常规变电站二次等电位接地网敷设要求说明

常规变电站二次等电位网敷设要求说明一、十八项反措中二次等电位接地网敷设原则
根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）》第15.7.3要求，变电站等电位接地网敷设原则如下：
1．应采取有效措施防止空间磁场对二次电缆的干扰，宜根据开关厂和一次设备安装的实际情况，敷设与厂、站主接地网紧密连接的等电位接地网、等电位接地网应满足以下要求：
图1：二次接地铜网平面布置图
2．应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。

3．在主控室、保护室柜屏下层的电缆室（或电缆沟道）内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接(目字结构)，形成保护室内的等电位接地网。

保护室内的等电位接地网与厂、站主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择电缆竖井处，为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜缆（排）构成共点接地。

图2：主控室二次铜缆敷设图
4．分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面不少于100 mm2的铜缆（排）可靠连接，连接点应设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。

5．静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。

屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。

接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连
6．沿二次电缆的沟道敷设截面不少于100 mm2的铜排（缆），并在保护室（控制室）及开关场的就地端子箱处与主接地网紧密连接，保护室（控制室）的连接点宜设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。

图3：电缆沟铜缆示意图
7．开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100 mm2的裸铜排，并使用截面不少于100 mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。

图4：开关场就地端子箱铜缆示意图
8．保护装置之间、保护装置至开关场就地端子箱之间联系电缆以及高频收发信机的电缆屏蔽层应双端接地，并使用截面积不小于
4mm2的多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。

9．由开关场的变压器、断路器、隔离刀闸器和电流、电压互感器等设备至开关场端子箱之间的二次电缆应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至电缆沟，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。

上述二次电缆的屏蔽层在就地端子箱处单端使用截面不小于4 mm2多股铜质软导线可靠连接至等电位接地网的铜排上，在一次设备的接线盒（箱）处不接地。

10．在干扰水平较高的场所，或是为取得必要的抗干扰效果，宜在敷设等电位接地网的基础上使用金属电缆托盘（架），并将各段电缆托盘（架）与等电位接地网紧密连接，并将不同用途的电缆分类、分层敷设在金属电缆托盘（架）中。

11．对于高频保护应严格执行《关于印发继电保护高频通道工作改进措施的通知》[调调（1988）112号]的有关要求，高频通道必须敷设100 mm2的铜导线，高频同轴电缆屏蔽层与等电位接地网的连接点距耦合电容器一次接地点约3~5米处。

图5：高频通道接地网示意图
二、控制室、保护室二次等电位接地网敷设要求及释义
1.在主控室、保护室柜屏下层的电缆室（或电缆沟道）内，按柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接(目字结构)，形成保护室内的等电位接地网。

保护室内的等电位接地网与厂、站主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择在电缆竖井处，为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于50 mm2的铜缆（排）构成共点接地。

2.静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。

屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。

接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。

变电站保护室二次接地网敷设图
释义：
保护室内的等电位地网敷设要求
注意两点：（1）各行专用接地铜排首末尾同时联接；（2）该地网一点经铜排与控制室接地网联通。

构建主控室（或保护室）等电位地网的主要目的是防止由于地电位发生变化时，造成微机保护之间、以及微机保护与变电站监控计算机设备之间通信信号的参考电位发生变化，进而影响到它们之间信号传输的正确性。

这一点在当年的微机保护发展初期尤为重要，因为早期的微机保护之间以及微机保护与变电站监控计算机设备之间的通信大都是采用电信号的形式，甚至直接采用微机保护装置内的弱电信号，弱电信号的电压一般较低，大约几伏或十
几伏，因此，当通信信号两端的参考电位差异较大时，极有可能造成信号受到干扰，甚至影响到保护装置的动作行为。

就此而论，如果保护设备之间、保护与变电站监控设备之间采用光纤做为传输媒介时，当然，这种干扰对保护的影响将要小得多。

（3）保护屏内的两个接地铜排
对于外壳与带电部分绝缘的电气设备（包括电器设备），为了防止在设备漏电、存在感应电压以及其它情况下由于外壳带电导致人身触电或打坏设备，通常要求将设备金属外壳在安装处接地，以保证设备外壳与安装处电位相等，这种接地通称为“保护地”或“安全地”。

在晶体管、集成电路保护时代，国产保护屏柜是不设“安全地”铜排的，保护装置的箱体外壳通过将其固定在屏柜上金属螺栓与屏柜相联，屏柜通过安装处的槽钢接地。

保护装置外壳接地是良好取决于各固定螺栓与屏柜是否真正的“金属接触”，在微机保护全面普及之后，国产的保护屏柜才开始设置接地铜排。

若干年前，我们对抗干扰的认识与现在相比相差甚远，做为主要的抗干扰措施之一，早期的微机保护装置对与外部交互信息的电源采用了“悬浮”地的做法，“参考点”与装置外壳的接地之间是绝缘的。

而对于与外部设备之间的信息交互信号的电压也鲜有明确规定，做法各异：有的设备用24V，有的设备用48V。

当时微机保护装置的抗干扰问题在相当长的一段时间内困扰着继电保护的业内人士。

这就是94年《反措要点》提出“保护屏必须有接地端子”、保护室敷设“一点接地的等电位地网”以及接地端子与等电位地网的要求的由来。

值得注意的是，当时的主流微机保护装置对外引出两个“地”，一个是与外部交互信息的“公共端”；另一个则保护装置的外壳接地点。

《反措要点》要求的是将前者（与外部交互信息的“公共端”）接至保护室等电位地网，提高保护装置的抗干扰能力；至于用于防止人身触电等“安全地”（或称“保护地”），因在电气设备的通用要求中早已有明确要求，大家早已耳熟能详，所以没有被重复提及。

有关保护室内等电位地网敷设是否应与电缆夹层槽钢绝缘的问题，当铜排固定在槽钢上时，如果在安装铜排的两个点之间存在电位差，因铜的电阻率小于铁的电阻率（铁的电阻率大约是铜的5.6倍），将使得电位差降低至忽略不计，不足以对信号产生干扰，故可以简化安装，直接固定在电缆夹层的槽钢上。

为什么没有必要将保护盘对地绝缘？因为保护盘虽然骑在槽钢上，槽钢上又置有联通的铜网，但铜网与槽钢等的接触只不过是点接触，即使接触的地网两点间有由外部传来的地电位差，但因这个电位差只能通过两个接触电阻和两点之间的铜排才能形成回路，而铜排电阻远小于接触电阻值，因而在铜排两点之间不可能产生有影响的电位差。

因为保护室的地网是与变电站主电网相连的，特别是在存两个以上电压等级的变电站，保护室的地网很可能“串”在不同电压等级设备区的主电网之间。

在站内或变电站附近发生接地故障时，不同电压等级设备区可定会存在地电位差，而“串”在其间的保护室地网难免亦会随之出现电位差。

如果保护室的“等电位地网”在保护室多处与槽钢金属性相联（槽钢通常与保护室建筑物的钢筋及地网是连通的），尽管铜的电阻率低，但截面远小于与之并接钢架结构，所以会出现“正”、“反”两个方面的作用：一是降低了保护室地网的地电位差；二是难免造成“等电位铜地网”任意两点之间存在一定的电位差。

因此，从“等电位”角度以及保护室“等电位地网”敷设的初衷出发，将室内的等电位地网用小绝缘子固定在槽钢上当然更为理想的。

依照上述对“等电位地网”设置缘由及背景的介绍，如果保护装置对外交互信息是通过电信号的方式，且对外交互信息的电源参考点与保护装置的外壳是相互绝缘的，保护屏设置两个铜排是理想的。

其中，对外交互信息的电源参考点连接到用绝缘子支撑的铜排上，并与保护室的“等电位地网”之间应用50mm2铜电缆相联；保护装置的外壳与不用绝缘子支撑
的铜排相联，而且该铜排与保护屏及槽钢（保护室主地网）金属接触构成安全接地。

为了防
止变电站开关场地电位造成保护室等电位地网上的电位差，电缆的屏蔽层应接到保护屏的“安全地”，即接到未用绝缘子支撑的铜排上。

同理，互感器的二次回路必须且只能一点接地，这个接地的目的是保证人身和设备安全，当然也应接到保护屏的安全地上。

从设置保护室等电位地网的要求提出到现在，时间已经过去了20多年。

在这期间，保
护装置发生了很多的变化，首先是保护装置自身采取了更有效的抗干扰手段，抵御外部干扰
的能力大大增强；其二是保护装置对外信息交互的方式发生变化，更多地采用不受电位变化
影响的方式（如光信号、高电平信号等）与其它保护或设备交互信息；其三是大多数保护已
经将其对外交互信息的电源参考点直接连接到装置外壳上。

上述这些改变致使目前在保护屏
内设置两个接地铜排的意义已经不大，但对已经如此设置的保护屏，建议还是单独将保护装
置的“地”连接到用绝缘子支撑的铜排上，且用50mm2铜电缆与保护室的“等电位地网”相联；而将二次电缆屏蔽层、互感器二次的接地点接到与保护屏直接相联的铜排上，但一定
要保证该铜排与槽钢或其它与保护室主接地网有连接的金属部件连接良好。

三、小室之间、小室和开关场之间二次等电位接地网敷设要求及释义
1.应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。

2.分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面不少于100 mm2的铜缆（排）可靠连接，连接点应设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。

3.在主控室、保护室柜屏下层的电缆室（或电缆沟道）内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接(目字结构)，形成保护室内的等电位接地网。

保护室内的等电位接地网与厂、站主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择咋电缆竖井处，为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜缆（排）构成共点接地。

释义：
（1）沿二次电缆沟敷设的二次等电位接地铜排（缆）要求
在保护室电缆沟入口处与保护室的主地网相连，为保证保护室的“等电位地网”的等电位要求，连接点应与保护室的“等电位地网”与保护室主地网的连接点（前面提到的“保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接”）在同一位置，同理，如果保护室有多个方向（如来自不同电压等级开关场）的电缆沟道，所有沟道的100mm2铜电排（缆）也必须都在该点（即保护室的“等电位地网”与保护室主地网的连接点）与主地网相连；
在开关场，凡是有引至保护室二次电缆的户外端子箱处，均应设置接地铜排（不要求必须与箱体绝缘），所有引至保护室二次电缆的屏蔽层以及端子箱内安装的设备的接地端都应接在该铜排上，该铜排应使用100mm2铜电排（缆）连接到沿电缆沟敷设的100mm2铜电缆上，为保证在户外端子箱附近发生一次设备短路故障时，端子箱外壳与内部设备的等电位，沿电缆沟敷设的100mm2铜电缆在端子箱处还应与变电站的主地网相连（为保证人身安全，户外端子箱外壳在安装处均应与站内主地网相连，当端子箱附近发生一次设备接地短路故障时，将会造成该处地电位升高，为防止由于此时端子箱内、外电位相差过大而造成设备损坏，故要求100mm2铜电缆在此处与主地网相连，以保证端子箱内、外电位相等）。

沿二次电缆沟敷设100mm2铜电排（缆）的最主要目的是为二次电缆屏蔽层分流，所以必须将其并联在屏蔽层的两端，为了保证端子箱内、外的等电位而要求其在户外端子箱多点与主地网相连，因此，沿二次电缆沟敷设100mm2铜电排（缆）与保护室的“等电位地网”最大的不同在于其不是等电位！
除了为二次电缆屏蔽层分流，沿二次电缆沟敷设100mm2铜电排（缆）还为我们带来另外两个好处：
一是由于其两端接地，从而减小了开关场端子箱至保护是两点之间的电位差；
二是按照规范的施工要求，100mm2铜电排（缆）应敷设在电缆沟的最上一层，当外部空间电磁场发生变化时，会在铜排（缆）上感生一个电流，流过铜排（缆）的电流所产生的磁场与变化的空间磁场方向相反，从而降低外部空间磁场对敷设在铜排（缆）附近的二次电缆的影响。

四、电缆沟、开关场及结合滤波器处接地网敷设要求及释义
1.敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。

2.开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100 mm2的裸铜排，并使用截面不少于100 mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。

3.由开关场的变压器、断路器、隔离刀闸器和电流、电压互感器等设备至开关场端子箱之间的二次电缆应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至电缆沟，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。

上述二次电缆的屏蔽层在就地端子箱处单端使用截面不小于4 mm2多股铜质软导线可靠连接至等电位接地网的铜排上，在一次设备的接线盒（箱）处不接地。

4.高频收发信机的电缆屏蔽层应双端接地，并使用截面积不小于4mm2的多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。

5.对于高频保护应严格执行《关于印发继电保护高频通道工作改进措施的通知》[调调（1988）112号]的有关要求，高频通道必须敷设100 mm2的铜导线，高频同轴电缆屏蔽层与等电位接地网的连接点距耦合电容器一次接地点约3~5米处。

释义：
（1） 沿二次电缆沟敷设的二次等电位接地铜排（缆）是否需要绝缘的要求
沿二次电缆沟敷设100mm 2铜电排（缆）在电缆沟是否需要绝缘的问题，可根据现场情
况具体分析必要性。

如果离保护室最近的一个端子箱距保护室的距离较长（如接近一百米甚至以上），而且在该段电缆沟附近有发生一次设备接地可能的情况下，将铜排（缆）与主地网绝缘能够保证即使在站内发生接地短路时流过铜排（缆）的电流与流过电缆屏蔽层的电流方向一致，从分流以及对相邻电缆起屏蔽作用的角度考虑是有一定好处的。

但如果站内布置没有在该段电缆沟附近发生接地故障的可能，强制要求铜排（缆）与主
地网绝缘的必要性就不大了。

（2） 一次设备的二次电缆引下线接地要求
对于互感器接线盒的引出电缆、刀闸接线盒的引出电缆、变压器本体以及其它一次设备
至端子箱的引出电缆等，为防止由于二次电缆屏蔽层并联在一次设备接地线两端而造成屏蔽层烧毁的问题，在2005年国调中心发布的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（试行）继电保护专业重点实施要求及2012年的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）中均提出“由开关场的变压器、断路器、隔离刀闸和电流、电压互感器等设备至开关场就地端子箱之间的二次电缆应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至电缆沟，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。

”其内涵是，当有二次引出电缆的一次设备发生接地短路故障时，一次电流将通过其接地引下线（大多是扁铁，现代的变电站，也有采用铜排）进入变电站主地网，如果二次电缆屏蔽线并联在该接地引下线的两端，一次短路电流将会流经电缆屏蔽层，特别是采用扁铁接地时，较大的一次入地电流可能会烧坏屏蔽层并导致二次电缆的损毁。

但同时由于二次电缆在布置时
通常紧邻一次设备的接地引下线，当接地引下线流过大电流时会对二次电缆产生较强的干扰，因此而采用两端接地的金属套管替代电缆屏蔽层形成抗干扰的“法拉第笼”。

上述二次电缆的屏蔽层在就地端子箱处单端使用截面不小于4 mm 2多股铜质软导线可
靠连接至等电位接地网的铜排上，在一次设备的接线盒（箱）处不接地。

”
（3） 二次电缆屏蔽层与铠装接地要求
控制电缆有多种规格，除芯线截面、芯线数量不同外，还有不带屏蔽的电缆、单层屏蔽
电缆、双层屏蔽电缆等区分，除此之外，还有带铠装的二次电缆。

为了有效地防止电磁干扰，变电站二次系统应使用带屏蔽的控制电缆。

电缆屏蔽层接地方式的不同，不仅抗干扰效果不同，而且对不同性质的干扰信号的抵御
能力也有所不同。

华北网调曾组织华北电力大学、南瑞集团电磁兼容试验室以及华北电科院等单位就此进行过比对试验，利用一次设备人工接地短路试验和拉合站内刀闸的机会，对相同工况下二次电缆屏蔽层在不同接地方式下芯线干扰电压进行比对。

试验结果表明：
二次电缆屏蔽层在开关场单端接地是不可取的，无论是对拉合刀闸时的高频率干扰信号，还是人工接地时低频率干扰信号，其抗干扰效果都不如其它的屏蔽层接地方式，甚至比两端屏蔽层均不接地时还差；对于人工接地时的工频干扰信号，二次电缆屏蔽层在保护室单端接地的抗干扰效果最好，二次电缆屏蔽层两端接地效果次之；对于拉合刀闸时产生的高频信号，则是二次电缆屏蔽层两端接地效果最佳，而在保护室单端接地的抗干扰效果略差。

考虑到在变电站内，拉合刀闸的次数远比在变电站附近发生接地故障的机会多得多，所以当使用单层屏蔽的控制电缆时，应将电缆的屏蔽层在开关场和保护室两端接地；对于抗干扰而言，使用双层屏蔽的电缆抗干扰效果肯定最好，但考虑性价比因素，在设计阶段被采用的可能性不大，如选用双屏蔽控制电缆，其内屏蔽层应在控制室单端接地，外屏蔽层在开关场和保护室两端接地。

电缆的铠装，一般都是起防鼠咬，防重力碾压等外力破坏等作用的，不建议以其替代电缆屏蔽层做抗干扰使用，特别是螺旋式缠绕的金属铠装带，无论是接地与否，屏蔽效果都较专门的屏蔽层逊色很多。

对于既有铜质屏蔽层，又有铠装的二次电缆，现场如何接地尚未做认真研究。

但可以肯定的是：除前面提到的紧邻一次设备接地引下线的二次电缆单端接地外，其它二次控制电缆屏蔽层两端接地是必要的。

铠装部分如何处理？由于没有试验数据支撑，我们不好妄下结论。

建议找机会从保证人身安全的角度进行实测。

如果测试证明铠装部分悬空时会在钢甲上感应较高的电压，危及人身或设备安全，则钢甲应予以接地（最好是单端接地），否则，不接地。

不接地的好处在于不会因接地而导致电缆芯线对地电容过大，对降低交流混入直流系统时的干扰有一定的益处。

（4）高频电缆屏蔽层接地要求
沿高频电缆敷设100mm2铜电缆的作用是为高频电缆屏蔽层在一次设备故障时流过的工频电流分流，分流的主要目的有两个：一是减少故障时高频电缆中流过的工频环流，以防止结合滤波器中的变送器、收发信机输出滤波器等由于流过工频饱和；二是通过分流防止高频电缆屏蔽层烧损。

关于这个问题，王梅义先生曾解释到：由于保护动作时间较快，所以由一次设备接地短路所引起的地电位差存在时间很短，当电流仅流过一根（或少数几根）电缆屏蔽层时，也许可能会引起屏蔽层过热并导致二次电缆烧毁，但如果两点之间有较多二次电缆，且其屏蔽层均两端接地后，由于分流，每根电缆屏蔽层上流过的电流会大大减少，加之持续时间很短，因此不会因为接地故障导致烧电缆。

但是，电缆屏蔽层流过大电流的原因不仅局限于发生接地故障时的电位差，还有诸如施工时将屏蔽层并接在一次设备接地引下线两端，造成接地故障电流经屏蔽层流入地网；变电站施工电焊将地网当作“返回线”的一部分等。

因此，在一段时间里，由于电缆屏蔽层流过大电流而将二次电缆烧毁的现象仍有发生。

因此，国调中心下发了《关于印发继电保护高频通道工作改进措施的通知》（调调【1998】112号）要求沿高频电缆敷设100mm2铜电缆的反事故措施。

（5）为什么要在距结合设备的扁铁入地处3～5米接地
变电站的主地网是网格式布置的，网格相对两边的距离大约在3～5米左右，也就是说，在距离结合设备接地扁铁入地处3～5米之外，应该已经经过了一个主接地网的交叉点，而经接地扁铁流入主地网电流在经过该交叉点之后即迅速扩散，将铜缆和高频电缆屏蔽层并接后在距结合设备接地点3～5米处接地，是为了避免与一次设备的主接地线并联导致直接与其分流（铜导线因电阻率低而流过的电流会比扁铁更多一些），以更进一步地减少流经高频电缆屏蔽层的一次工频入地电流，以及降低其对高频信号产生的干扰。