淺談電力通信設(shè)備的靜電防護

楊 毅,肖瑩瑩

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東 佛山,528000）

0 前言

靜電是一種能量，它是物體表面過剩或不足的靜止電荷，并以電荷積聚的方式被存儲。靜電既能通過其形成的電場做功，也可以通過放電的形式轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。靜電危害在于對電子通信設(shè)備放電的過程。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)自動化、智能化的程度越來越高，電力通信系統(tǒng)成為電網(wǎng)的重要組成部分。做好電力通信設(shè)備的靜電防護工作，能有效地降低因靜電放電對電力通信設(shè)備造成的不良影響，對保障電力安全生產(chǎn)有著十分重要的意義。

1 靜電的產(chǎn)生

要想有效地消除靜電放電對電力通信設(shè)備的危害，就要先了解靜電放電是如何產(chǎn)生的。目前，靜電放電產(chǎn)生的主要有以下幾種途徑：

1.1 電磁感應(yīng)

運行中的電子設(shè)備會產(chǎn)生電磁輻射，由于電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的作用，會在附近的物體上感應(yīng)出一定的電荷，稱為感應(yīng)電壓。變電站內(nèi)的電力通信機房，受變電站內(nèi)的輸電線路及電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強電場影響，電力通信機房內(nèi)的電磁輻射水平會比普通環(huán)境下的電磁輻射水平高得多，由此而產(chǎn)生的感應(yīng)電荷也會更多，感應(yīng)電壓也更強。當由電壓差的物體靠近，便十分容易產(chǎn)生強烈的靜電放電現(xiàn)象；

1.2 人體活動

兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電。機房內(nèi)的工作會造成不同物體之間的接觸和分離，衣服與周圍物體之間、手與工件之間的接觸或摩擦，都會產(chǎn)生靜電：首先，人體是靜電導體，當與大地絕緣時便將電荷儲存起來；其次，當人體靠近帶電物體附近時也會感應(yīng)電荷；此外，帶電顆粒的吸附也會使人體起電。這些因素的綜合作用，通過傳導和靜電感應(yīng)，最終使人體呈帶電狀態(tài)。

1.3 溫度與濕度

環(huán)境溫度和濕度與非導體材料的表面電導率相關(guān)，從而影響表面靜電荷的積聚。在其他條件相同的情況下，溫度和濕度下降，非導體材料的表面電導率降低，物體積累的靜電電荷不容易轉(zhuǎn)移；而隨著濕度的增加，非導體材料的表面電導率增加，靜電荷可以更快地泄漏。此外，封閉場所內(nèi)相對濕度會隨著溫度上升而降低，從靜電防護角度出發(fā)，機房溫度越低，濕度越大，對靜電的防護就越有利。

2 靜電的危害

靜電放電是帶電體周圍的場強超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強時，因介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的過程。在靜電放電的過程中，既有靜電能量的傳導輸出，也有電磁脈沖場的輻射。

2.1 電弧電流

當靜電導體之間的電壓超過它們之間的空氣和絕緣介質(zhì)的擊穿電壓時，便會產(chǎn)生電弧。危害最大是尖峰電弧多發(fā)生在人體手部或金屬物體之間，電弧產(chǎn)生時會在0.7ns 到10ns 的時間里產(chǎn)生幾十甚至上百安培的電弧電流，在絕緣體上形成局部放電。強大的電流在瞬間產(chǎn)生局部高溫，可融化電子元件的觸點損壞設(shè)備，嚴重時還會灼傷人體甚至引發(fā)火災(zāi)和爆炸。

2.2 電磁輻射

靜電放電過程會產(chǎn)生強烈的脈沖大電流，從而帶來強大的電磁輻射，形成靜電放電電磁脈沖（ESD EMP）。它會導致電子電路在短時間內(nèi)產(chǎn)生強大的感應(yīng)電流，輕則引起判決電路的電平極性翻轉(zhuǎn)，重則燒壞集成電路芯片，損壞通信設(shè)備。

2.3 靜電放電對電力通信設(shè)備的危害

變電站內(nèi)的電磁輻射水平高，容易產(chǎn)生感應(yīng)電荷和介質(zhì)極化，物體更易積聚靜電，電力通信機房內(nèi)存在大量通信設(shè)備，容易受到靜電放電的威脅：

首先，靜電放電所產(chǎn)生的電磁脈沖干擾會耦合到通信設(shè)備的數(shù)字電路中，導致電路電平發(fā)生突變，信號極性翻轉(zhuǎn)，從而發(fā)出錯誤的信號，造成電氣設(shè)備誤動作；

其次，通信設(shè)備的核心組成部分多為半導體元器件、集成電路等，它們的特點是擁有細微的結(jié)構(gòu)和超細、超薄的加工工藝，如當下流的傳輸和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均采用0.18微米工藝封裝的IC。如此精細的結(jié)構(gòu)使其對于靜電放電極為敏感，一次30V左右的靜電放電便可造成電子元件的損壞。通信機房金屬物體多，靜電放電的電流強度大，容易燒毀敏感的電子元器件，據(jù)不完全統(tǒng)計顯示，CMOS器件擊穿有50%是靜電放電造成的；

此外，靜電放電產(chǎn)生的電磁雜波干擾，可能造成信號處理電路功能紊亂，導致通信設(shè)備間歇性的功能失效或數(shù)據(jù)丟失，一旦靜電放電結(jié)束或干擾停止，設(shè)備有可能恢復正常。這種看似細微且隱蔽的干擾，雖不會對設(shè)備硬件造成損害，卻極大地影響了電路的處理過程，造成業(yè)務(wù)中斷即數(shù)據(jù)丟失。一旦出現(xiàn)此類故障，運行維護人員查找故障的難度很大。

綜上所述，靜電對電力通信設(shè)備存在著極大的危害，因此，應(yīng)采取有效的措施進行靜電防護。

3 靜電的防護

靜電防護主要是控制靜電放電，分別要從控制靜電的產(chǎn)生和消除靜電兩方面開展：控制靜電的產(chǎn)生主要是控制工作過程中的各種接觸動作，控制靜電的消除主要是加速靜電的泄漏和中和，兩方面共同作用，才能達到靜電防護的目的。

3.1 環(huán)境防靜電

正確選擇防靜電材料，并對相關(guān)設(shè)施及工具進行防靜電處理。機房地板應(yīng)采用防靜電地板，地板的表面電阻及系統(tǒng)電阻需符合國家標準，即具備良好的導靜電性能。墻壁和天花應(yīng)使用防靜電防火的導靜電環(huán)氧涂料噴涂。

控制機房的溫度和濕度。降低溫度能減少靜電荷的產(chǎn)生，增加濕度能加快靜電荷泄漏。但機房濕度也不能過大。濕度過大，反而容易形成電路短路。因此應(yīng)在充分考慮電子元件的溫度系數(shù)、級間短路、漏電等因素下，適當設(shè)定機房內(nèi)的溫度和濕度。一般情況下，電力通信機房的溫度應(yīng)該控制在20℃～25℃之間，濕度應(yīng)控制在50%～65%之間。

控制機房的灰塵。當塵埃數(shù)量和塵埃直徑超過一定數(shù)值時，塵埃會被吸附在通信設(shè)備的板件上，從而影響設(shè)備板件對靜電荷的衰減；同時，塵埃通過空氣的流動也會產(chǎn)生新的靜電。因此，工作人員進入機房前應(yīng)盡量去除衣服鞋帽上的灰塵，不要將過多的灰塵帶入機房；機房內(nèi)的設(shè)備、地板表面和地板底下的空間應(yīng)定期清掃，避免灰塵的積聚；機房內(nèi)空調(diào)的空氣濾網(wǎng)也要定期清理或更換，避免空氣中的灰塵含量過高。

3.2 電磁屏蔽

電力通信設(shè)備應(yīng)安裝在符合標準的電磁屏蔽機柜內(nèi)，機柜門平時應(yīng)牢固關(guān)閉，只有這樣，才能達到有效的電磁屏蔽效果，使機柜內(nèi)的通信設(shè)備免受外電場的影響。

機房內(nèi)的機柜、設(shè)備均要可靠接地，使產(chǎn)生的靜電能迅速泄漏。對于大型設(shè)備，接地線應(yīng)采用多芯的導線，且截面面積不應(yīng)小于 14mm2。

通信設(shè)備的面板兼具屏蔽電磁輻射和轉(zhuǎn)移靜電的功能，在運行中要注意蓋好設(shè)備面板，并將面板牢固接地。

綜上所述，對電力通信機房內(nèi)通信設(shè)備實施有效的電磁屏蔽和屏蔽層接地，既能減少感應(yīng)電荷的產(chǎn)生，降低靜電放電的幾率，也能使積聚在表面的靜電電荷能快速泄漏，降低靜電的電壓。

3.3 人體防靜電

人體防靜電主要由防靜電腕帶、防靜電工作服、鞋等組成，必要時還需要輔以防靜電工作帽、手套、腳套等物品。這種整體的防靜電系統(tǒng)兼?zhèn)潇o電泄露、中和和屏蔽的作用。

防靜電腕帶的制作使用靜電導電材料，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導走。所以腕帶使用時必須與皮膚接觸良好，使皮膚上的瞬時靜電電壓小于靜電放電電壓。對于需要觸碰通信設(shè)備的工作，操作人員必須嚴格遵守防靜電規(guī)程，戴好防靜電腕帶，使人體靜電釋放后方可開始觸碰設(shè)備。

防靜電工作服用靜電導電織物為面料而縫制的。其消電機理為：一方面靜電經(jīng)由導電纖維形成電荷通道向大地泄放靜電荷；另一方面由纖維的電暈放電中和靜電荷。

防靜電鞋用電阻變化小的靜電導電材料制作，鞋底的材料選擇很關(guān)鍵，即要把人體的靜電通過鞋底泄露掉。但電力行業(yè)的工作鞋均為絕緣鞋，對于防靜電效果不佳，在電力通信機房內(nèi)使用應(yīng)注意把握。

3.4 其他防靜電措施

電力通信機房要達到良好的防靜電效果，還可以考慮加裝靜電消除器，靜電消除器產(chǎn)生反電荷的離子風，能有效消除器具、設(shè)備和人體上的靜電。必要時，還可以選擇表面摻雜防靜電劑等材料的工器具，在機房入口處增加除塵裝置等措施。

此外，還應(yīng)建立健全的電力通信機房防靜電管理措施和定期監(jiān)測機制，加強工作人員的防靜電知識培訓，規(guī)范設(shè)置防靜電標識，編制科學、詳細的防靜電操作規(guī)程等。

4 結(jié)論

靜電對電力通信設(shè)備所產(chǎn)生的危害不能忽視，因此電力通信設(shè)備的靜電防護刻不容緩，但靜電防護是一個立體化、全方位的綜合性系統(tǒng)工程，技術(shù)措施和管理措施相輔相成，缺一不可。做好電力通信機房的靜電防護工作，對于維護電力通信設(shè)備的穩(wěn)定運行，保障電力安全生產(chǎn)具有重要的意義。

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