探析電子通訊設(shè)備的雷擊浪涌保護(hù)

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(jì)原則

1.1 客戶利益原則

無論防護(hù)工程的大小，防護(hù)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(shí),實(shí)用有效的思想，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，充分考慮用戶設(shè)備的可擴(kuò)展性，通過相互間深次的技術(shù)交流和溝通，達(dá)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(jì)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(jì)中防護(hù)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(shí)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(huì)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(yùn)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(dòng)復(fù)位；

3）防護(hù)器件失效或損壞時(shí)，產(chǎn)品具有聲光報(bào)警或遙訊接口、自動(dòng)脫扣裝置；

4）防護(hù)器件失效或損壞時(shí)，可在線熱維護(hù)（熱插拔），故障處理無須停機(jī)；

1.3 先進(jìn)性原則

采用當(dāng)今國內(nèi)、國際上最先進(jìn)和成熟的工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)的先進(jìn)性原則，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施及裝備特點(diǎn)，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(qiáng)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(hù)設(shè)計(jì)中的梯度性。

采用產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)當(dāng)是有效的，可擴(kuò)充的，能滿足今后日益擴(kuò)充的需要。

1.4 實(shí)用性原則

本著安全最大化原則，配置防雷保護(hù)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(jì)效益是顯著的，能減少每年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、提高和延長設(shè)備工作時(shí)間、避免雷電災(zāi)害或重大事故造成的重大經(jīng)濟(jì)損失，為用戶的系統(tǒng)設(shè)備增值，有效的保護(hù)用戶的投資，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；實(shí)用性就是能夠最大限度地滿足用戶的需要，從實(shí)際應(yīng)用的角度來看,這個(gè)性能更加重要。

1.5 開放性，可充性，可維護(hù)性原則

防雷保護(hù)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?yàn)橄到y(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)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(gè)部份（要素）之間的有機(jī)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(gè)系統(tǒng)在總體上達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

2 設(shè)計(jì)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(yuǎn)點(diǎn)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(shí)，在雷電未擊穿大氣時(shí)，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(yùn)動(dòng)。雷電首先擊在電力線上，并從電力線的負(fù)載保護(hù)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(fù)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(shí)，首先考慮遠(yuǎn)點(diǎn)雷擊。

3.2 雷電近點(diǎn)電力線的侵入

所謂雷電近點(diǎn)襲擊電力線，實(shí)際上是雷電襲擊被保護(hù)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(hù)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(jì)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(fù)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(cuò)相位雷害

美國空軍電磁兼容手冊中，描述雷電發(fā)生時(shí)用肉眼可識別閃電為一組雷擊，每次不少于26個(gè)雷，它有大小和發(fā)生先后的區(qū)別，如果一個(gè)高能量雷打在一條火線上，而另一個(gè)低能量雷打在另一條火線上，線線之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓差，侵入設(shè)備。這種侵害設(shè)備的現(xiàn)象，稱錯(cuò)相位雷擊，又稱雷電的二次破壞。

4 設(shè)計(jì)具體說明

經(jīng)過對多個(gè)變電站的實(shí)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(dòng)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(hù)雷電或開關(guān)過電壓對微電子設(shè)備的沖擊，進(jìn)行內(nèi)部系統(tǒng)的雷擊浪涌防護(hù)和加裝SPD（電涌保護(hù)器）是迫切的和必須的。

本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：

1）所有通信機(jī)設(shè)備線纜整理、打標(biāo)簽、平面圖、走線圖、設(shè)備明細(xì)表等設(shè)計(jì)繪圖

2）110KVA變電站：

電源系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)信號端口浪涌防護(hù)

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(hù)、串口信號端浪涌防護(hù)

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(hù)

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(jì)及改造，電源系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)、數(shù)據(jù)線防雷

7）110KV變電站：

電源系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)、數(shù)據(jù)線防雷

8）220KVC變電站：

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

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(hù)、信號端浪涌防護(hù)

10）110KVE變電站：

交流電源系統(tǒng)雷電防護(hù)、信號端浪涌防護(hù)、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(hù)、信號端浪涌防護(hù)

12）供電所：

電源系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)、信號端浪涌防護(hù)

13）供電大廈15樓交換機(jī)房：

交流電源系統(tǒng)雷電防護(hù)、接地均壓環(huán)處理

14）供電大廈16樓通信主機(jī)房：

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

5 結(jié)束語

通過我們?yōu)殡娏νㄐ艡C(jī)房及二次變電系統(tǒng)防范雷害、保障系統(tǒng)安全運(yùn)行等工作方面，本著“經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)、高可靠性”的原則，所做出的大量艱苦、細(xì)致的工作。我們根據(jù)防護(hù)現(xiàn)場的實(shí)際基礎(chǔ)環(huán)境情況,及進(jìn)行保護(hù)的工藝設(shè)備情況的要求，做了卓有成效的研究工作。

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