贵阳市北供电局北场集变电站110KV保护室防雷设计方案.doc

贵阳市北供电局鸡场变变电站110kV保护室防雷方案初步设计贵阳市北供电局鸡场变110kV保护室防雷工程方案初步设计深圳市普顺科技有限公司目 录1前言32设计说明32.1项目的提出32.2设计依据42.3电力自动化系统电子设备防雷分类42.4筑物内感应雷害42.5雷电作用下广域网络雷害52.6雷电作用下局域网危害52.7综合布线52.8雷电高压反击63防护设计说明73.1鸡场变变电站110kV保护室系统防雷内容73.2防感应雷原理图74具体防护措施84.1市北电力自动化鸡场变变电站110kV保护室防护措施84.1.1电源线路雷电防护84.1.2鸡场变110kV保护室直流系统绝缘检测仪设备保护措施114.2对自动化设备接地的技术处理135三大措施145.1.1工作准备145.1.2工作要求145.1.3工作安装内容145.1.4三大措施146工程进度计划表167防感应雷设备配置及价格表178售后服务承诺181 前言随着信息化建设和高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的卫星通信、保护监控、计算机系统和测量等电子设备产品更加广泛地应用于我国电力行业中，尤其在电力自动化系统含有大量的微电子仪器设备，这些设备大大提高了我国电力行业整体的遥控水平，对国计民生有至关重要的意义。但另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，更重要的是这些系统所承负的那些须实时运行的后续工作的中断和瘫痪，所造成的不可估量的直接与间接的影响和巨大经济损失，尤其是对于电力这类国家重要关键部门，尤为重要。为此，我们认为对关键的系统和设备进行防雷害和过电压保护，不但是必要的，而且是必须实施的。通过实际工作过程的了解，我们为二次变电系统防范雷害、保障系统安全运行工作方面所做出的大量艰苦、细致的工作。我们将竭诚的根据防护现场的实际基础环境情况，及拟进行保护的工艺设备情况的要求，本着“经济、实用、高标准、高起点、高可靠性”的原则，为贵处做出设计方案，供各位领导和专家评审。2 设计说明2.1 项目的提出根据贵阳市电力公司调度部门指示,由市北供局调度中心提出，对自动化系统多年的运行及在雷电季节性的安全隐患存在的问题、对防雷与防雷电电磁脉冲危害，采取“防雷加固、地线优化”对策。对自动化系统电源部分、信号传输I/O端口进行防雷加固、对设备的直流接地、信号接地与变电站接地实施等电位隔离和地线优化等措施、增设雷电环境在线监测记录仪装置。在对自动化机房、变电站内远动控制设备和控制台数据终端设备防感应雷进行综合治理，改造或扩建后，才能达到最大有效的消除雷电及雷电电磁脉冲的危害隐患。安装后的电涌保护器，对感应雷和雷电电磁脉冲危害可以起到良好的抑制防护作用，减少由于雷电过电压造成的电源火灾，确保远动控制设备和控制台设备的安全运行。2.2 设计依据SDJ 2-92 变电所设计技术规程GB501269-1992 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50057-94(2000版) 建筑物防雷设计规范GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范GB18802.1-2002 低压配电系统用的电涌保护器GB18802.2-2003 电信和信号网络的冲击保护装置GA173-2002 计算机信息系统防雷保安器GA267-2003 计算机信息系统防雷电电磁脉冲安全保护规程IEC102411990建筑防雷IE131211995雷电电磁脉冲的防护通则2.3 电力自动化系统电子设备防雷分类电力自动化机房、变电站划为第一类防雷建筑物，建筑物内的远动控制设备、通信设备防雷应划为A级防雷保护。其防护措施应有：直击雷防护、側击雷防护、雷电浪涌入侵的防护、雷击电磁脉冲的防护和等电位联接的措施。2.4 筑物内感应雷害雷电击在建筑物避雷针或金属屋面上，由避雷针或金属屋面通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场，建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。建筑物内感应雷击对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据统计资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷击引起的。以变电站为例，避雷针引下线或主钢筋距机房约10米，假设机房为7´7m2。di=75kA dt=10mS则感应高压U2´107´7´Ln5571V由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入，它可以危及机房内所有的用电设备，感应雷的能量虽小，但电压较高。所以，对感应雷害的防护，应该是全面的防护。2.5 雷电作用下广域网络雷害一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10kA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地）。在GA173-1998计算机信息系统防雷保安器标准中，广域网保护的最大雷电流为5kA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN专线，一类是ISDN专线，一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入防雷器，使之在雷电作用下，短路保护5kA电流，而端口残压小于25V；而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93V振铃电压共计175V，插入防雷器，防雷器的启动电压185V，残留电压小于Vdc330V，因为调制解调器的耐压为Vdc330V。保护模式为线对地和线对线，广域网遭受雷击的概率较大，一般在28左右。2.6 雷电作用下局域网危害在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。我们做过一次试验，在一条连接服务器的网线旁边，约距网线0.5米处，采用雷击发生器对网线0.5米处一条金属线发射雷电流。由小到大，发射电流为10kA，周边磁场污染了网线，瞬间服务器端口、芯片被击穿，这时，示波器记忆感应高压为100V。在变电站的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦建筑物某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。2.7 综合布线从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：(1)电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离；(2)广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设；(3)网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装；(4)屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地.2.8 雷电高压反击雷电袭击建筑物避雷针、金属顶面、女儿墙的避雷带，由引下线将雷电流引入大地，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部地电位升高，这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分。另外一点值得非常注意的是：防雷的概念不仅仅是对雷电灾害的防护，还有由于大型设备起停，切投等引起的电网波动，而产生的浪涌过电压是目前电子系统最大的威胁，其危害的比例绝对高于自然雷击的比例。雷电过电压，浪涌过电压，均归于瞬态过电压（瞬态浪涌电流）的范畴之内。在通过具体分析了雷害入侵被保护系统的各种途径后，我们得出的结论是：防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面的因素。为此我们的设计指导思想的主旨是，本着“经济、实用、高标准严要求、高起点、高可靠性”的原则，在遵照执行国家有关标准，国家有关行业标准的基础上，还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求，以期达到更好的防护效果。3 防护设计说明3.1 鸡场变变电站110kV保护室系统防雷内容本方案是在用户提供资料和现场勘测的基础上，根据用户要求、依据相关规范，由深圳市普顺科技有限公司设计。主要内容如下：l 鸡场变110kV保护室雷电环境智能在线监测及雷电事故发生的在线记录l 鸡场变110kV保护室的电源线输入端口雷电感应过电压防护l 鸡场变110kV保护室调度通信信道端口、数据通信端口雷电感应过电压防护l 鸡场变110kV保护室房操作终端电源输入端口、信号输入端口雷电感应过电压防护l 鸡场变110kV保护室雷电环境智能在线监测及雷电事故发生的在线记录l 鸡场变远动控制设备电源雷电防护l 鸡场变远动控制设备信号通道I/O端口雷电保护l 鸡场变强电接地系统与远动控制设备接地系统的等点位连接及隔离措施3.2 防感应雷原理图4 具体防护措施4.1 市北电力自动化鸡场变变电站110kV保护室防护措施4.1.1 电源线路雷电防护1、鸡场变110kV保护室机房是采用380V两路市电输入，在市电输入端安装B级防雷器，具备最大60kA的雷电流防护功能。在总配电柜内由于各个分支路是从总进线母线排连接，顾考虑在三相母线排上并联安装380V三相防雷模块。产品型号：PD A385/40M保护模式：共模保护级别：B级启动电压：680V1mA最大通流容量：60kA（8/20S）保护水平（残压）：1500V响应时间：25ns连接方式：并连安装方式：OT35导轨安装 2、在鸡场变110kV保护室直流电源柜总输入电源后端安装1套直流模块直流220V避雷器作为直流第一级的保护，在各个支路上各并联一套支流220V防雷器作为第二级的防护，具备最大40kA的雷电流防护功能（直流柜内采用直流220V供电）。产品采用导轨并联在电源输入端。产品型号：PD Z275/20M保护级别：B级启动电压：275V1mA最大通流容量：60kA（8/20S）响应时间：25ns连接方式：并连安装方式：OT35导轨安装3、在鸡场变110kV保护室电源柜内部设备供电系统采用五位电源防雷插座保护，各个设备接地与机房地网之间做好等电位连接。 产品型号：PD B275/10C5 产品型号：PE P385/20 （电源防雷插座） （等电位隔离器）保护级别：B级 额定通流量In（kA）：200最大通流容量：20kA 启动电压：800V响应时间：25ns 响应时间：10ns连接方式：串联 连接方式：串联安装方式：标准19寸机架4.1.2 鸡场变110kV保护室直流系统绝缘检测仪设备保护措施1、在直流系统绝缘检测仪设备信号部分，配置18只DB09信号避雷器。（配置数量仅供参考，具体数目按照实际需求确定）产品型号：PS DB09-5标称通流容量：3 kA（8/20S）保护水平：30V（3kA）响应时间：1ns接口方式：DB09安装方式：串联安装2、在原有通道信号接线部分，安装两条标准35mm导轨，配置2只4线模拟通道信号避雷器，并做良好的防雷接地处理。产品型号：PS CH3-04保护模式：全模启动电压：24V标称通流容量：5 kA（8/20S）保护水平：36V（3kA）响应时间：1ns接口方式：CH型电器压接式端子安装方式：OT-35轨道式安装。3、机房内1台服务器网络信号端口安装RJ45线路防雷器，安装在网络线输入端。 产品型号：PS RJ45-4启动电压：24V标称通流容量：3 kA（8/20S）保护水平：15V（3kA）响应时间：1ns接口方式：RJ45接式端子安装方式：OT-35轨道式安装。4.2 对自动化设备接地的技术处理就目前考察发现，大部分电力自动化机房及变电站均采用共用地网，会对远动及控制设备造成如下隐患：l 共用地网的地电位的波动会对交、直流用电设备通信接口造成干扰l 不能为通信及控制设备提供较洁净的信号工作地l 采用共用接地系统的机房，有可能因避雷针、避雷带遭雷击使地电位上升，同时使与地网相连的工作地电位上升，并在其与信号传输线、电源线间出现瞬态过电压l 不能形成雷电浪涌防护的共模保护，只能完成差模保护因此，建议构建单独的“接零母排”和“PE汇流排”，将“避雷器接地”、“机柜外壳接地”、“电源PE地”、“信号接地”连接到“PE汇流排”，将变电站零线连接到“接零母排”，在“接零母排”和“PE汇流排”之间安装“等电位隔离器、高压滤波电容、1M防静电电阻”，在没有雷击发生时等电位隔离器为开路，PE地为悬浮接地，当雷击发生则等电位隔离器瞬间导通，使PE及防雷接地与站用地联通，使得雷击电流迅速通过其进行泄放。等电位隔离器（QP471k020B02）连接，启动电压800V，泄流能力20kA；实施地线优化工程。对接地极（地下装置）引出进入楼内的地线处安装接地测试盒。5 三大措施5.1.1 工作准备为确保工作顺利安全进行，我公司结合相关资料，根据现场的施工环境，研讨给对方提出此方案，并进行施工准备。5.1.2 工作要求： 我公司在安装防雷设备期间，严格遵守电业工作规程和其它规程、规定、确保人身、设备安全和工程质量。5.1.3 工作安装内容1）把电源防雷器（31防雷模块PD A385/40M，1+1防雷模块PD B38520M，直流220V防雷模块PD Z275/20M）安装在保护设备和空开之间，并联在设备中，对交、直流电源进行防雷保护。2）把信号防雷器（PS RJ45-4/PS DB09-5/PS CH3-04 )串联在设备中，对设备进行保护。3）把天馈防雷器（PS BNC）串联在设备BNC接口内，对GPS系统进行保护。5.1.4 三大措施1、组织措施在防雷工程中，认真落实“三无”工作的相关规定，严格执行工作票（派工单）制度、工作许可制度、工作监护制度和工作间断、转移和终结制度。2、技术措施1）厂方进入机房之前向对方确定机房内的规章制度。2）厂方进入机房后仔细观察机房内部的布局。3）厂方向对方确认防雷器的安装位置。4）厂方准备工具，保持现场清洁。5）厂方等局方通知安装后进行施工。6）厂方需在机柜内打孔，要动机房设备要通过局方确认。7）厂方产品固定后等局方通知断电后再进行接线。8）安装后施工人员用三用表确定有无短接，再让局方确定后通电。9）厂方收拾好工具，打扫机房卫生。3、安全措施1）施工期间必须对施工人员进行监视。2）严格遵守电业安全工作规程3）对当天的施工任务，现场施工负责人向施工人员交代现场安全和其他注意事项。严格执行标准化作业指导程序。4）认真落实“三无”工作的相关规定，履行工作票制度、派工单制度和工作许可制度，严格执行并对工作内容进行危险点分析和落实控制措施。5）电缆绑扎时不能损坏其他电缆。6）现场使用电烙铁焊接时，必须做好防火措施，不能引起火灾和伤及其它电缆。7）现场使用锯工，加工安装时必须远离屏柜。8）移动电缆盖板时，注意轻拿轻放，必须保证相邻的设备安全运行。同时别误碰运行中的设备。9）装螺母时必须采用磁性工具，防止螺钉遗落造成事故隐患。10）认真落实安全生产法，贯彻安全第一，预防为安全的方针。11）电气设备连接前关掉工作电源。在新设备切入设备过程中，设备专业人员对厂家人员进行全过程监护。6 工程进度计划表工程进度表工程名称2006年贵阳市北供电局鸡场变变电站110kV保护室建设单位贵阳市北供电局工程地点市北供电局鸡场变变电站110kV保护室内工程安装时间根据工作安装的内容，北场变电站110kV保护室防雷保护安装完成总的时间在2天内做完全部的工作工程内容1、 电源（三相/单相/直流）防雷器从开始固定到最后断电接线总共用时在30分钟之内就能做完全部的安装。2、 电源防雷插座从开始的固定到最后的接地处理总共用时在20分钟内完成全部内容安装。3、 信号（RJ45/RJ11/模拟通道/串口232/）防雷器从开始的固定到最后的接线完成一个总共所用时间在5分钟内全部做完。4、 天馈（PS BNC）防雷器从开始固定到最后的接地和接线总共的用时在5分钟内完成全部的安装内容。安装完后自检 在每安装完一个防雷器的同时要用万用表做好最后的测量，以免出现不该出现的差错，做到客户使用放心，让防类器起到良好的效果。安装中注意事项1、 要在客户技术人员在场的情况下方可开始工作安装、断电。2、 禁止一个人安装电源、信号、天馈防雷器，要有其他技术人员的旁边陪同下进行安装，以免出现差错。7 防感应雷设备配置及价格表贵阳市北供电局鸡场变变电站110kV保护室设备防雷产品配置及报价表序号产品名称规格型号性能描述数量单价小计1B级三相电源防雷模块PD A385/40M三相每线通流容量60kA，31防护，劣化显示，遥讯，热保护，自动脱扣装置，导轨安装44275171002单相电源防雷模块PD B385/20M单相每线通流容量40kA，11防护，劣化显示，遥讯，热保护，自动脱扣装置，导轨安装61991119463直流电源防雷器PD Z275/20M标称通流容量20kA，响应时间25ns，并联导轨安装121740208804终端电源精细防雷器PD B275/10C5通流容量10kA，工作频率1600MHZ，20W，5V馈电，BNC接头496438565232串口信号防雷器PS DB09-5标称通流容量3kA，响应时间1ns，串联安装18620111606主站信号通道避雷器PS CH3-04通流容量10kA，传输数率100k，插损0.2dB，保护2线，热保护电路273514707以太网交换机避雷器PS RJ45-48/20s，标称3kA，传输速率10-100M，保护48线，RJ45头468527408主材费小计691529工程设计及施工（主材费×3）2074.5610辅材费（主材费×2）1383.0411运输保险费（主材费×1）691.5212合计（人民币）73301.12注：该配置表数量仅供参考，具体数量根据实际情况决定。8 售后服务承诺为了充分满足您的需要，齐心协力建设我国雷电防护事业，以及充分体现我公司产品和服务的优越性，现郑重做出如下服务承诺：一、 普顺公司保证所经销的防雷产品及防雷工程中使用的主要器件是全新的设备，在各方面均符合国家提出的质量和技术标准，提供相关产品检验报告。二、 本公司所经销的防雷产品均终身在中国人民财产保险公司投保。三、 产品在合同规定到达运输地点之前造成的一切运输损失由我公司负责；四、 我公司所经销的避雷产品及工程所用避雷器件提供终身服务，三年内如出现产品质量问题可免费包换（不含人为损坏），终身维护，在维护期间只收取零配件费用，免收维修、技术支持服务等人工费用。五、 在维护期内，若防雷系统出现故障，我公司技术人员在接到通知后8小时内赶到现场，协助排除故障，如因特殊情况不能如期赶赴现场，我公司将与客户声明原因并协商具体解决方案。六、 在维护期内，我公司将定期于每年雷雨季节来临之前，应客户要求免费上门检测，以保证防雷系统处于正常工作状态。七、 本公司长期免费为客户提供技术咨询服务、义务传授防雷系统日常维护知识及检测技术措施。八、 我公司在全国范围内设立办事处，随时为客户进行咨询和服务，提出个性化、系统防雷解决方案。九、 我公司在各办事处设立备品备件库，对常规防雷产品、相应工程材料及设备有一定数量的库存，确保对客户需求快速的做出反映。十、 本条款由深圳市普顺科技有限公司负责解释，如有异议，请与我公司协商解决。我公司在全国近二十个省市建立办事处、技术支持中心及售后服务中心，在深圳设立有研发中心、技术支持中心、质量检测中心，售后服务中心，可对客户提供7×24小时技术支持服务。地址：深圳市福田区彩田北路中国科技大学产学研基地1008 邮编：518001 网址：www.pution.cn - 19