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电力系统综合防雷设计是保障电网安全稳定运行的重要环节，旨在通过科学合理的防雷措施，减少雷电对电力设备和线路的损害。该设计模板主要包含以下几个方面：

1.概述与背景：简要说明电力系统的运行环境及雷电活动特点，分析雷击对输配电线路、变电站及用电设备的危害。

2.防雷原则与目标：遵循“综合治理、分级防护”原则，明确降低雷击跳闸率、保护关键设备、确保供电可靠性的设计目标。

3.外部防雷措施：包括架设避雷线、安装避雷针和接地装置的设计方案，优化杆塔接地电阻，提升线路耐雷水平。

4.内部防雷措施：采用过电压保护器（如氧化锌避雷器）、屏蔽电缆等技术手段，防止雷电波侵入水闸运行管理办法（水运管﹝2023﹞135号），保护二次设备和控制系统。

5.接地系统设计：合理规划接地网布局，确保接地电阻满足规范要求，增强系统抗干扰能力。

6.监测与维护：引入雷电定位系统和在线监测装置，实时掌握雷击情况，并制定定期检查和维护计划。

7.经济效益分析：评估防雷措施的投入产出比，确保设计方案经济可行。

本模板适用于不同电压等级的电力系统，可根据具体需求调整内容，实现全面高效的防雷保护。

电力系统设备综合防雷设计模板

一、电力系统防雷的重要性

随着电力系统容量的增加和自动化水平的不断提高，电力自动化系统已使用了相当数量的计算机、RTU和其它微电子设备。县级电力调度及其变电所由于所在地土壤电阻率较高或地处山区，其地网的接地电阻往往很难达到电力标准规范中的要求，为防雷工作增加了许多难度。由于一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至μA级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。在雷雨季节，有的县电力局调度大楼和电力局所属自动化显示系统、通讯系统(Modem、载波机、程控交换机等)常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失，影响当地电力系统的正常调度、工农业生产和人民的日常生活。因此，电力系统的防雷工作非常重要。

二、电力局综合楼及变电站[所]外部防雷

外部直击雷防护装置主要由接闪器、引下线、接地装置组成。

建筑物年预计雷击次数按下式计算： N = k NgAe ；Ng = 0.024Td 1.3

式中　N：建筑物预计雷击次数（次/a）；k：雷击次数校正系数；Ng：建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2·a）]；Ae：与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；Td：该地区的年平均雷电日数； 广周地区年平均雷电日数为75～90次/年。

在下列情况下k取相应数值：a、位于旷野孤立的建筑物取2；b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5。

避雷针可采用圆钢或焊接钢管制成，其材料直径应符合以下要求：

针长1米以下：圆钢直径不小于12mm 钢管直径不小于20mm

针长1米至2米：圆钢直径不小于16mm 钢管直径不小于25mm

避雷带可采用圆钢或扁钢制成，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm 扁钢截面积不小于48mm2 厚度不小于4mm。避雷带可沿建筑物四周女儿墙上敷设，并与避雷针、引下线、天面电磁屏蔽网做良好的连接。

引下线应采用圆钢或扁钢制成，优先选用圆钢，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm 扁刚截面不小于48mm2 厚度不小于4mm。引下线设置不应小于2根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。当采用多根引下线时，应在个引下线上距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。

接地体人工垂直接地体应采用角钢、钢管或圆钢制成，人工水平接地体应采用扁钢或圆钢制成，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于10mm 扁钢截面不小于100 mm2 厚度不小于4mm 角钢厚度不小于4mm 圆钢壁厚不小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体的距离宜为5m。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》5.2.5规定：防雷接地与交流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》5.2.6规定：接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体。

2、建筑物接地与等电位连接

接地是防雷的基础，标准规定的接地方法是采用金属型材铺设水平或垂直地极，在腐蚀强烈的地区可以采用镀锌和加大金属型材的截面积的方法抗腐，更合理的方法是利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，这有事半功倍之效。 如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。

环行接地体与建筑物水平距离不应小于2m。接地体的冲击接地电阻不宜大于4欧姆，如达不到要求可用添加降阻剂和增加接地体数量等方法来降低阻值。

为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害，所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水、气管道等均应与共用接地系统作金属性连接。

将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。

所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入防雷区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过避雷器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管埋地的距离应大于25米。室内设备的金属部分应可靠接地，所有的接地必须接在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。

建筑物外部防雷装置是直接安装在建筑物顶面，防雷装置与各种金属物体之间的安全距离不可能得到保证。为防止防雷装置与邻近的金属物体之间出现高电位反击，进小其间的电位差，除了将屋内的金属物体做好等电位连接外，应将各种接地（交流工作地、安全保护地、支流工作地、防雷接地等）共用一组接地装置。上述四种接地的接地引出线可与环行接地体相连形成等电位连接，但防雷接地在环行接地体上的接地点与其他几种接地的接地点之间的距离宜大于10m。

三、电力局综合楼及变电站[所]建筑物天面电磁屏蔽

1、建筑物直击雷防护装置接闪时的其顶部机房内的电磁环境

LPZ1区的电磁场强度为：

H1 = KH·iO·w/(dw) (A/m)

SF= 20·log[（ ）/ ] （dB）

dS/1=ω· （m）

式中：KH ——形状系数（1/），取KH=0.01（1/）；

H1 ——LPZ1区空间经屏蔽网格衰减后的磁场强度（A/m）；

i0 ——雷电流值（A）；

SF ——屏蔽系数（dB）；

ω ——屏蔽网格的宽度（m）；

dS/1 ——LPZ1区内空间的安全距离（m）；

dw ——被考虑点距LPZ1区屏蔽壁的最短距离（m）；

dl/r ——被考虑点距LPZ1区屏蔽顶的最短距离（m）；

依据以上公式计算得，建筑顶部直击雷防护装置接闪时，当建筑天面的建筑钢筋网格为5m×5m时，在建筑物首次雷击（25kHz）的情况下，位于LPZ1区空间中心位置的计算如下：

SF = 20·log[（ ）/ ]≈4.6 dB；

dS/1=ω·≈2.3m；

H1 = KH·iO·w/(dw) ≈1899A/m;（相当于23.8Gs）

上式中：ω=5m；dw=2.5m；dl/r=2.5m；

= {0.8·—0.8·(+)+0.4··[()/(1+)]

上式中：l =2m；b =2m；r =8mm；

开路电压UOC在波头时间T1（10μs）期间，UOC的最大值UOC/max ：

UOC/max =μO·b·ln(1+/)·KH·(w/)·iO/max/T1 = 2803.9(V)

如果忽略导线的欧姆（最坏情况），短路电流为iSC的最大值iSC/max：

iSC/max=μO·b·ln(1+/)·KH·(w/)·iO/max/L=357.1A

从上述计算还可以看出，当建筑物顶部直击雷防护装置接闪时，其机房内部（LPZ1区）电源线、信号线及其相应的接地线所包裹的环路中的开路电压UOC是非常大的，足以造成设备的损坏。如本文2部分定义的机房，其开路电压最大值UOC/max为2803.9V，远高于电子信息设备（I类设备）的1500V的耐压。而在实际的机房布线时，其电源线、信号线及其相应的接地线所包裹的环路远大于这个尺寸。因此，在考虑建筑物金属网格屏蔽的同时，还需要考虑机房内电源、信号线路的雷电电磁脉冲在线路上产生的过电压的防护，需对线路采取相应的屏蔽措施，并安装相应等级的电涌保护器（SPD）。

2、建筑顶部机房内设备安全距离的选择

dS/1=ω· ；dS/2=ω

混凝土墙内电气管线预埋技术交底SF ——屏蔽系数（dB）；

ω ——屏蔽网格的宽度（m）；

通过上式可以看出：当屏蔽系数SF<10 dB时，dS/1

当屏蔽系数SF=10 dB时，dS/1=dS/2；

当屏蔽系数SF>10 dB时，dS/1>dS/2；

深圳市房屋建筑工程海绵设施施工图设计文件审查要点而SF = 20·log[（ ）/ ]

是一个与屏蔽网格的宽度ω有关的值，经计算，当屏蔽系数SF=10 dB时，屏蔽网格的宽度ω≈2.65 m，既当屏蔽网格的宽度ω≥2.65 m时，应当选取dS/1值作为安全距离；当屏蔽网格的宽度ω<2.65 m时，应当选取dS/2值即网格宽度ω作为安全距离。也就是说，在安全距离的选择上我们总是选择最大的安全距离以保证机房内电子信息设备的安全。