變電站防雷接地網(wǎng)改造方案
變電站防雷接地網(wǎng)改造方案
發(fā)布日期：2025-07-01 09:33
一、背景與需求分析
變電站作為電力系統(tǒng)中的樞紐設(shè)備，其安全穩(wěn)定運行關(guān)系到整個電網(wǎng)的可靠性。然而，由于我國部分老舊變電站設(shè)計年代久遠，防雷接地系統(tǒng)普遍存在以下問題：
接地電阻過高，無法滿足現(xiàn)行《GB 50057-2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中對接地電阻小于4Ω的要求；
雷擊通道不暢通，部分接地極腐蝕嚴重，形成高阻點；
地網(wǎng)腐蝕破壞嚴重，由于接地體長期埋設(shè)在土壤中，受到電化學(xué)腐蝕；
浪涌保護系統(tǒng)不完善或失效，導(dǎo)致雷擊時設(shè)備受損概率增高；
接地網(wǎng)與變電站結(jié)構(gòu)金屬不等電位連接，產(chǎn)生反擊和感應(yīng)雷故障風(fēng)險。
為解決以上問題，必須對變電站的防雷接地系統(tǒng)進行科學(xué)合理的改造，結(jié)合現(xiàn)代浪涌保護技術(shù)，提升系統(tǒng)整體抗雷擊能力和接地可靠性。
全面檢測：
接地電阻測量： 采用三極法或變頻法測量全站及關(guān)鍵設(shè)備接地電阻，繪制等電位圖。
導(dǎo)體狀態(tài)評估： 開挖抽查導(dǎo)體腐蝕程度（截面損失率）、連接點狀態(tài)（焊接/壓接質(zhì)量）。
土壤電阻率測試： 采用溫納四極法分層測量，為降阻設(shè)計提供依據(jù)。
熱穩(wěn)定校核： 根據(jù)最大入地短路電流校核現(xiàn)有接地網(wǎng)導(dǎo)體截面是否滿足要求。
均壓性能分析： 評估跨步電壓、接觸電壓是否滿足安全限值。
明確目標：
接地電阻降至目標值（通常 ≤ 0.5 Ω，或符合設(shè)計規(guī)程）。
導(dǎo)體截面滿足熱穩(wěn)定要求，預(yù)期壽命 > 30年。
全站接觸電壓、跨步電壓符合安全標準。
構(gòu)建與防雷設(shè)備、浪涌保護器協(xié)同配合的綜合防護體系。
二、地凱科技接地網(wǎng)改造詳細步驟
1. 詳細勘察與設(shè)計，基于檢測數(shù)據(jù)，使用CDEGS等專業(yè)軟件進行電磁場仿真，優(yōu)化網(wǎng)格密度、垂直接地極布置、降阻方案。確定新材料規(guī)格（如銅覆鋼絞線、放熱焊接材料）。
2. 方案評審與停電計劃，組織專家評審，制定分區(qū)域、分階段停電施工計劃，最大限度減少停電影響。編制詳細施工組織設(shè)計及應(yīng)急預(yù)案。
3. 舊網(wǎng)局部拆除與開挖，按設(shè)計圖紙，在需改造區(qū)域謹慎開挖，保護運行中電纜及管道。對可利用部分進行防腐處理評估。
4. 新接地網(wǎng)敷設(shè)，水平導(dǎo)體：采用鍍錫銅覆鋼絞線（如CCS-70）或純銅絞線（如TJR-95），埋深≥0.8m。網(wǎng)格尺寸≤10m x 10m（重要區(qū)域加密）。
垂直接地極：采用銅覆鋼棒（如BCCu-14.2/60）或離子接地極，長度2.5-3m，間距≥2倍長度。
5. 降阻措施實施，深井接地：在高壓區(qū)或土壤電阻率高區(qū)域鉆設(shè)深井（>20m），安裝長垂直接地極。
降阻劑/回填料：在接地體周圍填充長效防腐物理降阻劑（如膨潤土基）。
外引接地：在站外低阻區(qū)敷設(shè)輔助接地網(wǎng)并可靠連接。
6. 主設(shè)備接地改造，變壓器： 中性點至少雙點接地，本體兩點接地（對角）。
GIS/HGIS：外殼多點接地，法蘭跨接。
構(gòu)架/避雷針：獨立接地引下線，就近接入主網(wǎng)。
7.全面測試與驗收接地電阻復(fù)測：使用高精度接地電阻測試儀。
導(dǎo)通性測試：確保所有連接點電阻≤50mΩ。
接觸/跨步電壓測量：確保符合DL/T 621要求。
防腐層檢測（如有）。
三、地凱科技防雷設(shè)備與浪涌保護器（SPD）配置策略
一次設(shè)備防雷保護（構(gòu)筑物與進線段）：
避雷針/線：優(yōu)化布置，確保全站設(shè)備處于保護范圍（滾球法計算）。構(gòu)架避雷針采用熱鍍鋅鋼管，可靠接入獨立接地引下線。
線路型避雷器：在進線段1-2km內(nèi)逐基塔安裝（重點：變電站前1-2基塔），有效截斷侵入波。選用無間隙金屬氧化物避雷器（MOA）。
站用避雷器：
主變側(cè)：各電壓等級出線、母線、主變各側(cè)（特別是中性點）安裝電站型MOA。如：YH10WX-420/1046W（用于220kV母線）。
關(guān)鍵設(shè)備：GIS入口、CVT、開關(guān)設(shè)備旁安裝相應(yīng)電壓等級的MOA。
參數(shù)選擇：持續(xù)運行電壓（Uc）≥系統(tǒng)最高相電壓，殘壓（Ur）需低于被保護設(shè)備絕緣配合水平（BIL）。
二次系統(tǒng)浪涌保護（SPD - 精細防護）：
配置原則：分級（粗保+精保）、協(xié)調(diào)配合（能量+響應(yīng)時間）、等電位連接。
安裝位置與選型：
電源系統(tǒng)：
第一級 (LPZ 0-1邊界)： 站用變低壓側(cè)總配電屏。選用開關(guān)型或限壓型SPD（如：T1類，Imax≥12.5kA/相，Up≤4kV）。
第二級 (LPZ 1-2邊界)：各繼保屏、通信屏、直流屏電源入口。選用限壓型SPD（T2類，In≥20kA/相，Up≤2.5kV）。
第三級 (設(shè)備前端)：重要裝置（微機保護、RTU、交換機）電源前。選用精細保護SPD（T3類，In≥10kA/相，Up≤1.5kV）。
信號/控制系統(tǒng)：
所有進出控制室電纜：如PT/CT二次、通信、網(wǎng)線、控制線等，在屏柜入口安裝專用信號SPD。
類型匹配：根據(jù)信號類型（RS485/232, Ethernet, 模擬量等）選擇接口、速率、工作電壓匹配的SPD（如：24V DC SPD, Up≤60V）。
關(guān)鍵點：保護裝置I/O端口、GPS對時接口、遠動通道。
天饋系統(tǒng)：無線通信天線端口安裝同軸SPD。
SPD關(guān)鍵參數(shù)：
Up (電壓保護水平)：必須低于被保護設(shè)備耐壓值，留有裕度。
In (標稱放電電流)、Imax (最大放電電流)：滿足安裝位置預(yù)期雷電流要求。
Uc (最大持續(xù)工作電壓)：高于線路可能出現(xiàn)的最大持續(xù)工頻過電壓。
響應(yīng)時間：盡可能短（通常納秒級）。
等電位連接與接地：
SPD接地線應(yīng)短直粗（長度≤0.5m，截面積≥6mm²銅線）。
所有SPD接地端、設(shè)備外殼、電纜屏蔽層就近接入局部等電位排（LEB），LEB再以最短路徑多點接入主接地網(wǎng)
地凱科技變電站防雷接地網(wǎng)改造是提升電力設(shè)施抗雷擊能力和保障供電可靠性的關(guān)鍵措施。通過科學(xué)合理的接地結(jié)構(gòu)設(shè)計、等電位連接與浪涌保護系統(tǒng)建設(shè)，可以顯著提升變電站整體防雷等級。實施過程中，必須依據(jù)《GB/T 50057》《DL/T 621》《GB 50343》等標準進行嚴格施工與驗收，確保工程質(zhì)量與防雷效能。未來，結(jié)合智能防雷監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)“可視化、遠程化、智能化”的運維管理，將成為變電站防雷改造的重要發(fā)展方向。
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