淺析電力通信自動化系統的防雷和接地保護

張燕群

摘 要：夏季雷雨多發季節，電力通信系統很容易遭遇雷擊損害，導致系統被損壞，因此電力通信自動化系統在運行過程中必須要加強防雷及接地保護，本文主要電力自動化系統可能會遭遇的雷電損害的形式及防雷接地保護方法進行簡單的討論分析。

關鍵詞：電力通信；自動化系統；防雷接地保護

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A

電力通信自動化系統是電力系統的重要組成部分。夏季是雷雨高發的季節，電力通信自動化系統經常會遭遇雷擊，導致電力通信的控制系統、監控系統等相關的系統受到影響，嚴重時可能會使得電力系統癱瘓，影響周圍區域居民的正常工作及生活，為了保證電力系統的安全穩定運行，必須要重視電力通信自動化系統的防雷及接地保護工作。

一、常見的雷擊損害形式

雷電主要有感應雷、直擊雷、球形雷3種主要的形式，因此夏季雷雨高發季節，電力通信自動化系統可能會遭遇的雷擊損害主要有直擊雷損害和感應雷損害兩種。直擊雷損害出現的幾率比較小，但損害比較嚴重，通信自動化設備、通信光纜等遭遇直擊雷損害時，可能會導致設備損壞、電器短路、人員傷亡等嚴重后果，因此電力通信系統運行過程中必須要加強防護。本質上來說，感應雷損害也是由直擊雷引起的，雷雨云靜電感應或者放電時會發生電磁感應作用，雷電擊中電力線路或電氣設備附近某一區域后，該區域周圍的磁場會發生劇烈的變化，導致電力通信系統的電力線路、電氣設備會感應出與雷雨云相反的電荷，產生感應電壓，感應電流會在導體內部進行傳播，當感應電壓超過電力設施的耐壓值時，與導體相連的某些器件就可能會被燒毀或者擊穿。通信自動化系統中有許多集成電路，它們通過金屬導線進行連接，通信自動化機房正常運行時也會通過各種電力電纜、通信傳輸電纜等與外界連接，感應電流能夠通過這些線路侵入通信自動化系統。

二、電力通信自動化系統的防雷接地保護措施

（一）電源系統的防雷接地保護措施

通信自動化電源系統主要由直流配電、交流配電、監控模塊、整流模塊等模塊組成，電源系統的變壓器高壓側輸電線路可能會遭遇直擊雷，然后雷擊電流經過變壓器供電線路傳輸到電能表、計算機以及其他的綜合自動化設備之中。此外，220/380V供電線路也很容易遭遇直擊雷或者感應雷，遭遇雷擊之后，雷電流會通過供電線路繼續向其他電力設備之中流竄。除此之外，雷電流還可能會通過其他的線路或者交直流負載流入電能表、計算機等設備之中。

根據國家相關的電氣設備安裝、檢修標準，以及雷電防護區域的劃分情況分析，電力通信自動化電源系統感應雷擊過電壓防護可以分為四級，一二級防雷器應具有較大的通流量，確保雷電流能夠完全流瀉到大地之中，將過電壓減小到適當的數值，以免影響電源系統相關設備的正常運行。三四級的防雷器應具備較低的殘壓，確保線路中殘余的電量能夠順利地泄放到大地之中，并將過電壓減小到電源系統電氣設備能夠承受的數值之內，實現限壓的目的。

防雷器的種類比較多，有限壓型防雷器、開關型防雷器、兩級防雷器等等幾種，它們的性能基本一致，但具體使用過程中還存在著一些區別，防雷器的種類及型號需要根據通信局站相關系統運行的實際情況以及環境情況進行選擇，開關型防雷器的殘壓比較高，響應的時間比較長，在變電站內部調度通信系統中應用不太合適，在電力通信自動化系統之中，限壓型防雷器及組合型防雷器防雷效果較好，防雷器的通流量需要根據國家標準以及當地雷暴強度及雷擊損害歷史進行確定，雷暴強度較大、雷擊損害次數較多時可以適當提高防雷器的通流容量。

（二）通信自動化機房建筑物防雷接地保護及接地網設置

建筑物樓頂經常會安裝一些附屬設備，比如標志燈等，這些設備的電源線金屬護層的上下端、金屬框架必須要與建筑物女兒墻上的避雷帶焊接在一起，焊點需要進行防護處理。設置在女兒墻上的避雷帶，每隔5m～10m需要與暗裝避雷網連接一次，如果焊接點暴露在空氣之中，需要進行防腐處理。建筑物的樓頂一般都設有微波天線，為了防止天線遭遇雷擊，需要在天線上設置避雷針，避雷針的引下線應就近連接在暗裝避雷網上。此外，通信系統建設過程中可能會設置一些塔樓，塔樓上同樣需要安裝避雷針，塔樓柱內的主鋼筋可以作為引下線，將其與暗裝避雷網連接起來。雷電流引下線應從樓頂開始安裝，與建筑物環形接地體形成一個籠形結構，建筑底層均壓網可以通過鍍鋅扁鋼與周圍的環形地體連接起來，焊點需要進行防腐處理。避雷針必須要符合國家《建筑物防雷設計規范》標準，垂直接地體的長度一般在1.5cm～2.5cm左右，通常情況下，垂直接地體的間距需要控制在身長的1.5～2.0倍左右，接地體焊接點需要進行防腐處理，如果澆筑在混凝土體中則不需要，一般情況下，接地體上端距離地面的距離應大于0.7m。接地線應盡量保證直、短，截面積最好控制在35mm?～95mm?之間，接地線引入長度需要控制在30m以下，材料一般為鍍鋅扁鋼或者多股的銅線，接地匯集線的材料一般為銅，大多設計成為排狀或者環形，截面積應大于或等于120mm?。

（三）通信電纜、光纜線路防雷

通信電纜及光纜敷設之前，施工人員必須要做好工程勘察工作，對線路敷設區域的氣候情況進行詳細地觀察，線路設計時盡量避免經常遭遇雷擊的地方以及向陽坡、臨江側山坡。光纜及電纜線路應具備一定的防雷功能，直埋光纜需要做好防雷措施。我國山地比較多，地線埋設比較復雜，一般情況下主要選擇在光纜金屬構件在接頭處前后斷開，光纜接頭不接地的方式進行防雷，這種防雷方法操作起來比較簡單，可以減少接地裝置的使用，進而縮減工程建設及維護的成本。

如果是架空光纜或者電纜，鋼絞線必須要進行接地處理，每隔200m左右接地一次，同時架空電纜需要配置金屬護套，電纜超過1km時，桿路需要進行電氣隔斷處理，同時做好鋼絞線接地工作，如果光纜使用了金屬加強芯，需要將每隔接頭處金屬加強芯的電氣連接斷開，避免電力線路因各種原因斷開后與光纜搭接在一起，損傷光纜。

結語

電力通信自動化系統對于電力電網而言十分重要，本文主要從電源系統、機房建筑物、通信光纜、電纜線路幾個方面就電力通信自動化系統的防雷接地保護工作進行了探討分析，僅為電力系統相關人員的工作提供簡單的參考。

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