电力系统防雷设计.docx

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电力系统防雷设计

电力系统防雷设计（2008-12-3）   热     

电力系统设备综合防雷设计

一、电力系统防雷的重要性

随着电力系统容量的增加和自动化水平的不断提高，电力自动化系统已使用了相当数量的计算机、RTU和其它微电子设备。

县级电力调度及其变电所由于所在地土壤电阻率较高或地处山区，其地网的接地电阻往往很难达到电力标准规范中的要求，为防雷工作增加了许多难度。

由于一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至μA级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。

在雷雨季节，有的县电力局调度大楼和电力局所属自动化显示系统、通讯系统（Modem、载波机、程控交换机等）常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失，影响当地电力系统的正常调度、工农业生产和人民的日常生活。

因此，电力系统的防雷工作非常重要。

二、电力局综合楼及变电站[所]外部防雷

（省略）（如有需要，可来电联系）

三、电力局综合楼及变电站[所]建筑物天面电磁屏蔽

（省略）（如有需要，可来电联系）

四、电力局综合楼及变电站[所]电源系统防雷

1、高压电力线的防护

图4—2高压电力线采用架空地线防护示意图

在雷电活动频繁、雷电强度大、雷暴日多的地区，当雷击建筑物附近的交流供电线路时，为了防止雷电沿电力线路侵入建筑，可按图4－2所示方法，对高压电力线以及变压器实施保护。

GB50057-94（2000）《建筑物防雷设计规范》国家标准第三章、第3.3.8条要求：

在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下：

当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引人时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器，当Y，yno型或D，yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器，在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。

实施方法：

1）、可在距变压器300-500m的架空高压电力线上方，架设避雷线（架空地线）对电力线进线进行保护。

该架空地线宜每杆接地一次，而且要单设接地体，勿用水泥杆内的钢筋做引下线和接地体。

这样，与变压器高压侧的避雷器相配合，可以阻止雷电波造成损害，同时使雷电流在每杆入地，使其分流泄入大地。

2）、为了更稳妥可靠，可在高压电力线终端杆的前一杆上，在每条相线上对地增装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器；在变压器的低压侧还要对地装一组HY1.5W-0.5/2.6配电型无间隙氧化锌高压避雷器，除此之外尚应在每四杆增设一组跌落式熔断器。

。

应当提起注意的是，每当落雷之后和雷雨季节到来之前，一定要仔细检查高压避雷器和接地线是否完好无损，以排除隐患。

3）、如果高压电力线直接引入机房配电室，此时，从变压器高压侧起的一段应采用高压电力电缆进室，其长度至少200m。

架空高压线与高压电缆的连接处，应加装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器，并且高压电缆两端金属护层、钢带应分别妥善接地。

在年雷暴日大于20日，大地电阻率高的地段，还应在电力电缆的上方，架设屏蔽线（排流线）。

2、建筑内配电线路及设备过电压防护

1）、引入大楼内的交流电力线宜采用地下电力电缆。

其电缆金属护套的两端均应作良好的接地。

2）、交流供电变压器高压侧，按供电局要求安装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器；低压侧，安装大通流电源防雷模块（如LDY-100B/3+NPE）或者一级电源防雷箱如WY-380B100）。

变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近一点接地。

3）、配电屏引出的三根相线及零线，应安装限压型电源防雷模块或者电源防雷箱。

屏内交流零线不作重复接地。

大楼内所布放的交流供电线路中的中性线（零线）汇集排，应与机架的正常不带电金属部分绝缘。

4）、建筑的电缆金属护套在入室处应作保护接地，电缆内芯线在入室处应加装防雷器，电缆内的空线对亦应作保护接地。

建筑内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。

交流保护接地线应从接地汇集线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接线。

5）、根据有关规范建议：

“动力供电采用不少于三级的分流限压措施”，所以其供电系统的防雷配置图如图4—5所示（使用MB三相/单相电源防雷器系列）。

3、常用电源系统防雷设计方案

A、电源一级防雷

依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ0A、LPZ0B区对电涌保护器（SPD）的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五、六、八章；DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章到第十章；DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。

按照第二类建筑物雷电防护等级首次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的最大雷电电流为10/350μs波形75KA，则对于TN系统每线可分配10/350μs波形雷电流15KA。

因此作为系统电源进线端的第一级防雷，需使用10/350μs波形、通流容量大于15KA每线的电源电涌保护器将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。

通常将配电系统第一级防雷保护设计为：

使用10/350μs波形、通流容量25KA每线，8/20μs波形、通流容量100KA每线的B级电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到2000V以下。

所有接线用16mm2股铜线连接，地线用25mm2多股铜线连接。

可选用GBFLDY-100B/3+NPE电源防雷模块或者GBFWY-380B100电源防雷箱。

B、电源二级防雷

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五章、第六章、第八章；DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章、第四章、第五章；DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第七章、第八章的部分条文。

按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的雷电电流为8/20μs波形75KA，则对于TN系统，每线可分配8/20μs波形雷电流18.75KA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20μs波形、通流容量40KA每线的电源电涌保护器将4KV的线路残余感应雷击过电压限制到2KV以下。

可选用GBFA200-B/3+NPE限压型电源防雷模块或者WY-380B40S电源防雷箱。

C、电源三级防雷

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全的部分条文。

依据电力综合楼配电线路设计的实际情况，考虑到机房设备的重要性，将配电系统第三级防雷保护设计为：

使用8/20μs波形、通流容量20KA每线的电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1500V以下。

可选用GBFA100-C/3+NPE限压型电源防雷模块或者WY-380C20S电源防雷箱。

D、电源末级防雷

根据IEC61312-3雷电电磁脉冲的防护第三部分：

浪涌保护器的要求，在LPZ2区内，浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏，防雷器通流容量为（8/20μs）：

≥10KA。

依据电力综合楼中所使用设备的实际情况，考虑到服务器等高价位设备的重要性，将配电系统末级防雷保护设计为：

使用8/20μs波形、通流容量20KA的GBFWY-PW插座型电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1000V以下。

四、电力局综合楼及变电站[所]信号系统防雷

电力局综合楼智能建筑信息系统一般由建筑物自动化（BuildingAutomationSystem，BAS）、远程通信（TelecommunicationSystem，TCS）和办公自动化（OfficeAutomationSystem，OAS）三个系统构成，这3个系统中又包含各自的子系统。

依据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》的规定，电力局综合楼智能建筑属于“重要的人员密集的公共建筑物”，因此通常按照二类防雷建筑设计要求进行考虑。

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：

SPD的选择；第5.3条：

信号线用SPD；第5.5条：

计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求，参照IEC61643-3《低压系统的电涌保排器》第3部分《在电信系统中SPD的应用》和IEC61644-11997《通信系统用SPD》标准要求，对于通信线路的防护，需对设备进线缆线使用8/20μs波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。

1、环境控制管理子系统

主要包括：

暖通空调（HVAC）系统控制，如对各种冷热源机组，空调机组、新风机组控制给排水系统控制，如各种水泵、水箱水位控制报警。

运输系统控制，如各个电梯、自动扶梯的控制。

电气系统控制，如对变配电设备、自备发电机、直流电源、照明、动力设备控制等。

按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》标准第3.3.7条的要求，应该将建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，不用另设接地装置。

对于控制系统用的12V的RS232和6V的RS485、RS422数据控制线，由于通常此类控制线的线路较长，布线比较复杂，容易感应到雷电和工频过电压，而数据线连接的控制主机耐压又比较低，所以需要在主机的各数据线输入端安装相应的数据信号浪涌保护器。

RS232数据控制线可使用GBFRS232-DB09的数据信号浪涌保护器，RS485、RS422数据控制线可使用GBFFLD-5的数据信号浪涌保护器。

此系列一般用于控制回路额定的负载电流小于500mA的功率比较小的控制系统。

如果控制回路的电压等级为12V、24V、48V双绞线，则可以选用相应FLD-12、FLD-24、FLD-48数据信号浪涌保护器。

一般在电梯、自动扶梯、变配电设备、自备发电机、动力设备控制中，都需要选用额定负载电流1A的数据信号浪涌保护器。

额定的负载电流小的数据信号浪涌保护器插入损耗比较小（<0.1dB），因此数据传输的损耗比较小，其浪涌保护器（SPD）内部使用电阻元件（resistor），选型不正确的时候容易烧掉这个电阻元件。

而额定的负载电流大的数据信号浪涌保护器插入损耗比较大（<0.2dB），因此数据传输的损耗稍微大，其浪涌保护器（SPD）内部使用电感元件（inductor），所以安全性比较高。

2、火灾报警及消防联动控制子系统

主要有火灾报警及消防联动控制系统（FAS）。