广东电网公司变电站二次系统防雷接地规范

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1、QBICS：29.240.10CCS：F29广东电网公司企业标准 Q/GD001 1122.03-2007广东电网公司变电站二次系统防雷接地规范Specification for the grounding for lightning of secondary system of substations of Guangdong power grid2007-01-15发布 2007-01-15实施广东电网公司 发 布目次前言I1 适用范围12 规范性引用文件13 术语和定义24 一般性规定35 变电站二次系统接地与屏蔽46 SPD配置原则46.1 电源系统的防雷接地46.2 信号系统的防雷接

2、地57 SPD的选型技术要求57.1 电源系统SPD的选型技术要求57.1.1 工作环境条件57.1.2 整体要求57.1.3 最大持续工作电压67.1.4 限制电压67.1.5 响应时间77.1.6 着火危险性和热稳定性77.1.7 泄漏电流77.1.8 安装规范77.2 信号系统SPD的选型技术要求77.2.1 工作环境条件77.2.2 整体要求77.2.3 传输特性要求87.2.4 安全性能87.2.5 安装规范88 试验98.1试验种类98.2性能试验98.3 现场验收试验98.4 定期检测10附录A雷电防护区划分11附录B竣工技术文件121 适用范围12 规范性引用文件13 术语和定

3、义24 一般性规定35 变电站二次系统接地与屏蔽46 SPD配置原则46.1 电源系统的防雷接地46.2 信号系统的防雷接地57 SPD的选型技术要求67.1 电源系统SPD的选型技术要求67.1.1 工作环境条件67.1.2 整体要求67.1.3 最大持续工作电压77.1.4 限制电压77.1.5 响应时间77.1.6 着火危险性和热稳定性77.1.7 泄漏电流77.1.8 安装规范87.2 信号系统SPD的选型技术要求87.2.1 工作环境条件87.2.2 整体要求87.2.3 传输特性要求97.2.4 安全性能97.2.5 安装规范98 试验108.1试验种类108.2性能试验108.3

4、 现场验收118.4 定期检测11附录A 雷电防护区划分12附录B 竣工技术文件14前言为加强并规范广东电网变电站二次系统的防雷接地工作，减少雷电对二次系统造成的危害，确保广东电网二次系统安全、稳定、可靠运行，特制定本规范。本规范由广东电网公司生产技术部提出、归口并解释。本规范由下列人员起草：梁晓兵 胡巨 段新辉 赵永发 高新华 李光宇 李煜东 吴国沛李清波 詹勤辉 杨泽斌 林乐彤 莫穗江 张喜平 邹国惠 郑佐暖 陈锦鹏 陈宏辉审核：马辉审定：林火华批准：陈荣真广东电网公司变电站二次系统防雷接地规范1 适用范围1.1 本规范规定了广东电网公司变电站二次系统的防雷接地技术标准和管理要求。1.2

5、本规范适用于广东电网公司新建、扩建和改造的变电站二次系统防雷接地工程。二次系统防雷接地工程的设计、施工、验收、维护均应参照本规范执行。1.3 本规范不包括变电站建筑物、高压设备、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GB50057-94建筑物防雷设计规范执行。1.4 本规范不包括二次系统中通信系统的防雷保护，通信系统的防护可参照YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范执行。1.5 变电站二次系统防雷工作除应执行本规范的规定外，还应符合国家及电力行业现行有关标准和规范的规定。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构成

6、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，但鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。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GBJ79-1985 工业企业通信接地设计规范GB50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范GB50174-1993 电子计算机机房设计规范DL 548-1994 电力系统通信站防雷运行管理规程YD/T 5098-2001 通

7、信局（站）雷电过电压保护工程设计规范GB 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GB16895.22-2004 建筑物电气装置第5-53部分：电气设备的选择和安装 隔离、开关和控制设备 第534节：过电压保护电器3 术语和定义3.1 变电站二次系统指变电站内继电保护及安全自动装置、变电站自动化系统、GPS对时系统、通信系统、遥视系统、交直流电源系统等

8、各种二次设备的总称。3.2电涌保护器（Surge Protective Devices SPD）指通过限制瞬态过电压和泄放电涌电流来保护设备的一种装置，它至少包含有一个非线性元件。也称浪涌保护器。3.3 电压限制型SPD(voltage limiting type SPD) 没有电涌时具有高阻抗，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”。当出现电涌并达到或超过箝位值时，其阻抗将迅速地减少的SPD。3.4 电压开关型SPD（voltage switching type SPD）在无电涌时呈高阻抗，有浪

9、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”。3.5 保护模式（modes of protection）SPD保护元件可以连接在相对相、相对地、相对中性线、中性线对地及其组合。这些连接方式称作保护模式。3.6 退耦元件（decoupling elements） 在被保护线路中并联接入多级SPD时，如果开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度小于10m；限压型SPD之间的线路长度小于5m时，为实现多级SPD之间的能量配合，消除盲点，应在SPD之间的线路上串接适当的电阻或电感，这些电阻或

10、电感元件称为退耦元件。3.7 标称放电电流 (nominal discharge current In )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。3.8 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，用于级试验的SPD分类试验。3.9 最大放电电流(冲击通流容量 maximum discharge current Imax)SPD不发生实质性破坏，每线或单模块对地，通过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。最大放电电流一般不小于标称放电电流的2倍。3.10 最大持续

11、工作电压（maximum continuous operating voltage Uc）允许持久地施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。其值等于额定电压。3.11 限制电压（measured limiting voltage） 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。3.12 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。3.13 共用接地系统(common earthing system)将各部分防

12、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。3.14 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。3.15 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。3.16 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。4 一般性规定4.1 变电站统一定义为强雷区（因变电站自带强电，很容易遭受雷击

13、），变电站二次系统的雷电电磁脉冲防护（以下简称为防雷）应做到统筹规划、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。4.2 变电站二次系统雷电防护区的划分应符合GB 50343-2004的要求，根据雷电防护区的划分原则，变电站二次系统的防雷工作应减少直击雷（试验波形10/350s）和雷电电磁脉冲（试验波形8/20s）对二次系统造成的危害。4.3 变电站二次系统的雷电电磁脉冲防护设计，应对各防护区SPD进行合理的设置和选型，其限制电压应小于该防护区内被保护设备的耐压，以达到保护设备的目的。4.4 电源线路的防雷是变电站二次系统防雷的一个重要环节，应实施分级防护、逐级协调的原

14、则。4.5 变电站雷电电磁脉冲防护设计，必须对SPD进行合理选型。变电站内的电源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。4.6 变电站二次系统的雷电防护应遵循从加强设备自身抗雷电电磁干扰能力入手，以加装SPD防雷器件为补充的原则。二次系统设备抗雷电电磁干扰能力应满足相关国家及电力行业现行有关标准和规范的规定。5 变电站二次系统接地与屏蔽5.1 变电站二次系统应采用共用接地方式，接地电阻应满足R2000/I。5.2 二次系统的所有屏柜内应设置专用的接地铜排，其截面不得小于100mm2，且屏内的接地铜排应就近用不

15、小于100mm2铜导线接到二次接地铜排上。各种SPD的接地线就近引接至屏内的接地铜排。5.3 所有屏柜内设备的金属外壳应可靠接地，屏（柜）的门等活动部分应与屏（柜）体良好连接。5.4 变电站的二次线缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层应在两端接地，其他剩余缆芯不允许出现两端接地情况。6 SPD配置原则6.1 电源系统的防雷接地6.1.1 变电站二次系统的配电系统宜采用三相五线制(TNS)，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下地。6.1.2 站用变低压侧至交流配电屏(或交流稳压电源)的三根相线，应在交流配电屏进线侧安装具有相对地、中性线对地保护模式的第一级（开关型）和第二级（限压型）组

16、合型交流电源SPD。SPD耐受冲击电流不小于20kA（10/350s）。6.1.3 独立的二次交流屏各段交流母线应安装具有相对地、中性线对地保护模式标称放电电流不小于10kA（8/20s）的第三级交流电源SPD。6.1.4 直流屏的交流充电电源入口处应安装具有相对地、中性线对地保护模式标称放电电流不小于10kA（8/20s）的第三级交流电源SPD。6.1.5 直流屏的直流母线输出端宜安装具有正极对地、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。6.1.6 保护小室交流电源入口处应安装具有相对地、中性线对地保护模式标称放电电流不小于10kA（8/20s）的第三级交

17、流电源SPD。6.1.7 保护小室直流电源入口处宜安装具有正极对地、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。6.1.8 控制室内应使用限压型或组合型的具有能量自动配合功能的SPD，禁止在回路上加装退耦元件。6.1.9 所有电源SPD都应串联相匹配的联动空气开关以便于更换SPD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的标称放电电流来选择。6.2 信号系统的防雷接地6.2.1 在GPS主时钟的天线接口处应安装最大放电电流不小于15kA（8/20s）的相应的信号SPD。6.2.2 控制室远动屏至通信屏的语音线或RS232等信号线，应在远动屏侧

18、安装标称放电电流不小于2kA（8/20s）的相应信号SPD。6.2.3 变电站自动化系统与其他系统的通信线（如RS232、RS485等）应在两端安装标称放电电流不小于2kA（8/20s）的相应信号SPD。6.2.4 从场地引入的监控线（如图象监控视频线等）应在监控屏内安装标称放电电流不小于5kA（8/20s）相应的信号SPD。6.2.5 从高压场地到控制室的通信线路（如RS232、RS485、CAN总线等）应在控制室相应屏柜处安装标称放电电流不小于5kA（8/20s）的信号SPD。7 SPD的选型技术要求7.1 电源系统SPD的选型技术要求变电站二次系统用SPD的安全性能必须符合站内设备运行的

19、特定环境要求，电气性能必须符合站内各系统设备要求，不能影响原有系统的正常可靠运行。7.1.1 工作环境条件在如下规定的环境条件下，SPD应能正常工作。 温度范围：1070 湿度范围：95 大气压力：70kPa106kPa7.1.2 整体要求7.1.2.1 外观质量a） 电涌保护器表面应平整、光洁、无划伤、无裂痕及变形，紧固件应牢固，颜色应均匀无明显差异。b） 标志应完整清晰、耐久可靠，且铭牌不应出现移动和任何翘曲现象。c） 电涌保护器外型及尺寸应适合在电力屏柜内安装。7.1.2.2保护模式a） 交流SPD应具备相线与地线（L-PE）、中性线与地线（N-PE）的保护模式；b） 直流SPD应具备正

20、极与地线（V+-PE）、负极与地线（V-PE）的保护模式。7.1.2.3 分离装置SPD在故障或失效时，应有与电源系统永久断开的分离装置。电源SPD必须有严格措施确保其损坏时不引起电源线路短路等电气故障。7.1.2.4 告警功能a）SPD正常或故障时，应有能正确表示其状态的标志或指示灯；b） SPD宜具备远程集中监测或集中告警的接点。7.1.2.5 标称放电电流值电源SPD的标称放电电流必须是每线的值。7.1.3 最大持续工作电压1） 1）应用在220/380V三相系统中的电涌保护器，其最大持续运行电压Uc不应小于1.15Uo。（Uo是低压系统相线对中性线的标称电压）2）应用在直流110V和2

21、20V系统中的电涌保护器时，其最大持续运行电压Uc不应小于额定电压的1.5倍。7.1.4 限制电压电源SPD的限制电压值加上其两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。第一级电涌保护器的限制电压必须小于2800V（在标称放电电流20kA（10/350s）冲击下）。第二级电涌保护器的限制电压必须小于1800V（在标称放电电流20kA（8/20s）冲击下）。第三级电涌保护器的限制电压必须小于1400V（在标称放电电流10kA（8/20s）冲击下）。110V直流SPD的限制电压必须小于1000V（在标称放电电流10kA（8/20s）冲击下）。220V直流SPD的限

22、制电压必须小于1400V（在标称放电电流10kA（8/20s）冲击下）。7.1.5 响应时间 限压型SPD的响应时间应不大于25ns，开关型SPD的响应时间应不大于100ns。7.1.6 着火危险性和热稳定性交直流电源SPD的外壳应达到GB/T2408-1996所规定的FH-1和FV-0防火等级。7.1.7 泄漏电流 电源SPD的泄漏电流应小于20 A（75%标称导通电压）。7.1.8 安装规范1）电涌保护器各接线端应分别与电源线路的同名端相线连接，电涌保护器的接地端与保护接地线（PE）接地端子排连接，接地端子排应与所处防雷区的等电位接地端子排连接。各级电涌保护器（SPD）两端连接导线应平直，

23、长度不宜超过0.5m。2）带有接线端子的电源电涌保护器应采用压接；带有接线柱的电涌保护器应采用线鼻子与接线柱连接。3）电源电涌保护器的连接导线最小截面应按表1选择。 表1 连接导线最小截面积防护等级SPD类型SPD连接相线铜导线截面积（mm2）SPD接地端连接铜导线截面积（mm2）第一级开关型或组合型1625第二级限压型1016第三级限压型467.2 信号系统SPD的选型技术要求变电站二次系统用信号SPD应符合被保护设备对传输协议、传输速率的要求，其在线阻抗、匹配阻抗、工作频率、衰减等电性能参数也必须符合站内相应设备的要求，不能影响被保护设备的正常工作。7.2.1 工作环境条件在如下规定的环境

24、条件下，信号SPD应能正常工作。 温度范围：1070 湿度范围：95 大气压力：70kPa106kPa7.2.2 整体要求a)信号电涌保护器金属零部件表面应光洁、不应有表面缺陷，镀层外观必须光滑细致，没有斑点、凸起和未镀上的地方。b)塑料零部件表面应平整，有光泽，无裂纹、肿胀、疏松、气泡等缺陷。，端子、螺帽、插头、插孔应良好。c)标志应完整清晰，耐久可靠，内容齐全，且铭牌不应出现移动和任何翘曲现象。d)电涌保护器外型、尺寸及接口尺寸应适合在电力屏柜内安装。7.2.3 传输特性要求7.2.3.1 插入损耗在规定的传输频率范围内，信号SPD插入损耗绝对值：0.3dB（频率大于2.2MHz时）；1.

25、3dB（频率小于等于2.2MHz时）。7.2.3.2 传输速率信号SPD的传输速率不应小于被保护设备的传输速率。7.2.3.3 驻波比在规定的传输频率范围内，驻波比应不大于1.2。7.2.3.4近端串扰信号SPD的回线间串音防卫度(近端)应不小于60dB，单回线产品不适用此要求。7.2.3.5 误码率误码率应110-9。7.2.3.6 数据脉冲波形变化脉冲宽度中点处正负脉冲幅度比：0.95。7.2.3.7 响应时间信号SPD的响应时间不应大于10ns。7.2.4 安全性能信号电涌保护器（SPD）的外壳应达到GB/T2408-1996所规定的FH-1和FV-0防火等级。7.2.5 安装规范7.2

26、.5.1 信号电涌保护器SPD应连接在被保护设备的信号端口上。信号电涌保护器SPD输出端与被保护设备的输入端口相连。信号电涌保护器SPD宜安装在屏柜内，固定在设备机架上或附近支撑物上。7.2.5.2 信号电涌保护器SPD接地端宜采用截面积不小于2.5mm2mm2的铜芯导线与屏柜内局部等电位接地端子板连接，接地线应平直。7.2.5.3 GPS天线信号电涌保护器SPD的接地端应采用截面积不小于10 mm2mm2的铜芯导线与屏柜内接地铜排连接，接地线应平直。8 试验8.1试验种类变电站二次系统SPD试验分为：性能试验、现场验收试验和定期检测。8.1.1 性能试验：为了检测SPD产品是否满足本技术规范

27、要求而进行的试验，由广东电网公司电力科学研究院负责进行。8.1.2 现场验收试验：SPD产品安装完毕后进行的投运前的验收试验。8.1.3 定期检测：为了防止SPD在使用中损坏或失效而定期进行的试验。8.2性能试验8.2.1性能试验是检测指定型号SPD产品性能是否满足本技术规范要求而进行的试验，试验项目应包括本规范第7章的全部技术要求。在下列任一情况下均应进行性能试验：a）产品出厂前；b）主管机构提出进行性能试验时。8.2.2 提交性能试验时制造单位应提供相关资料，包括如下内容： a) 工厂名称或商标、产品名称、产品型号、用途；b) 设备安装位置类别；c) 设备接入电路方式；d) 产品电路图；e

28、) 产品安装方法； f) 最大连续工作电压及工作频率； g) 限制电压值； h) 本标准其它有关防护性能的要求；j) 应指明端子位置及用途；k) 安装说明（例如连接、尺寸、引线长度等）； l) 串联电源SPD应给出额定负载电流； m) 使用环境； n) 产品出厂编号及制造日期。8.3 现场验收试验8.3.1 现场验收试验应在产品现场安装完成后、准备投入运行前进行。8.3.2 现场验收试验应包括但不仅限于以下内容：a)装置外观检查；b)现场配置检查；c)装置及机柜接地检查；d)竣工技术文件（见附录）；e)告警功能检查。8.4 定期检测8.4.1 定期检测应在产品投入运行后，应结合站内相应二次系统

29、设备的定期检测进行。8.4.2 定期检测应包括但不仅限于以下内容：装置外观检查；装置及机柜接地检查；告警功能检查；泄漏电流检查。附录A 雷电防护区划分1 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）。1、 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，

30、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，以保护第三度水平高的设备的后续防护区。图A.1 建筑物雷电防护区（LPZ）划分2 附录B 竣工技术文件竣工技术文件建设项目名称： 日 期： 年 月 日建设单位（甲方）： 承建单位（乙方）：目录一、竣工报告1、实施本工程项目的主要依据2、项目内容3、竣工时间二、附件1、 防雷与接地系统改造工程相关设备、设施的技术资料（包括说明书、测试记录等）；2、竣工图纸包括电子版CAD图纸（包括防雷与接地系统连接图、防雷与接地系统布线平面图、设备安装平面图等）。