地体。9 二次系统屏蔽要求9.1 进出控制室的线缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层应在两端接地并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。9.2 控制室内各屏柜和设备摆放的位置离建筑物外墙与力柱的距离不应小于 0.8 米。9.3 控制室内的所有数据通信电缆应有屏蔽层，且屏蔽层在数据通信电缆的始端和终端应良好接地。9.4 控制室内的强电线与数据通信电缆应分开布置，数据通信线缆的敷设应符合 GB 50343-2004 的要求。贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目16附录 A SPD 的选型技术要求A.1 一般要求A.1.1 SPD 可由气体放电管、放电间隙、 MOV

27、、SAD、齐纳二极管、滤波器、保险丝等元件混合组成；选择 SPD 应在同一测试指标下，考虑 SPD 所 选元器件的参数及元器件组合方式。A.1.2 用于交流配电系统保护的限压型电源 SPD 标称导通电压一般为 Un2.2U（U 为运行工作电压 ）。A.1.3 SPD 的通流容量必须是每线的通流容量。A.2 电源用 SPDA.2.1 工程选用限 压型 SPD 时，必须考虑变电站及电力大楼供电电源的不稳定等因素，对 SPD 的 标称导通电压、标称放电电流、冲击通流容量、限制电压、残压等参数，根据工程的具体情况进行选择。 A.2.2 二次系统防雷应采用的一体化 SPD，具有以下功能：1）SPD 的残

28、 压（3kA，8/20 s 应小于 800V）。2）SPD 应 具备 L-E，L-N，N-E 保护模式,电力系统采用 TN配电制式,因此,不能用 3+1 模式的电源 SPD。3）热容和过流保护。4）SPD 劣化指示 :LED 双色过渡劣化指示。5）SPD 损 坏告警:LED 损坏指示。6) 响应时间小于 25ns。7）金属外壳贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目178）具有雷电次数、冲击电流大小以及雷击时间记录功能。A.3 信号线用 SPDA.3.1 信号线用 SPD 的箝位电压应满足通信设备接口的耐过电压能力要求，对雷电响应时间应小于 10 纳秒（ns）。A.3.2 总 配线架的保安 单元

29、应符合 YD/T 694-2000总配线架技术要求和实验方法的规定。A.3.3 信号线用 SPD 应满足信号传输速率及带宽的需要，其接口应与被保护设备兼容。A.3.4 信号线用 SPD 的插入损耗应满 足通信系统的要求。A.3.5 信号线用 SPD 的标称放电电流应 5kA。A.3.6 双绞线类的信号防雷器应具备线与线之间、线与地之间的全保护模式。A.3.7 信号线用 SPD 应具有热插拔功能，任何时候不能影响线路正常运行。A.3.8 信号线用 SPD 应具有失效告警 LED 指示灯，便于日常检查维护。A.4 馈线用同轴型 SPDA.4.1 同 轴型 SPD 插入损耗应 0.2dB，驻波比 1

30、.2，同轴型 SPD 最大 输入功率能 满足发射机最大 输出功率的要求，安装与接地方便，具有不同的接头，同轴型 SPD 与同轴电缆接口应具备防水功能。A.4.2 同轴型 SPD 的标称放电电流应 10kA（8/20s）。A.5 计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用 SPD贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目18A.5.1 计算机接口、控制终端、监控系统的网络数据线 SPD应满足各类接口设备传输速率的要求，SPD 接口的线位、线排、线序应与被保护设备接口兼容，设计时在满足设备传输速率条件下，应采用由半导体放电管组成的 SPD。A.5.2 计算机接口、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD

31、的标 称放电电 流应 5kA（8/20s）。附录 B 雷电防护区划分1、雷电防护区的划分应根据需要保护和控制雷电电磁脉冲环境的建筑物，从外部到内部划分为不同的雷电防护区（LPZ）。2、雷电防护区（LPZ）应划分为：直击雷防护区、直击雷非防护区、第一防护区、第二防护区、后续防护区。如图 A.1 所示，并符合下列规定：a) 直击雷防护区（ LPZ0B）：电磁场没有衰减，各类物体很少遭受直接雷击，属充分暴露的直击雷防护区。b) 直击雷非防护区（LPZ0A）：电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属完全暴露的不设防区。c) 第一防 护区（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直

32、击雷防护区（LPZ0B）减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。d) 第二防护区（LPZ2）：进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。e) 后续 防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目19保护第三度水平高的设备的后续防护区。图 B.1 建筑物雷电防护区（LPZ）划分附录 C 电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值（摘自 GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范）LPZ0 区与 LPZ1 区交界处 LPZ1 区与 LPZ2、LPZ2 区与LPZ3 区交界处第一标称放电电流(kA) 第二标称放电电流(kA) 第三标称放电电流(kA)直流电源标称放电电流(kA)保护分级10/350s 8/20s 8/20s 8/20s 8/20sA 级 20 80 40 20 10B 级 15 60 40 20C 级 12.5 50 20 D 级 12.5 50 10 直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10kA 适配的 SPD贵州电网变电站二次系统防雷试点改造项目20注：SPD 的外封装材料应为阻燃型材料。*第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。