变电站防雷接地网改造方案

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。

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）。

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

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。