安国辉
（廊坊供电公司信息通信分公司 廊坊新华大街 065000）
摘要：电力通信系统的稳定运行，对于电力系统具有重要的意义。在电力通信系统中，通信机房和通信设备是其重要的组成部分。确保通信机房的安全稳定准转，通信设备具有良好的性能，对于保障通信系统的稳定运行，也具有非常重要的意义。然而雷电灾害是一种不可预测的风险，一旦雷电对通信机房产生灾害，将会影响整个电网系统的安全运行。因此本文就通信机房的雷电灾害风险方面展开分析。
关键词：电力企业；通信机房；安全
雷电灾害是一种不可预测的风险,防灾减灾就是要科学地管理并降低风险,对通信系统及其所在建筑物进行雷电灾害风险评估,根据雷电灾害特性,对可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险计算,为防雷措施的确定等提出建设性意见,为管理者提供管理和决策的依据。
1.通信机房概述
某通信机楼共五层,长(L)35m宽(W)20m高(H)20m,楼内计算机、网络通讯设备等大量精密仪器较多,其耐过电压,过电流水平低,楼外开阔处是由若干天线组成的天线阵,电磁场环境较为复杂,大量电子设备在雷电电磁脉冲的破坏下极易遭损坏。该办公大楼供电制式采用TN-C-S方式,高压进线部分为10kV,电源线经由变电所引入,供电线路为V22电缆直埋,埋地长度约为100m,进户前端穿金属管。
2、大气雷电环境评价
2.1 该地雷电活动时空分布特征
由于特殊的地理环境,该地全年共发生雷电闪数439711次，雷电主要集中在6-8月,其中
8 月最高,达到175631次。
2.2 通信机房年预计雷击次数计算公式
有效截收面积公式
雷击通信机房引起的年危险事件次数N值计算公式
3.通信机房雷击损坏风险计算
3.1风险分量
通信机房须要计算的风险分量有:R1建筑物中人员生命损失的风险,R2建筑物公众服务中止的风险,R4建筑物中经济价值损失的风险。通信机楼内部系统主要为电源系统、通信系统,入户设施包括电源线、电话线、信号线等。生产过程的危险因素有:在用电场所接触电气设备存在电气事故危险的可能性。R1风险分量包括:RA直接雷击通信机楼时接触电压或跨步电压可引起人身伤亡的风险分量;RB与通信机楼内因火花放电触发火灾或爆炸有关的风险分量;RU与通信机楼内因雷击入户线产生的接触电压造成人身伤害的风险分量;RV与通信机楼内因雷击入户线,线路和金属物之间危险火花放电造成物理损害的风险分量。R2与R4风险分量均包括:RB(同上);RC与直接雷击通信机楼时雷电电磁脉冲造成内部系统失效有关的风险分量;RM与雷击建筑物附近时雷电电磁脉冲造成内部系统失效有关的风险分量;RV(同上);RW雷击入户线路时雷电流侵入造成过电压引起内部系统失效的风险分量;RZ雷击入户线路时感应或传导进入建筑物引起内部系统失效的风险分量。
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3.2截收面积计算
入户服务设施主要指10kV高压电缆、通信线路、电话线路、宽带线路等,由于数据宽带由光纤引入,一般情况下不受雷电影响,因此入户线路的年平均雷击次数的估算只限于高压电缆和通信等线路。因供电线路埋地长度约为100m取LC＝100m,H＝20m,ρ＝500Ω?m。
(1)通信机楼的雷击截收面积为Ad＝18604m2,机楼周围附近地面的截收面积Am＝224450m2。
(2)雷击入户电力线的截收面积为:AI(电力线)＝(Lc-3H)≈894.43m2。
(3)雷击入户通信线的截收面积为:AI(通信线)＝(Lc-3H)≈894.43m2。
(4)雷击入户电力线附近地面的截收面积:Ai(电力线)＝25Le≈55901m2。
(5)雷击入户通信线附近大地的截收面积:Ai(通信线)＝25Le≈55901m2。
3.3年预计雷击次数计算
(1)建筑物闪击次数ND＝NgAdCd10-6≈0.0213(次/a),Cd取0.5。
(2)建筑物附近闪击次数NM＝Ng(Am-AdCd)10-6≈0.492688(次/a)
(3)入户电力线闪击次数Nl(P)=NgAl(P)CdCt10-6≈0.000205(次/a),Ct为入户电力线修正因子取0.2。
(4)入户通信线闪击次数Nl(T)=NgAl(T)Cd10-6≈0.001024(次/a)
(5)入户电力线附近地面闪击次数Ni(P)=NgAi(P)CeCt10-6≈0.012801(次/a),Ce为电力线的环境因子取0.5。
(6)入户通信线附近地面闪击次数Ni(T))=NgAi(T)Ce10-6≈0.064007(次/a)。
3.4人身伤亡风险计算
除之前描述的该机楼的特性外,其地面为大理石、瓷砖,固定配置人工报警装置和人工灭火装置;人员类型主要为通信机楼的工作人员,如有特殊危险时,会出现一般程度的惊慌。
RA=ND×PA×ra×Lt
RB=ND×PB×hz×rP×rf×Lf
RC=ND×PC×Lo
RM=NM×PM×Lo
RU=(NL+NDa)×PU×LU
RV=(NL+NDa)×PV×LV
RW=(NL+NDa)×PW×LW
RZ=(NI-NL)×PZ×LZ
人身伤亡风险R1=RA+RB+RU+RV,根据国家标准GB/T21714.2-2008/IEC62305-2:2006规定:雷击造成人身伤亡损失应小于最大风险容许值RT1＝10-5,经计算R1>RT1。
3.5公众服务损失风险计算
公众服务损失风险R2=RB+RC+RM+RV+RW+RZ,经计算R2<RT2。
3.6经济损失风险计算
经济损失风险同R2+R4=RB+RC+RM+RV+RW+RZ,经计算R3<RT2。
4.通信机房雷击风险结论与分析
根据以上计算与分析可得,通信机房的人员生命损失风险R1大于风险容许值10-5,有必要增加或改善保护措施,降低相应的风险值;公众服务损失风险R2小于风险容许值10-3,同时存在着一定的经济损失风险。同时应看到,计算得到的各项雷电灾害风险数值比较大,因此应采取适当的防雷保护措施,由其对于电子信息系统较多的通信机楼,降低建筑物可能因雷击造成的人员生命损失风险及经济损失风险等,使其符合雷电防护的要求,保障各系统正常运行。对于大部分使用时间较长的通信机楼,原有的防雷系统大多存在不同的安全隐患,防雷工程的改造方案需结合具体实际、把机楼内通信设备为主要保护对象,以外部防护的改造为重点,以对从电源线、信号线进入的雷电过电压进行泄放和拦截为手段,做好接地与屏蔽措施,降低雷击灾害的风险,以保障通信网络的安全运行。
5.总结
电力通信机房的安全关系到机房内各种设备的正常工作，更能直接影响整个通信系统稳定可靠的运行以及电力系统的安全运行。随着灾害科学研究的兴起和不断深入,防灾减灾理论研究和应用成果已经进入社会和经济的各个领域。雷电灾害是一种不可预测的风险，只有科学地进行有效的管理并降低风险，才能保证通信机房的稳定工作。
参考文献
[1]中华人民共和国通信行业标准,通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范YD/T5098-2001.
[2]钱强寒,陈勇斌,杨磊强.雷击风险评估实践中各风险分量的鉴别.浙江气象,2007.28(3):
[3]杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础[M],北京,气象出版社,2009,
论文作者:安国辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：风险论文; 通信论文; 雷电论文; 机房论文; 分量论文; 电力线论文; 灾害论文; 《电力设备》2016年第12期论文;