淺析變電站通信系統如何防雷

藍玉群

（江門恩平供電局，廣東 江門 529400）

1 、變電站通信系統受雷電危害現狀

長期以來，變電站的設備防雷都是以防止雷電浪涌沿輸電線路感應引起問題為主，人們普遍認為只要按照國家的建筑物防雷設計規范做好變電站的防雷措施，如安裝好變電站的防雷裝置（避雷針、引下線、接地裝置和均壓環等），變電站內外的所有防雷工作就"萬事大吉"了。隨著各種通信信息系統的廣泛使用，雷電的破壞性作用表現的越來越顯著，通信系統的防雷變得日益重要。通信技術在迅速發展，新的通信設備層出不窮，使得這些對浪涌較為敏感的電路雷電承受能力進一步下降。當雷電擊中變電站的避雷針時，避雷針引下線就承擔起了使雷擊入侵電流入地釋放的作用，在雷擊電流快速的由引下線導入大地時，瞬時間內在引下線上自上而下的產生了強力的變化磁場，處在這個強力變化磁場作用范圍內的所有用電器、信號、電源及它們的傳輸線路都因相對地切割了這個強力變化磁場的磁力線而產生出感應高壓，進而在與地線的低電位之間產生電壓差，從而迅速將用電設備擊毀。這使得原先得到避雷針保護的變電站、大樓，今天并不能對建筑物內的人和設備進行有效的保護。雷電和浪涌過電壓成為電子時代的一大公害。

2 、變電站通信系統受雷電損壞的原因分析

變電站都有比較完善的防雷系統，因而雷電直擊擊中控制室內自動化設備的可能性不大。但是，變電站內集中了計算機、GPS對時設備、網絡設備等組成的通信系統，內部連接線路縱橫交錯、非常復雜，當雷擊附近大地、架空線路和空中雷雨云放電時直接形成的，或者由于靜電及電磁感應形成的沖擊過電壓，就可能通過與之相連的電源線路、信號線路或接地系統，穿過各種接口，以傳導、耦合、輻射等形式，侵入通信系統并釀成嚴重的干擾或事故。變電站通信系統受雷電損壞的原因主要由以下四方面造成：

2.1 電源線引入雷電

雷電引起的瞬時高電壓，如果不加遏制，直接由電源線引入通信系統，會影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而導致工作不正常，嚴重時甚至會損壞模塊，燒壞元器件。

2.2 通信線引入雷電

由雷電引起通信線兩端設備之間電位差直接作用于相對脆弱的串行通信口，會損壞自動化系統及與其通信的設備的串行口，嚴重時會損壞整個功能板。

2.3 二次電纜引入雷電

直接與一次設備相連的二次連接電纜感生的感應過電壓作用于自動化設備的各隔離板，擊穿隔離板輸入隔離器件，造成裝置板件損壞。

2.4 接地不規范

由于接地不規范，不同接地點之間遭雷電侵入時易形成較高的電位差，產生的電磁干擾會影響自動化系統的運行，損壞裝置模板；同時，雷電引起的地電位升高，亦通過設備的接地線引入自動化系統，此過電壓同樣會損壞各種功能模板。

3 、變電站通信系統防雷工作原則

變電站通信系統防雷工作是一個多學科的系統工程，防雷工程的系統設計、電涌保器選型、安裝、維護對所保護的設備關系重大，對業務正常運行具有非常重要的作用。因此，防雷保護系統設計應具有先進性、可靠性、易維護性和經濟合理性。防雷工程設計及防雷器件的選擇應遵從以下四個原則：

3.1 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。

變電站遠動控制設備及綜合自動化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；

3.2 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。

3.3 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，保證整個系統的正確運行；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。

3.4 開放性，可擴充、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。

4 、變電站通信系統防雷工作的針對性對策

針對目前電力變電站通信設備多年的運行及在雷電季節性的安全隱患存在的問題、對防雷與防雷電電磁脈沖危害，主要采取"防雷加固、地線優化"對策。

①對通信設備信號傳輸I/O端口進行加固

②對通信設備電源端口進行加固

③對通信設備的直流接地與變電站接地實施等電位隔離和地線優化等措施

結束語

變電站通信系統防雷工作是一項系統工程。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。通信系統維護人員應積極落實變電站通信系統的防雷工作，對變電站內通信數據終端設備防感應雷進行綜合治理，安裝電涌保護器，抑制感應雷和雷電電磁脈沖，最大有效消除的雷電及雷電電磁脈沖的危害隱患，減少由于雷電過電壓造成的設備損壞，確保通信系統設備的安全運行。

1.《雷電電磁脈沖的防護通則》IE1312－1∶1995

2.《電磁兼容實驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度》GB/T17626.5-1999

3.《電信交換設備耐過電壓和過電流能力》ITU.TS.K20∶1990