整理电力系统防雷设计.docx

1、整理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A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

2、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42 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42所示方法，对高压电力线以及变压器实施保护。GB 50057-94（2000）建筑物防雷设计规范国家标准第三章、第3.

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。

4、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

5、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

6、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45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

7、一级防雷依据GB 50057-94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GB 50054-95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/T 16-92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GBJ 64-83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

8、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10/350s波形75KA，则对于TN系统每线可分配10/350s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10/350s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10/350s波形、通流容量25KA每线，8/20s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GBF LDY-100B/3+NPE电源防雷

9、模块或者GBF WY-380B100电源防雷箱。B、电源二级防雷根据GB 50057-94（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GB 50054-95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/T 16-92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GBJ 64-83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

10、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8/20s波形75KA，则对于TN系统，每线可分配8/20s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8/20s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GBF A200-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GB 50057-94（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

11、LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95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/T 16-92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8/20s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GBF A100-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IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三部分：浪涌保护器的要求，

12、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（8/20s）：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8/20s波形、通流容量20KA的GBF WY-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（Building Automation System，BAS）、远程通信（Telecommunication System，TCS）和办公自动化（Office Automation System，OAS

13、）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GB 50057-94（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/T 5098-2001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IEC 61643-3 低压系统的电涌保

14、排器 第3部分在电信系统中SPD的应用和IEC 61644-1 1997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8/20s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

15、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GBF RS232-DB09的数据信号浪涌保护器，RS485、RS422数据控制线可使用GBF FLD-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

16、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

17、警及消防联动控制系统（FAS）。在建筑物内部装置感烟探测器、感温探测器及模拟显示盘。当发生火灾时，它能自动喷洒水或其他灭火液体气体。防排烟系统排除火灾时产生的烟雾并防止其漫延。火灾报警及消防联动控制系统一般使用RS232数据控制线，从安全性和成本考虑，通常只需要在主机的数据采集端安装数据信号浪涌保护器，而无须在感烟探测器、感温探测器探头处安装数据信号浪涌保护器。火灾报警及消防联动控制系统数据控制线可使用FLD-24的数据信号浪涌保护器进行保护。3、安全监控子系统电视监控系统（Closed Circait Televisiow）的防雷保护比较复杂，首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷

18、电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。电视监控系统一般由以下三部分组成：1、前端部分。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分。主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。A、前端设备的防雷：前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄像

19、机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。为了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用 8的镀锌圆钢或35mm2铜导线，此时应注意依据GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范第2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC24V）、视频线、信号线和云台控制

20、线。这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄像机多功能电涌保护器。比如WY-CCTV3/24D、WY-CCTV2/24D等。B、传输线路的防雷：CCTV系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范的规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式，当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路的最小间

21、距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。比如与220V交流配电线的最小间距为0.5米，与通讯电缆的最小间距为0.1米，与110KV电力线的最小垂直间距为2.5米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为1.5米，与广播线的最小垂直间距为1.0米，与通信线的最小垂直间距为0.6米等等。直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地线缆故障大约占总故障的30

22、左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。C、终端设备的防雷：在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB 5005794建筑物防雷设计规范的规定。进入监控室

23、的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄像机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装GBF CoaxB-E2同轴通讯信号浪涌保护器。按照YD/T 5098-2001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的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。4、电话通信子系统（TCS）电话通信系统（TCS）的功能主要有语音通信、数据通信、图形图像通信。电话通信系统主要指以

24、程控交换机及模块局为核心的电话、集团电话、远端虚拟交换机。最重要的有线话音通信系统就是程控用户交换机，它可组成内部和外部通信系统。目前用户交换机已经发展为数字式交换机，它的内部和外部线路的数目是很重要的指标。面对种类繁多，系统纷繁复杂的通信系统，其防雷设计显得非常复杂。只有依据YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范和IEC 61643-3 低压系统的电涌保护器两个标准，在做好机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据系统特点选择适合和有效接地方式，安装适合此系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）就才能有效解决这些问题。对于有线话音通信系统，与程控交换机连接的线路有电话外

25、线和内线，由于电话线路的布线极其复杂，分布至整幢大厦的各个位置，每一条线路都有可能感应到过电压，造成对交换机的危害，是不是每条进出线缆都需要做防雷保护呢？从经济实用的角度考虑这是没有必要的。通常对其进行防护只需对外线使用GBF RJ45-TELE/4进行防护，线架和出线使用GBF WY-TELE/10就可以了。对于拉出建筑的电话出线，比如门卫值班电话，可以考虑使用RJ45-TELE/4进行保护。这样设计比较经济，从用户的角度讲是可以接受的。5、卫星通信及有线电视子系统对于卫星通信（VSTV）、有线电视（CATV）、卫星电视（SATV）等系统，其卫星天线一般安装在建筑物天面，如卫星天线未在建筑物

26、防直击雷避雷针、带的保护范围之内，需要增加接闪器作保护，如在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，只需要将天线馈线等外设线路穿金属管屏蔽，外端连接避雷带、天线支架或者引下线，内端连接机房接地汇流排或者建筑物柱内钢筋即可起到良好的雷电防护作用。再此基础上再在机房设备进线端安装GBF CoaxF-SAT等通讯信号电涌保护器就可将设备的雷击损坏风险降到极低的水平。6、计算机网络通信子系统计算机网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。 广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具

27、备二级保护的防雷保护器，第一级一般为放电间隙型过电压保护器，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。进行PSDN等防雷设计，必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。例如：PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作电压为48v至54v，铃压为175v至180v，电涌保护器的保护电压应大于180v；不带铃

28、压的调制解调器工作电压为48v至54v，防雷器的保护电压应不小于54v。如果两类防雷器混装，将对前者造成通讯信号短路，对后者造成防雷工作能力丧失。局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS

29、232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。无论何种系统，缆线处理方式都是基本相同的，仅仅在电涌保护器（SPD）的型号选择上存在一些差异。一般依据系统电压、传输频率、接口形式、插入损耗、通流容量等参数进行选择。如24V的数字数据网（DDN）业务可选

30、择GBF RJ45-DDN/4通讯信号电涌保护器；40V的综合业务数字网（ISDN）可选择GBF RJ45-ISDN/4通讯信号电涌保护器等。多口网络交换机可选用GBF RJ45-E100/16E或者RJ45-E100/24E的 19标准机架10/100M自适应集线式电涌保护器；由于电力计算机网络通讯系统的特殊性，对电力系统需要注意以下几个问题：A、电力广域网：一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地），在GA173-1998计算机信息系统防雷保安器标准中，广域网保护的最大雷电流

31、为5KA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN租用专线，一类是ISD专线，一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入保安器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175。 B、电力局域网：在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是

32、一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。在机房的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。 C、综合布线：从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：（1）电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离；（2）广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设；（3）网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装；（4）屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地；7、办公自动化系统（OAS）办公自动化系统（OAS）是智能建筑基本功能之一。办公自动化系统提供的主要功能有：文字处理、模式识别、图形处理、图像处理、情报检索、统计分析、决策支持、计算机辅助设计、印刷排版、文档管理、电子帐务、电子黑板、会议电视、同声传译等。另外先进的办公自动化系统还可以提供辅助决策功能，提供从低级