贵州电网公司电网二次系统防雷关键技术标准规范.doc

附件二贵州电网公司电网二次系统防雷技术规范1 合用范畴1.1 本规范合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 本规范不涉及变电站高压设备（即一次设备）及线路直接雷击防护，变电站建筑物、天线及户外高压设备等直接雷击防护办法参照其她有关原则执行。2 规范性引用文献下列文献中条款通过本规范引用而成为本规范条款。凡是注日期引用文献，其随后所有修改单（不涉及勘误内容）或修订版均不合用于本规范。凡是不注日期引用文献，其最新版本合用于本规范。GB/T 2887- 电子计算机场地通用规范GB50343- 建筑物电子信息系统防雷技术规范GA173- 计算机信息系统防雷保安器GBJ79-85 工业公司通信接地设计规程GB50057-94（）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营管理规程YD/T 5098- 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范GB 18802.1- 低压配电系统电涌保护器（SPD）第1某些：性能规定和实验办法GB/T 18802.21- 低压电涌保护器 第21某些：电信和信号网络电涌保护器(SPD)性能规定和实验办法YD/T 1235.1- 通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术规定YD/T1235.2- 通信局(站)低压配电系统用电涌保护器测试办法YD/T5098- 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范GB/T16927.1-1997 高压实验技术第一某些：普通实验规定GB14050-93 系统接地型式及安全技术规定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有关回路构成系统。3.2雷击是指雷闪击中一次放电。3.3雷电流 是指流入雷击点电流。 3.4雷电电磁脉冲（lightning electromagnetic impulse LEMP）是指与雷电放电相联系电磁辐射。所产生电场和磁场可以耦合到电气或电子系统中，从而产生干扰性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装置，它至少应包括一种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)是指在无电涌时具备高阻抗，但是随着电涌电流和电压上升，其阻抗将持续地减小SPD。惯用非线性元件是：压敏电阻和抑制二极管。此类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，有浪涌电压时能及时转变成低阻抗SPD。电压开关型SPD惯用元件有：放电间隙、气体放电管、闸流管和三端双向可控硅开关元件。此类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模式。3.9标称放电电流 (nominal discharge current In )是指流过SPD具备8/20s波形电流峰值，用于级实验SPD分级以及级、级实验SPD预解决实验。3.10冲击电流（impulse current Iimp）它由电流峰值和电荷量拟定。其实验应依照动作负载实验程序进行。这是用于级实验SPD分类实验。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防雷器，该电压值表达最大可容许施加在SPD两端工频交流均方根（r.m.s）。在这个电压下，SPD必要正常工作，不可浮现故障，同步该电压持续加载在SPD上，不会变化SPD工作特性。3.12限制电压（measured limiting voltage）是指施加规定波形和幅值冲击电压时，在SPD接线端子间测得最大电压峰值。3.13插入损耗（insertion loss）由于在传播系统中插入一种SPD所引起损耗。它是在SPD插入前传递到背面系统某些功率与SPD插入后传递到同一某些功率之比。插入损耗通惯用分贝（dB）来表达。3.14基本地是指变电站建筑物等混凝土内钢筋（地下某些）。3.15共用接地系统(Common earthing system)将各某些防雷装置、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接地系统。3.16等电位连接 （Equipotential bonding）设备和装置外露可导电某些电位基本相等电气连接。3.17等电位连接网络（Bonding network）由一种系统诸外露导电某些（正常不带电）作等电位连接导体所构成网络。3.18等电位隔离用非线性器件将不适当直接接地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在暂态等电位，无电涌电压时设备和地网隔离。3.19系统接地型式型式以拉丁文字做代号，其意义为：第一种字母表达电压端与地关系:T电源端有一点直接接地；I电源端所有带电某些不接地或有一点通过阻抗接地。第二个字母表达电气装置外露可导电某些与地关系：T电气装置外露可导电某些直接接地，此接地点在电气上独立于电源端接地点；N-电气装置外露可导电某些与电源端接地点有直接电气连接。短横线（-）后字母用来表达中性导体与保护导体组合状况：S中性导体和保护导体是分开；C中性导体和保护导体是合一。系统接地有如下几种形式：3.19.1TN系统电源端有一点接地,电气装置外露可导电某些通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点.依照中性导体和保护导体组合状况,TN系统有如下三种形式:TN-S系统：整个系统中性导体和保护导体是分开。TN-C系统：整个系统中性导体和保护导体是合一。TN-C-S系统：系统中一某些线路中性导体和保护导体是合一。3.19.2TT系统电源端有一点直接接地,电气装置外露可导电某些直接接地,此接地点在电气上独立于电源端接地点。3.19.3IT系统电源端带电某些不接地或有一点通过阻抗接地,电气装置外露可导电某些直接接地。4.雷电入侵二次系统方式及雷电防护区划分原则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蔽层电阻引起耦合）当建筑物遭到雷击时，入地雷电流普通在雷电防护系统（LPS）与远地之间产生几百kV量级电压，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外来导体（如电缆），有局部雷电流流过因素。电缆屏蔽层流过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：由于装置构成环路或连接线电感引起耦合）雷电流无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范畴内，其强度正比于时变电流值。磁场强度H(t)与传导雷电流i单一长直通路中心间距离r成反比：H(t)=i(t)/2r某些状况下可应用这一公式作简朴估算，但在大多数状况下宜对磁场作详细分析。在磁场与导体有交链地方，它就在环路（由这些导体构成）中产生与dH/dt成正比电压。称之为磁感应。3) 电场耦合（例如：由于杆状天线引起耦合）在形成主放电之前瞬间必要考虑在整个雷击区（由雷击点起最远大概100m范畴）内达到空气击穿放电场强（在500kV/m范畴内）各个场强。主放电形成后，就必要考虑电场衰减消失以及电场变化【范畴为500（kV/m）/s】影响。由建筑物内设备引起电场耦合普通比磁场耦合小。4.1.2雷电入侵二次系统影响因素耦合受如下因素影响：接地，等电位连接，屏蔽，金属导体走向与布局。4.2 雷电防护区划分应将需保护空间划分为不同防雷区（LPZ），以界定具备不同雷电电磁脉冲（LEMP）严酷限度各个空间并指明各防雷区界面上等电位连接点位置。各防雷区以其边界处电磁条件有明显变化为特性。4.2.1雷电防护区划分原则在各个防雷区界面处，所有穿越金属物应作等电位连接，也可采用屏蔽办法。将一种需要防护空间划提成不同防雷区普通规则如图所示。图1 将一种需要保护空间划分为不同防雷保护区（LPZ）原则4.2.2防雷区定义LPZ OA：本区内物体易遭到直接雷击，因而也许必要传导所有雷电流。本区内电磁场没有衰减。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雷电流比在LPZ OB区内雷电流进一步减小。本区内电磁场也也许被衰减，取决于屏蔽办法。后续防雷区（LPZ1等）：若规定进一步减小传导电流或电磁场，就应引入若干后续防雷区。应依照被保护系统所规定环境区来选取所需后续防雷区个数。普通，防雷区序号越高，其电磁环境参数就越低。5 普通性规定5.1 对电网二次系统导致危害雷电方式为直击雷（实验波形10/350s）和雷电电磁脉冲（实验波形8/20s）两种，其中最也许发生，绝大多数为雷电电磁脉冲（实验波形8/20s），依照雷电防护区划分原则，二次系统雷电防护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，应依照设备安装详细状况，拟定被保护对象和保护级别，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用综合防护办法。5.3 二次系统雷电防护区划分应符合GB 50343-规定。二次设备雷电过电压保护设计，应注意对各保护区SPD合理设立，其限制电压应不大于该保护区内被保护设备绝缘水平，以达到逐级保护设备目。5.4 电源线路防雷器布置是变电站、调度室、通信机房二次系统防雷一种重要环节，应实行分级防护、逐级协调原则。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，必要对SPD进行合理选型。变电站、调度室、通信机房内电源SPD除第一级电源SPD可选用电压开关型和具备开关特性组合型SPD外，其她SPD应选用限压型和具备限压特性组合型SPD。5.6 变电站、调度室、通信机房二次系统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原则。6 各系统防护规定6.1 变电站、调度室、通信机房交流380V/220V电源二次防雷6.1.1站用变压器（调度大楼开闭所）低压侧应安装避雷器。避雷器接地端子与变压器外壳、中性线以及电力电缆铠装层应就近接地。6.1.2 进入变电站、调度室、通信机房室内低压电力电缆应走电缆沟或采用带金属外皮电缆（或直接穿金属管，金属管接地需保证良好）埋地引入，其金属管长度不适当不大于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，在配电系统其她地方禁止接地。6.1.4 当供电系统采用TN-S或者TN-C-S方式，在通信机房内交流稳压器内或交流屏内交流母线上，相线及中性线A、B、C、N应分别对地加装限压型SPD，保证雷电流迅速泄放（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迅速跳开（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标称放电电流不不大于80kA（8/20s）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、通信机房直流屏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分别对地保护模式标称放电电流不不大于40kA（8/20s）交流电源SPD，SPD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状况下，不考虑加装交流电源SPD。6.1.7调度室、通信机房配电屏，UPS专用设备配电屏等处依照实际状况安装相线及中性线A、B、C、N分别对地保护模式标称放电电流不不大于20kA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380、220V交流设备（如监控后台系统、交流互换机屏、图像监控系统等）电源输入端，在电缆穿越户外地段状况下，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不大于20kA（8/20s）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各段直流母线，应分别安装正极对地、负极对地保护模式标称放电电流不不大于20kA（8/20s）直流电源SPD。6.2.2 通信室直流屏直流母线上，应分别安装正极对地、负极对地保护模式标称放电电流不不大于10kA（8/20s）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、负极对地保护模式标称放电电流不不大于10kA（8/20s）直流电源SPD。6.2.4 所有电源SPD都宜串联相匹配联动空气开关，保证雷电流迅速泄放（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迅速跳开（毫秒级），同步便于更换SPD和防止SPD损坏导致短路。空气开关额定电流应参照所接SPD标称前置熔断器电流来选取。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及如下电压级别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及如下电压级别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）相匹配交流电压型SPD，分别按A、B、C、N、L对地防雷安装，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以上电压级别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当一方面考虑问题；SPD前串入空气开关也许引起保护误动，因而不适当或者慎用这种办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载波高频电缆必要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、测量屏等到总控屏监控通信线及电能抄表系统通信线，不在同层同室应在首末两端安装标称放电电流不不大于5kA（8/20s）相应信号SPD。6.4.3 不同系统通信连接线（如上传modem、载波及微波），不在同层同室应依照实际状况在其线路一端或两端都安装标称放电电流不不大于5kA（8/20s）相应信号SPD。6.4.4 高压场地到站内各室各种信号线路、站内不同楼之间各种信号线应采用光纤或屏蔽电缆，屏蔽电缆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不大于5KA（8/20s）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不大于5KA相应信号SPD。6.4.7 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不大于10kA（8/20s）相应信号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。7二次系统接地规定7.1 二次系统接地方式应采用共用接地。接地电阻规定符合有关国标。7.2 当互相邻近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 通信机房不适当设在建筑物顶层。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隔20米应进行接地一次。8二次系统接地网均压规定8.1应在调度大楼、变电站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）截面不不大于100 mm2,厚度不不大于3mm主母铜线或相称截面电力电缆，向上连接通信、自动化、保护、调度等机房环形接地母线。8.3所有进入调度大楼、变电站外来导电物均应在不同防雷区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上，它们在电气上是贯通并连通到接地体，含基本接地体。9二次系统屏蔽规定9.1进出控制室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位置离建筑物外墙与力柱距离不应不大于0.8米。9.3控制室内所有数据通信电缆应有屏蔽层，且屏蔽层在数据通信电缆始端和终端应良好接地。9.4控制室内强电线与数据通信电缆应分开布置，数据通信线缆敷设应符合GB 50343-规定。附录A SPD选型技术规定A.1普通规定A.1.1 SPD可由气体放电管、放电间隙、MOV、SAD、齐纳二极管、滤波器、保险丝等元件混合构成；选取SPD应在同一测试指标下，考虑SPD所选元器件参数及元器件组合方式。A.1.2 用于交流配电系统保护限压型电源SPD标称导通电压普通为Un2.2U（U为运营工作电压）。A.1.3 SPD通流容量必要是每线通流容量。A.2 电源用SPDA.2.1 工程选用限压型SPD时，必要考虑变电站及电力大楼供电电源不稳定等因素，对SPD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，依照工程详细状况进行选取。 A.2.2 二次系统防雷应采用一体化SPD，具备如下功能：1）SPD残压（3kA，8/20s应不大于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,因而,不能用3+1模式电源SPD。3）热容和过流保护。4）SPD劣化批示:LED双色过渡劣化批示。5）SPD损坏告警:LED损坏批示。6) 响应时间不大于25ns。7）金属外壳8）具备雷电次数、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箝位电压应满足通信设备接口耐过电压能力规定，对雷电响应时间应不大于10纳秒（ns）。A.3.2 总配线架保安单元应符合YD/T 694-总配线架技术规定和实验办法规定。A.3.3 信号线用SPD应满足信号传播速率及带宽需要，其接口应与被保护设备兼容。A.3.4 信号线用SPD插入损耗应满足通信系统规定。A.3.5信号线用SPD标称放电电流应5kA。A.3.6 双绞线类信号防雷器应具备线与线之间、线与地之间全保护模式。A.3.7 信号线用SPD应具备热插拔功能，任何时候不能影响线路正常运营。A.3.8 信号线用SPD应具备失效告警LED批示灯，便于寻常检查维护。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 1.2，同轴型SPD最大输入功率能满足发射机最大输出功率规定，安装与接地以便，具备不同接头，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标称放电电流应10kA（8/20s）。A.5 计算机、控制终端、监控系统网络数据线用SPDA.5.1计算机接口、控制终端、监控系统网络数据线SPD应满足各类接口设备传播速率规定，SPD接口线位、线排、线序应与被保护设备接口兼容，设计时在满足设备传播速率条件下，应采用由半导体放电管构成SPD。A.5.2 计算机接口、控制终端、监控系统网络数据线用SPD标称放电电流应5kA（8/20s）。附录B 雷电防护区划分1、雷电防护区划分应依照需要保护和控制雷电电磁脉冲环境建筑物，从外部到内部划分为不同雷电防护区（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，各类物体都也许遭到直接雷击，属完全暴露不设防区。c) 第一防护区（LPZ1）：由于建筑物屏蔽办法，流经各类导体雷电流比直击雷防护区（LPZ0B）减小，电磁场得到了初步衰减，各类物体不也许遭受直接雷击。d) 第二防护区（LPZ2）：进一步减小所导引雷电流或电磁场而引入后续防护区。e) 后续防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护第三度水平高设备后续防护区。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- 建筑物电子信息系统防雷技术规范）保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1区与LPZ2、LPZ2区与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流(kA)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)10/350s8/20s8/20s8/20s8/20sA级2080402010B级15604020直流配电系统中依照线路长度和工作电压选用标称放电电流10kA适配SPDC级12.55020D级12.55010注：SPD外封装材料应为阻燃型材料。*第一级防护使用两种波形阐明见条文阐明。