一、背景與需求分析

變電站作為電力系統(tǒng)中的樞紐設備，其安全穩(wěn)定運行關系到整個電網(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在土壤中，受到電化學腐蝕；

浪涌保護系統(tǒng)不完善或失效，導致雷擊時設備受損概率增高；

接地網(wǎng)與變電站結構金屬不等電位連接，產(chǎn)生反擊和感應雷故障風險。

為解決以上問題，必須對變電站的防雷接地系統(tǒng)進行科學合理的改造，結合現(xiàn)代浪涌保護技術，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鍵設備接地電阻，繪制等電位圖。

導體狀態(tài)評估： 開挖抽查導體腐蝕程度（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，或符合設計規(guī)程）。

導體截面滿足熱穩(wěn)定要求，預期壽命 > 30年。

全站接觸電壓、跨步電壓符合安全標準。

構建與防雷設備、浪涌保護器協(xié)同配合的綜合防護體系。

變電站防雷接地，防雷工程，防雷檢測

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二、地凱科技接地網(wǎng)改造詳細步驟

1. 詳細勘察與設計，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計及應急預案。

3. 舊網(wǎng)局部拆除與開挖，按設計圖紙，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，水平導體：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)敷設輔助接地網(wǎng)并可靠連接。

6. 主設備接地改造，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測：使用高精度接地電阻測試儀。

導通性測試：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）。

變電站防雷接地，防雷工程，防雷檢測

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三、地凱科技防雷設備與浪涌保護器（SPD）配置策略

一次設備防雷保護（構筑物與進線段）：

避雷針/線：優(yōu)化布置，確保全站設備處于保護范圍（滾球法計算）。構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：各電壓等級出線、母線、主變各側（特別是中性點）安裝電站型MOA。如：YH10WX-420/1046W（用于220kV母線）。

關鍵設備：GIS入口、CVT、開關設備旁安裝相應電壓等級的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)： 站用變低壓側總配電屏。選用開關型或限壓型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關鍵參數(shù)：

Up (電壓保護水平)：必須低于被保護設備耐壓值，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。

響應時間：盡可能短（通常納秒級）。

等電位連接與接地：

SPD接地線應短直粗（長度≤0.5m，截面積≥6mm2銅線）。

所有SPD接地端、設備外殼、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)改造是提升電力設施抗雷擊能力和保障供電可靠性的關鍵措施。通過科學合理的接地結構設計、等電位連接與浪涌保護系統(tǒng)建設，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，結合智能防雷監(jiān)測技術，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。

審核編輯 黃宇