【摘 要】通过介绍电力调度自动化系统中防雷保护的重要性,并结合雷电的成因和主要危害,有针对性和系统性的对电力调度自动化系统中的防雷措施进行了科学合理的探究,给电力调度自动化系统的防雷保护措施带来了积极的指导意义。
【关键词】防雷;调度自动化;通信系统
1雷击原因分析
从公司电网调度自动化系统运行情况来看，大部分硬件故障是由于雷电造成的，并且大部分是由于通信线路引起的。现在某公司的调度自动化系统传输采用数字接口，变电站综自(少部分RTU)上传采用RS232接口和通信系统连接，RTU和通信设备是由微电子器件组成，一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至微安级，对外界的干扰极其敏感。雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。在雷雨季节，公司调度大楼和变电站所属调度自动化系统、通信系统(Modem、SDH/PCM、程控交换机等)等常常损坏，造成了较大的直接和间接经济损失。尽管有些电力调度自动化系统采取了一定的防雷措施，但仍常出现雷害事故。
雷击的几种形式:
(1)直击雷，即雷电直接击在建筑物构架或动植物上，常因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。
(2)感应雷，即雷击在雷云间或雷云对地放电时，在附近的传输信号线路、电力线路或设备间连接线上产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电力设备遭到损害。
(3)雷电波侵入。由于雷电流有极大的峰值和陡度，雷电流周转时会产生瞬变电磁场，该瞬变电磁场中的导体感应出较高的电动势，瞬变电磁场又会在一定的空间范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，这种空间雷电电磁波将在三维空间范围内对一切电子设备发生作用。由于雷电流峰值大，陡度高且其瞬变时间短，因此在这种交变磁中的导体感应出的电压很高，以致损坏电子设备。
(4)球形雷。球形雷是一种橙色或红色的类似火焰的发光球体，球形雷由建筑物上的孔洞或门窗进入室内。
(5)地电位反击。地电位反击是指雷击大地或接地体，引起地电位上升而波及到电子设备，对设备产生危害。
2防雷措施
现代防雷的三道防线理论:(1)外部保护:将绝大部分雷电流直接引入大地泄放。(2)内部保护:阻塞沿电源或数据线、信号线侵入的雷电危害设备。(3)过电压保护:限制被保护设备上的雷电过电压幅值。
感应雷对电网调度自动化系统造成的危害最大，对感应雷的防护是防雷工作的重点，可通过建立三维防护体系统保护设备。
(1)电源防雷。配电系统电源采用三级防护，避雷器采用B、C、D三级防雷的方式。第一级(B级)保护安装在建筑物输入电源总配电室内的进线电柜上或楼内单元输入电源上，主要用于保护整幢建筑物用电设备或单位的主要用电设备。第二级(C级)保护主要安装在设备配电柜上。第三级(D级)保护主要安装在各用电设备的电源端，用于保护最终的用电设备。
(3)等电位连接。等电位连接是将正常不带电的、未接地或是未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、建筑物的金属构架、金属管线的桥架与接地系统进行电气连接，防止这些物件上感应雷电高电压或接地装置上雷电入地高电位的传递对设备内部绝缘、电缆芯线造成反击。等电位连接的目的是减少需要防雷的空间内各金属部件和系统之间的电位差，防止雷电反击。
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(4)金属屏蔽及重复接地。在做好以上措施的基础上，还应采用有效的屏蔽、重复接地等办法避免架空导线直接进入建筑物内配电系统和信号系统。尽可能用埋地电缆引入方式，并用金属导管屏蔽。屏蔽金属管在进入建筑物或是机房前重复接地，可最大限度减少各种缆线上引入的雷电高电压。
3案例分析
3.1案例
2006年7月，某公司信阳变因电话线路将雷电引入，将信阳变PCM烧坏，造成5块用户盘、1块数据盘、1块电源块烧坏，变电综自转模块烧坏，直接经济损失2万多元。同天，万全变变电站综合自动化系统向市调转发模块烧坏。2006年8月，五里墩变电站通信系统环网控制器被雷击坏。2006年月，松树坦变环网制器、语音网关被雷击坏。2007年8月某公司通信机房遭雷击，造成所有正在使用的音频设备损坏，其中有程控交换机的12块用户板、PCM10块用户板、调度台一个正在使用的调度总机损坏，造成了较大经济损失，对某公司的正常运营造成较大的影响。
3.2分析
雷击原因:
(1)部分营业厅的通信和网络设备没有很好的接地网，防雷装置不能很好起作用。
(2)变电站转发RS232接口与通信机房的RS232接口没采用屏蔽线连接，没有安装防雷器件。
(3)电话线用的防雷器件(硅雪崩二极管器件)有一定的作用，但其浪涌分流作用有限，不能起到很好的保护作用。某公司甚至还有一些通信设备没有安装防雷器件(硅雪崩二极管器件)。
(4)通信机房出户的网线没有安装防雷器件，环网控制器被子雷击大部分是由此引起。
(5)电源的防护没有做到多级防护。
(6)屏蔽问题没做好，电缆的进出线没有穿铁管。某公司办公大楼遭雷击的原因可能是大楼新装修时没有考虑到防雷的问题，新装的外壳相当于一个谐振腔，在避雷针泄放直击雷电时和腔体发生揩振，造成大楼内的正在使用的音频信号升压，致使设备损坏。
针对以上问题，某公司对经常遭受雷击的信阳变、五里墩变、万全变、办公大楼进行了防雷改造:
(1)对所有出入通信机房的网线、RS232数据线加装防雷器件，并将RS232数据连接线屏蔽线连接。
(2)加装电话线防雷器件(瞬间态过压半导体放电管)。
(3)在交流配电柜和直流配电柜上加装防雷器。
(4)进出线的屏蔽改造。将架空线在有条件下进行入地改造，出线穿铁管。特别是对办公楼前的架空线进行入地改造和屏蔽改造。
(5)在办公大楼通信地网与大楼的防雷接地网之间用防雷器相连接。
经过一年多运行，发现改造效果明显。以前每到雷雨季节三变电站的通信设备和变电的综自传发接口必被雷击，改造后没有发生过一次雷击事件。
参考文献:
［1］吕俊霞．现代建筑防雷体系探讨［J］．现代建筑电气，2010(5):32－35．
［2］张伟峰．越秀山发射塔计算机控制系统的防雷措施［J］．通信电源技术，2011(5):60－61．
论文作者:卞高敏1,赵文利2,王,波3,马永刚4,赵泉刚5
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/7
标签：防雷论文; 雷电论文; 设备论文; 器件论文; 自动化系统论文; 建筑物论文; 电位论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;