1、电力系统通信设备的防雷保护:!:Dec.2003湖北电力筮!鲞筮塑 2003 年 12 月电力系统通信设备的防雷保护张飞(广电集团佛山三水供电分公司,广东佛山 5281O0)摘要介绍了雷电等过电压侵入通信设备的途径以及雷击损坏通信设备的原因.分析了如何防止通信设备雷击的保护措施.关键词 雷击 ;过电压; 保护中图分类号TM73TM862文献标识码A文章编号10063986(2003)06001702LightningProtectionfortheCommunicationEquipmentofPowerSystemZHANGFei(CommunicationCompanyofSanshuiP
2、owerSupplyCompany,FoshanGuangdong528100,China)AbstractThepaththattheovervoltagecausedbylightningintrudedintothecommunicationequipmentandthecauseoltheequipmentdamageduetolightningattackwereintroduced.Themeasuresollightningprotectionforcommunicationequipmentwerediscussed.Keywordslightning;overvoltage;
3、protection由于近年来大量采用了高可靠性的先进设备,加上运行维护水平的提高,通信站的运行可靠性也极大地提高,而现代的电信设备对雷电较敏感,这样雷害问题就日益凸显出来.由于防雷牵涉的范围很广,必须系统考虑才能取得经济有效的成果.1 雷击的危害随着现代科技的迅猛发展,通信设备日益增多,暴露在室外的线路越来越长,遭受雷击的概率大大增加.另外,由于现代通信设备中采用的集成电路的电压越来越低,印制电路板的线间距离越来越小,使得设备抗雷击的能力越来越弱.同时,电力通信的设备安放地点一般都是变电站,而变电站是个强电场的地方,因此对电力通信设备的防雷能力提出了更高的要求.虽然配电系统采用了架空避雷线和
4、避雷器等防雷措施,但并不能完全消除雷击所引起的暂态过电压,仍会有一部分幅值较低的过电压对通信设备造成较大的威胁.因此通信设备常常出现被雷电击坏的现象.2 雷电侵入通信设备的途径雷电侵人通信设备的主要途径一般有:收稿日期20030902作者简介 张飞 (1974-),男,贵州人,助理工程师(1)雷电冲击波通过户外信息传输线(如通信光缆,通信电缆,电话线等)侵人;(2)通过电力线侵人;(3)雷击引起地电位上升,对通信设备产生反击,损坏通信设备对地绝缘;(4)空间电磁感应,由于闪电脉冲放电峰值电流大,电场强,放电过程所形成的频谱范围宽(1Hz1OOMHz),因此对通信线路会感生强大的感应过电压和感应
5、过电流,一旦感应过电压和感应过电流被引人通信设备的内部,将产生严重的干扰甚至毁坏通信设备.3 雷击损坏的原因通信设备比一般电气设备更易被雷击损坏.一般电气设备都具有一定的耐压能力,如果电源进线的暂态电压不超过 6kV,这些设备都可以承受沿电源线进人的过电压而不致损坏,如果过电压超过 6kV,只要在电源进线上安装避雷器就可以将电压抑制在安全值内,也可保证设备安全.而通信设备上的元器件耐压水平很低,电源线路和信号线路有的未设置必要的过电压保护,还有其它一些原因,如电源线路,信号线路和与信号有联系的通信线路管道,结构件如果布置不当,形成一个开口的导电环,当远处落雷时,地面电磁场也可在环内感应过电压,
6、环路包绕的面积越大,感应的电压也越高,击坏通信设备的可能性也就越大.?17?笙!鲞箜塑2003 年 12 月湖北电力 21:!皇:Dec.20034 防止雷击的保护措施要防止通信设备被雷击损坏,总的防雷原则是:(1)将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散(外部保护);(2)阻塞沿电源线或数据 ,信号线引入的过电压波(内部保护及过电压保护);(3) 限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护).这三道防线,相互配合,各行其责,缺一不可.只要作到“综合治理 ,层层设防 ,多级保护,整体防御“, 从以下几个方面采取措施,就能减少和避免雷击事故的发生.(1)接地:雷电流流经接地网会在地网接地电阻上产生压降
7、,形成地电位升高.接地电阻越小,地电位升高越小,对微电子设备的危害就越小.但由于土壤电导率和接地网面积等条件的限制,仅靠降低接地电阻使地电位升高降到微电子设备的耐受水平是不现实的,还须采取保护等措施.因此对接地电阻应有适当的要求(见表 1).对于土壤电阻率高的地区,当一般做法的接地电阻难以满足要求时,应采取向外延伸接地,深埋接地,引外接地,使用降阻剂等措施尽量把接地电阻降到要求值以下.表 1 接地电阻的要求接地网类型接地电阻/a一般地区高土壤电阻率地区在现代高层建筑物内,利用建筑物钢筋混凝土的钢筋作为接地体,以及利用供排水用的金属管道作为自然接地体,其地网的面积相当可观,利用其引雷入地,既可大
8、大削弱雷电入侵时的瞬变电磁场,又可作为金属屏蔽削弱电磁脉冲的入侵,这时采用共地运行方式比分地运行方式对人体和通信设备的安全保障更为有利,接地电阻要求小于或等于 1Q.在非钢筋混凝土的建筑里,应采取分地运行方式,基地装置间的互相距离一般为 20m 以上,接地电阻可视实际情况按 210Q 考虑.在通信电缆(电线) 的电杆上装避雷线(避雷针),当雷击电杆时,保护电杆本身及其他杆上的设备.避雷线一般采用直径为 4mm 的镀锌铁线,利用拉线入地或者直接入地.(2)均压:在沿通信设备机房屋顶的四周敷设闭合均压网,地面应敷设闭合均压网并围绕机房四周敷设环形接地母线,机房外敷设闭合环形接地网.房顶闭合均压网,
9、环形接地母线及建筑物外闭合环形接地网间至少用 4 根对称布置的连接线(或主钢?】8?筋)相连 ,相邻连接线间的距离不宜超过 18m.这样做的目的,是使所引下的雷电发散均匀,减少可能出现的感应过电压.(3)隔离:对设备电源线和模拟信号通信线可采用专门的隔离变压器,如图 1 所示.隔离变压器GB 原边和副边绕阻间,绕组与铁芯及屏蔽层间的绝缘可以承受 10kV 甚至更高的过电压而不击穿.隔离变压器将设备电源线和低压线路(对模拟信号通信线将设备侧通信线和线路侧通信线)从电路上隔离开来,之间通过电磁耦合的方式联系而无直接电流回路.图 l 电源和模拟信号线的保护(4)屏蔽:凡是从室外引入到通信设备的各种通
10、信电缆应有金属外皮或穿入金属管道.金属外皮或金属管道外壁应与接地网良好相连.另外如果条件允许,通信机房应该全屏蔽,并安装抗静电地板.(5)分流:在所有的电线电缆入户处加装合适的避雷器,使得沿导线传来的由闪电引发的高压电脉冲在避雷器处分流.例如,当电源线路较长时,在进线和大地之间接低压阀型避雷器,或在最后几根电杆上把绝缘铁脚接地,使雷电分流衰减;在导线与大地之间和各相导线之间接避雷器,压敏电阻器,陶瓷放电管等组成多极保护;对于横向过电压,一级保护可采用充气管,二级保护可采用稳压二极管或稳压二极管与开关二极管同时使用.这样可有效地起到防雷击保护作用.5 结论由于雷电过电压造成的通信中断,设备损坏等事故时有发生,给国民经济造成了极大危害.电力系统通信设施的雷电过电压及电磁干扰防护,是保护通信线路,设备及人身安全的重要技术手段,是确保通信线路,设备运行率不可缺少的技术环节,是电力通信网建设及运行管理工作的重要组成部分.如果没有可靠运行的通信系统,变电站的远程监控就是一句空话,因此必须将雷击所产生的损坏降到最低,以保证电网的正常运行,使广大人民的生活工作用电得到保障.
