探析電子通訊設(shè)備的雷擊浪涌保護

彭宏娟

PENG Hong-juan

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410200）

1 設(shè)計原則

1.1 客戶利益原則

無論防護工程的大小，防護設(shè)備數(shù)量選用多少都應(yīng)以用戶對安全期望值為原則，以用戶需求為宗旨。本著務(wù)實,實用有效的思想，以科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度，充分考慮用戶設(shè)備的可擴展性，通過相互間深次的技術(shù)交流和溝通，達到目標(biāo)的一致性，取得雙贏。

1.2 安全可靠性原則

防雷工程的設(shè)計應(yīng)首先考慮的問題就是科學(xué)性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的設(shè)計中防護產(chǎn)品應(yīng)是成熟可靠的產(chǎn)品。

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

1）滿足系統(tǒng)正常運行，系統(tǒng)傳輸無損耗和衰減，不出現(xiàn)“亂套”或“暫亂套”；

2）滿足在規(guī)定的技術(shù)條件下的防感應(yīng)雷、防浪涌過電壓的沖擊，且能自動復(fù)位；

3）防護器件失效或損壞時，產(chǎn)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(dāng)今國內(nèi)、國際上最先進和成熟的工業(yè)設(shè)計技術(shù)，使系統(tǒng)能夠最大限度地適應(yīng)今后技術(shù)發(fā)展變化和業(yè)務(wù)發(fā)展變化的需要。從國家電力及電力通信發(fā)展來看，系統(tǒng)總體設(shè)計的先進性原則，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

防雷系統(tǒng)的設(shè)計考慮電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施及裝備特點，對高壓輸變電網(wǎng)、電力調(diào)度控制網(wǎng)和電力通信網(wǎng)開放的體系結(jié)構(gòu)中的強電設(shè)備、弱電設(shè)備的安全接地系統(tǒng)的兼容性和協(xié)調(diào)性；防護設(shè)計中的梯度性。

采用產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)當(dāng)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(tǒng)的投入與安全的期望值成正比，投入所帶來的經(jīng)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(shè)備工作時間、避免雷電災(zāi)害或重大事故造成的重大經(jīng)濟損失，為用戶的系統(tǒng)設(shè)備增值，有效的保護用戶的投資，保證整個系統(tǒng)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(yīng)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(shù)是不斷發(fā)展變化的，為了保證用戶的投資，所選產(chǎn)品必須滿足行業(yè)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；符合國家或國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能對電力網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展提供保證。

因為系統(tǒng)雷電防護設(shè)計是一項系統(tǒng)工程，那么從系統(tǒng)論的角度上講，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越合理，系統(tǒng)的各個部份（要素）之間的有機結(jié)合就越合理，相互之間的作用就越協(xié)調(diào)，從而才能使整個系統(tǒng)在總體上達到最佳的運行狀態(tài)。

2 設(shè)計的依據(jù)

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(diào)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(fā)電廠通過升壓變壓器升壓后，輸電至低壓變壓器，經(jīng)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(fā)生時，在雷電未擊穿大氣時，將呈現(xiàn)出高壓電場形式。根據(jù)電學(xué)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(shè)備。在高壓線上的表現(xiàn)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(shè)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(shè)備所在的建筑物避雷針或金屬屋面（區(qū)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(shè)計規(guī)范》規(guī)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(zhì)聯(lián)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(wǎng)線、各類信號線等。結(jié)果將擊穿UPS輸出對地線和輸入對地線、終端設(shè)備電源對邏輯地線、網(wǎng)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(fā)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(fā)生先后的區(qū)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(chǎn)生一個電壓差，侵入設(shè)備。這種侵害設(shè)備的現(xiàn)象，稱錯相位雷擊，又稱雷電的二次破壞。

4 設(shè)計具體說明

經(jīng)過對多個變電站的實地勘察，當(dāng)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(wǎng)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(tǒng)的避雷針、避雷帶等外部避雷設(shè)施已不足以防護雷電或開關(guān)過電壓對微電子設(shè)備的沖擊，進行內(nèi)部系統(tǒng)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(shè)計主要內(nèi)容為：

1）所有通信機設(shè)備線纜整理、打標(biāo)簽、平面圖、走線圖、設(shè)備明細表等設(shè)計繪圖

2）110KVA變電站：

電源系統(tǒng)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(tǒng)雷電浪涌防護、串口信號端浪涌防護

4）農(nóng)電所總站：

接地改造、設(shè)置地線銅排、配線箱改造、增加防雷保安單元、電源系統(tǒng)雷電浪涌防護

5）生產(chǎn)綜合樓客服中心：

增加直流電源配電柜、接地改造、增設(shè)接地銅排

6）220KV變電站：

交流配電系統(tǒng)設(shè)計及改造，電源系統(tǒng)雷電浪涌防護、數(shù)據(jù)線防雷

7）110KV變電站：

電源系統(tǒng)雷電浪涌防護、數(shù)據(jù)線防雷

8）220KVC變電站：

交直流配電柜的設(shè)計制造、接地線的引入、電源系統(tǒng)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(tǒng)雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

10）110KVE變電站：

交流電源系統(tǒng)雷電防護、信號端浪涌防護、接地均壓環(huán)處理。

11）舊供電局：

地線引入、增設(shè)接地銅排、電源系統(tǒng)雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

12）供電所：

電源系統(tǒng)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(tǒng)雷電防護、接地均壓環(huán)處理

14）供電大廈16樓通信主機房：

地線引入、增設(shè)接地銅排、電源系統(tǒng)雷電浪涌防護、信號端浪涌防護

5 結(jié)束語

通過我們?yōu)殡娏νㄐ艡C房及二次變電系統(tǒng)防范雷害、保障系統(tǒng)安全運行等工作方面，本著“經(jīng)濟、實用、高標(biāo)準(zhǔn)、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(jù)防護現(xiàn)場的實際基礎(chǔ)環(huán)境情況,及進行保護的工藝設(shè)備情況的要求，做了卓有成效的研究工作。

[1]陳鶯，陳曉民.IP電子通訊設(shè)備的雷擊浪涌[J].電信技術(shù)，2003（2）：18-21.

[2]李霞，任益芳.網(wǎng)絡(luò)測量分析[J].科技信息，2006（8）：125-128.

[3]游澤清.現(xiàn)代教育技術(shù)學(xué)[M].北京.人民教育出版社，2001.

[4]鄧桂冰.電子通訊防護[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報，2005,（1）：98-99.

[5]朱正才.電子通訊安全與保障[J].文教資料，2002,（6）：235-237.

[6]謝幼如.低壓配電系統(tǒng)用的電涌保護器[M].廣州.廣東教育出版社，2001.