变电站防雷接地网改造方案

一、背景与需求分析

变电站作为电力系统中的枢纽设备，其安全稳定运行关系到整个电网的可靠性。然而，由于我国部分老旧变电站设计年代久远，防雷接地系统普遍存在以下问题：

接地电阻过高，无法满足现行《GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范》中对接地电阻小于4Ω的要求；

雷击通道不畅通，部分接地极腐蚀严重，形成高阻点；

地网腐蚀破坏严重，由于接地体长期埋设在土壤中，受到电化学腐蚀；

浪涌保护系统不完善或失效，导致雷击时设备受损概率增高；

接地网与变电站结构金属不等电位连接，产生反击和感应雷故障风险。

为解决以上问题，必须对变电站的防雷接地系统进行科学合理的改造，结合现代浪涌保护技术，提升系统整体抗雷击能力和接地可靠性。

全面检测：

接地电阻测量： 采用三极法或变频法测量全站及关键设备接地电阻，绘制等电位图。

导体状态评估： 开挖抽查导体腐蚀程度（截面损失率）、连接点状态（焊接/压接质量）。

土壤电阻率测试： 采用温纳四极法分层测量，为降阻设计提供依据。

热稳定校核： 根据最大入地短路电流校核现有接地网导体截面是否满足要求。

均压性能分析： 评估跨步电压、接触电压是否满足安全限值。

明确目标：

接地电阻降至目标值（通常 ≤ 0.5 Ω，或符合设计规程）。

导体截面满足热稳定要求，预期寿命 > 30年。

全站接触电压、跨步电压符合安全标准。

构建与防雷设备、浪涌保护器协同配合的综合防护体系。

变电站防雷接地，防雷工程，防雷检测

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二、地凯科技接地网改造详细步骤

1. 详细勘察与设计，基于检测数据，使用CDEGS等专业软件进行电磁场仿真，优化网格密度、垂直接地极布置、降阻方案。确定新材料规格（如铜覆钢绞线、放热焊接材料）。

2. 方案评审与停电计划，组织专家评审，制定分区域、分阶段停电施工计划，最大限度减少停电影响。编制详细施工组织设计及应急预案。

3. 旧网局部拆除与开挖，按设计图纸，在需改造区域谨慎开挖，保护运行中电缆及管道。对可利用部分进行防腐处理评估。

4. 新接地网敷设，水平导体：采用镀锡铜覆钢绞线（如CCS-70）或纯铜绞线（如TJR-95），埋深≥0.8m。网格尺寸≤10m x 10m（重要区域加密）。

垂直接地极：采用铜覆钢棒（如BCCu-14.2/60）或离子接地极，长度2.5-3m，间距≥2倍长度。

5. 降阻措施实施，深井接地：在高压区或土壤电阻率高区域钻设深井（>20m），安装长垂直接地极。

降阻剂/回填料：在接地体周围填充长效防腐物理降阻剂（如膨润土基）。

外引接地：在站外低阻区敷设辅助接地网并可靠连接。

6. 主设备接地改造，变压器： 中性点至少双点接地，本体两点接地（对角）。

GIS/HGIS：外壳多点接地，法兰跨接。

构架/避雷针：独立接地引下线，就近接入主网。

7.全面测试与验收接地电阻复测：使用高精度接地电阻测试仪。

导通性测试：确保所有连接点电阻≤50mΩ。

接触/跨步电压测量：确保符合DL/T 621要求。

防腐层检测（如有）。

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三、地凯科技防雷设备与浪涌保护器（SPD）配置策略

一次设备防雷保护（构筑物与进线段）：

避雷针/线：优化布置，确保全站设备处于保护范围（滚球法计算）。构架避雷针采用热镀锌钢管，可靠接入独立接地引下线。

线路型避雷器：在进线段1-2km内逐基塔安装（重点：变电站前1-2基塔），有效截断侵入波。选用无间隙金属氧化物避雷器（MOA）。

站用避雷器：

主变侧：各电压等级出线、母线、主变各侧（特别是中性点）安装电站型MOA。如：YH10WX-420/1046W（用于220kV母线）。

关键设备：GIS入口、CVT、开关设备旁安装相应电压等级的MOA。

参数选择：持续运行电压（Uc）≥系统最高相电压，残压（Ur）需低于被保护设备绝缘配合水平（BIL）。

二次系统浪涌保护（SPD - 精细防护）：

配置原则：分级（粗保+精保）、协调配合（能量+响应时间）、等电位连接。

安装位置与选型：

电源系统：

第一级 (LPZ 0-1边界)： 站用变低压侧总配电屏。选用开关型或限压型SPD（如：T1类，Imax≥12.5kA/相，Up≤4kV）。

第二级 (LPZ 1-2边界)：各继保屏、通信屏、直流屏电源入口。选用限压型SPD（T2类，In≥20kA/相，Up≤2.5kV）。

第三级 (设备前端)：重要装置（微机保护、RTU、交换机）电源前。选用精细保护SPD（T3类，In≥10kA/相，Up≤1.5kV）。

信号/控制系统：

所有进出控制室电缆：如PT/CT二次、通信、网线、控制线等，在屏柜入口安装专用信号SPD。

类型匹配：根据信号类型（RS485/232, Ethernet, 模拟量等）选择接口、速率、工作电压匹配的SPD（如：24V DC SPD, Up≤60V）。

关键点：保护装置I/O端口、GPS对时接口、远动通道。

天馈系统：无线通信天线端口安装同轴SPD。

SPD关键参数：

Up (电压保护水平)：必须低于被保护设备耐压值，留有裕度。

In (标称放电电流)、Imax (最大放电电流)：满足安装位置预期雷电流要求。

Uc (最大持续工作电压)：高于线路可能出现的最大持续工频过电压。

响应时间：尽可能短（通常纳秒级）。

等电位连接与接地：

SPD接地线应短直粗（长度≤0.5m，截面积≥6mm²铜线）。

所有SPD接地端、设备外壳、电缆屏蔽层就近接入局部等电位排（LEB），LEB再以最短路径多点接入主接地网

地凯科技变电站防雷接地网改造是提升电力设施抗雷击能力和保障供电可靠性的关键措施。通过科学合理的接地结构设计、等电位连接与浪涌保护系统建设，可以显著提升变电站整体防雷等级。实施过程中，必须依据《GB/T 50057》《DL/T 621》《GB 50343》等标准进行严格施工与验收，确保工程质量与防雷效能。未来，结合智能防雷监测技术，实现“可视化、远程化、智能化”的运维管理，将成为变电站防雷改造的重要发展方向。

审核编辑 黄宇