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(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的可靠性。然而,由于我國(guó)部分老舊變電站設(shè)計(jì)年代久遠(yuǎn),防雷接地系統(tǒng)普遍存在以下問(wèn)題:
接地電阻過(guò)高,無(wú)法滿足現(xiàn)行《GB 50057-2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)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(yán)重,形成高阻點(diǎn);
地網(wǎng)腐蝕破壞嚴(yán)重,由于接地體長(zhǎng)期埋設(shè)在土壤中,受到電化學(xué)腐蝕;
浪涌保護(hù)系統(tǒng)不完善或失效,導(dǎo)致雷擊時(shí)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(xiǎn)。
為解決以上問(wèn)題,必須對(duì)變電站的防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的改造,結(jié)合現(xiàn)代浪涌保護(hù)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(cè):
接地電阻測(cè)量: 采用三極法或變頻法測(cè)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(píng)估: 開(kāi)挖抽查導(dǎo)體腐蝕程度(截面損失率)、連接點(diǎn)狀態(tài)(焊接/壓接質(zhì)量)。
土壤電阻率測(cè)試: 采用溫納四極法分層測(cè)量,為降阻設(shè)計(jì)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(píng)估跨步電壓、接觸電壓是否滿足安全限值。
明確目標(biāo):
接地電阻降至目標(biāo)值(通常 ≤ 0.5 Ω,或符合設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)。
構(gòu)建與防雷設(shè)備、浪涌保護(hù)器協(xié)同配合的綜合防護(hù)體系。
變電站防雷接地,防雷工程,防雷檢測(cè)
變電站防雷接地,防雷工程,防雷檢測(cè)
變電站防雷接地,防雷工程,防雷檢測(cè)
二、地凱科技接地網(wǎng)改造詳細(xì)步驟
1. 詳細(xì)勘察與設(shè)計(jì),基于檢測(cè)數(shù)據(jù),使用CDEGS等專業(yè)軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)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(píng)審與停電計(jì)劃,組織專家評(píng)審,制定分區(qū)域、分階段停電施工計(jì)劃,最大限度減少停電影響。編制詳細(xì)施工組織設(shè)計(jì)及應(yīng)急預(yù)案。
3. 舊網(wǎng)局部拆除與開(kāi)挖,按設(shè)計(jì)圖紙,在需改造區(qū)域謹(jǐn)慎開(kāi)挖,保護(hù)運(yùn)行中電纜及管道。對(duì)可利用部分進(jìn)行防腐處理評(píng)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(zhǎng)度2.5-3m,間距≥2倍長(zhǎng)度。
5. 降阻措施實(shí)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(zhǎng)垂直接地極。
降阻劑/回填料:在接地體周圍填充長(zhǎng)效防腐物理降阻劑(如膨潤(rùn)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(diǎn)至少雙點(diǎn)接地,本體兩點(diǎn)接地(對(duì)角)。
GIS/HGIS:外殼多點(diǎn)接地,法蘭跨接。
構(gòu)架/避雷針:獨(dú)立接地引下線,就近接入主網(wǎng)。
7.全面測(cè)試與驗(yàn)收接地電阻復(fù)測(cè):使用高精度接地電阻測(cè)試儀。
導(dǎo)通性測(cè)試:確保所有連接點(diǎn)電阻≤50mΩ。
接觸/跨步電壓測(cè)量:確保符合DL/T 621要求。
防腐層檢測(cè)(如有)。
變電站防雷接地,防雷工程,防雷檢測(cè)
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三、地凱科技防雷設(shè)備與浪涌保護(hù)器(SPD)配置策略
一次設(shè)備防雷保護(hù)(構(gòu)筑物與進(jìn)線段):
避雷針/線:優(yōu)化布置,確保全站設(shè)備處于保護(hù)范圍(滾球法計(jì)算)。構(gòu)架避雷針采用熱鍍鋅鋼管,可靠接入獨(dú)立接地引下線。
線路型避雷器:在進(jìn)線段1-2km內(nèi)逐基塔安裝(重點(diǎn):變電站前1-2基塔),有效截?cái)嗲秩氩ā_x用無(wú)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(jí)出線、母線、主變各側(cè)(特別是中性點(diǎn))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(kāi)關(guān)設(shè)備旁安裝相應(yīng)電壓等級(jí)的MOA。
參數(shù)選擇:持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc)≥系統(tǒng)最高相電壓,殘壓(Ur)需低于被保護(hù)設(shè)備絕緣配合水平(BIL)。
二次系統(tǒng)浪涌保護(hù)(SPD - 精細(xì)防護(hù)):
配置原則:分級(jí)(粗保+精保)、協(xié)調(diào)配合(能量+響應(yīng)時(shí)間)、等電位連接。
安裝位置與選型:
電源系統(tǒng):
第一級(jí) (LPZ 0-1邊界): 站用變低壓側(cè)總配電屏。選用開(kāi)關(guān)型或限壓型SPD(如:T1類,Imax≥12.5kA/相,Up≤4kV)。
第二級(jí) (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(jí) (設(shè)備前端):重要裝置(微機(jī)保護(hù)、RTU、交換機(jī))電源前。選用精細(xì)保護(hù)SPD(T3類,In≥10kA/相,Up≤1.5kV)。
所有進(jìn)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(hào)SPD。
類型匹配:根據(jù)信號(hào)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(diǎn):保護(hù)裝置I/O端口、GPS對(duì)時(shí)接口、遠(yuǎn)動(dòng)通道。
天饋系統(tǒng):無(wú)線通信天線端口安裝同軸SPD。
SPD關(guān)鍵參數(shù):
Up (電壓保護(hù)水平):必須低于被保護(hù)設(shè)備耐壓值,留有裕度。
In (標(biāo)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(guò)電壓。
響應(yīng)時(shí)間:盡可能短(通常納秒級(jí))。
等電位連接與接地:
SPD接地線應(yīng)短直粗(長(zhǎng)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(diǎn)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(guò)科學(xué)合理的接地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、等電位連接與浪涌保護(hù)系統(tǒng)建設(shè),可以顯著提升變電站整體防雷等級(jí)。實(shí)施過(guò)程中,必須依據(jù)《GB/T 50057》《DL/T 621》《GB 50343》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格施工與驗(yàn)收,確保工程質(zhì)量與防雷效能。未來(lái),結(jié)合智能防雷監(jiān)測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)“可視化、遠(yuǎn)程化、智能化”的運(yùn)維管理,將成為變電站防雷改造的重要發(fā)展方向。
審核編輯 黃宇
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