探析電子通訊設備的雷擊浪涌保護

彭宏娟

PENG Hong-juan

（湖南信息職業技術學院，長沙 410200）

1 設計原則

1.1 客戶利益原則

無論防護工程的大小，防護設備數量選用多少都應以用戶對安全期望值為原則，以用戶需求為宗旨。本著務實,實用有效的思想，以科學嚴謹的態度，充分考慮用戶設備的可擴展性，通過相互間深次的技術交流和溝通，達到目標的一致性，取得雙贏。

1.2 安全可靠性原則

防雷工程的設計應首先考慮的問題就是科學性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的設計中防護產品應是成熟可靠的產品。

電力通信設備是電力調度與電網控制的關鍵設備，對人民生活與生產息息相關，任何時刻的系統故障都有可能給用戶帶來不可估量的損失,以及相關的社會影響。這就要求系統具有高度的可靠性。如何提高系統可靠性是防雷工程師必須關注的首要問題。因此，防雷產品滿足以下要求：

1）滿足系統正常運行，系統傳輸無損耗和衰減，不出現“亂套”或“暫亂套”；

2）滿足在規定的技術條件下的防感應雷、防浪涌過電壓的沖擊，且能自動復位；

3）防護器件失效或損壞時，產品具有聲光報警或遙訊接口、自動脫扣裝置；

4）防護器件失效或損壞時，可在線熱維護（熱插拔），故障處理無須停機；

1.3 先進性原則

采用當今國內、國際上最先進和成熟的工業設計技術，使系統能夠最大限度地適應今后技術發展變化和業務發展變化的需要。從國家電力及電力通信發展來看，系統總體設計的先進性原則，主要體現在以下幾個方面：

防雷系統的設計考慮電力系統的基礎設施及裝備特點，對高壓輸變電網、電力調度控制網和電力通信網開放的體系結構中的強電設備、弱電設備的安全接地系統的兼容性和協調性；防護設計中的梯度性。

采用產品技術應當是有效的，可擴充的，能滿足今后日益擴充的需要。

1.4 實用性原則

本著安全最大化原則，配置防雷保護系統的投入與安全的期望值成正比，投入所帶來的經濟效益是顯著的，能減少每年的運行維護費用、提高和延長設備工作時間、避免雷電災害或重大事故造成的重大經濟損失，為用戶的系統設備增值，有效的保護用戶的投資，保證整個系統的正常運行；實用性就是能夠最大限度地滿足用戶的需要，從實際應用的角度來看,這個性能更加重要。

1.5 開放性，可充性，可維護性原則

防雷保護技術是不斷發展變化的，為了保證用戶的投資，所選產品必須滿足行業的有關技術標準；符合國家或國際有關標準。這樣才能對電力網絡的未來發展提供保證。

因為系統雷電防護設計是一項系統工程，那么從系統論的角度上講，系統結構越合理，系統的各個部份（要素）之間的有機結合就越合理，相互之間的作用就越協調，從而才能使整個系統在總體上達到最佳的運行狀態。

2 設計的依據

00，POINTDOT；

60，POINTDOT；

var1：=88；

var2：=68；

var3：=（CLOSE-LLV（LOW，9））/（HHV（HIGH，9）-LLV（LOW，9））*100；

var4：=SMA（var3，3，1）；

var5：=SMA（var4，3，1）；

var6：=3*var4-2*var5；

var7：=SMA（CLOSE/HHV（HIGH，120），3，1）*100；

var8：=SMA（CLOSE/HHV（HIGH，120），3，1）*100；

var9：=var7＞REF（var7，20）AND var7＞75 AND FILTER（var7/REF（LLV（LOW，20），10）＞1.18，20）；

varA：=IF（var7＞70 AND var7＜75，1，0）；

DRAWTEXT（COUNT（varA，20）＞3 AND var7/HHV（HIGH，30）＜1，var7，’調整到位’）；

varB：=REF（CLOSE，1）；

3 雷擊的分類和危害

3.1 雷電遠點襲擊電力線

我國電力線輸電方式是由發電廠通過升壓變壓器升壓后，輸電至低壓變壓器，經低壓變壓器的輸出給用戶。由于我國的電壓基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲線，在電力線上形成每秒50次的交變磁場。如遇雷害發生時，在雷電未擊穿大氣時，將呈現出高壓電場形式。根據電學基本原理，磁場與電場之間是相互共存可逆變化的，那么，雷擊高壓電場通過靜電吸收原理，向大地方向運動。雷電首先擊在電力線上，并從電力線的負載保護地線入地釋放，這樣就擊穿了設備。在高壓線上的表現為擊穿變壓器的絕緣，在變壓器低壓端與負載的連線上遭雷擊，損失的是用電設備。為此，在選擇防雷器時，首先考慮遠點雷擊。

3.2 雷電近點電力線的侵入

所謂雷電近點襲擊電力線，實際上是雷電襲擊被保護設備所在的建筑物避雷針或金屬屋面（區域管制中心主樓為金屬屋面），從而引起的雷電電磁脈沖的保護問題。雷電打在建筑物避雷裝置上，按照GB50057－94《建筑物防雷設計規范》規定，定義建筑物接閃電能力為波形10′350mS三角波，雷擊電流為150KA。避雷針引下線由于線路電感的作用，IEC61312定義最多只能將50%的電流引入大地。也就是說，10′350mS直擊雷引下線只能引下50%的電流，余下的電流將通過電力線屏蔽槽、水管、暖氣管、金屬門窗等與地面有連接的金屬物質聯合引雷，但也只引下少部分雷電流，余下總電流的25%在大樓流竄至UPS輸入輸出負載的電源線、局域網線、各類信號線等。結果將擊穿UPS輸出對地線和輸入對地線、終端設備電源對邏輯地線、網口對邏輯地線等。

3.3 錯相位雷害

美國空軍電磁兼容手冊中，描述雷電發生時用肉眼可識別閃電為一組雷擊，每次不少于26個雷，它有大小和發生先后的區別，如果一個高能量雷打在一條火線上，而另一個低能量雷打在另一條火線上，線線之間就會產生一個電壓差，侵入設備。這種侵害設備的現象，稱錯相位雷擊，又稱雷電的二次破壞。

4 設計具體說明

經過對多個變電站的實地勘察，當前變電站中所采用的防雷措施（外部避雷）是比較可靠的，但是,隨著電力網容量的增大，電壓等級的提高，綜合自動化水平的需求，單靠傳統的避雷針、避雷帶等外部避雷設施已不足以防護雷電或開關過電壓對微電子設備的沖擊，進行內部系統的雷擊浪涌防護和加裝SPD（電涌保護器）是迫切的和必須的。

本設計主要內容為：

1）所有通信機設備線纜整理、打標簽、平面圖、走線圖、設備明細表等設計繪圖

2）110KVA變電站：

電源系統雷電浪涌防護、遠動信號端口浪涌防護

3）110KVB變電站：

更換電源柜、增加接地銅排、電源系統雷電浪涌防護、串口信號端浪涌防護

4）農電所總站：

接地改造、設置地線銅排、配線箱改造、增加防雷保安單元、電源系統雷電浪涌防護

5）生產綜合樓客服中心：

增加直流電源配電柜、接地改造、增設接地銅排

6）220KV變電站：

交流配電系統設計及改造，電源系統雷電浪涌防護、數據線防雷

7）110KV變電站：

電源系統雷電浪涌防護、數據線防雷

8）220KVC變電站：

交直流配電柜的設計制造、接地線的引入、電源系統雷電浪涌防護、串口信號端浪涌防護

9）110KVD變電站：

增加交流配電柜、引上接地銅排、電源系統雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

10）110KVE變電站：

交流電源系統雷電防護、信號端浪涌防護、接地均壓環處理。

11）舊供電局：

地線引入、增設接地銅排、電源系統雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

12）供電所：

電源系統雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

13）供電大廈15樓交換機房：

交流電源系統雷電防護、接地均壓環處理

14）供電大廈16樓通信主機房：

地線引入、增設接地銅排、電源系統雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

5 結束語

通過我們為電力通信機房及二次變電系統防范雷害、保障系統安全運行等工作方面，本著“經濟、實用、高標準、高起點、高可靠性”的原則，所做出的大量艱苦、細致的工作。我們根據防護現場的實際基礎環境情況,及進行保護的工藝設備情況的要求，做了卓有成效的研究工作。

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