探析电子通讯设备的雷击浪涌保护

2011-02-19彭宏娟

制造业自动化 2011年2期

关键词：铜排浪涌电力线

彭宏娟

PENG Hong-juan

（湖南信息职业技术学院，长沙 410200）

1 设计原则

1.1 客户利益原则

无论防护工程的大小，防护设备数量选用多少都应以用户对安全期望值为原则，以用户需求为宗旨。本着务实,实用有效的思想，以科学严谨的态度，充分考虑用户设备的可扩展性，通过相互间深次的技术交流和沟通，达到目标的一致性，取得双赢。

1.2 安全可靠性原则

防雷工程的设计应首先考虑的问题就是科学性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的设计中防护产品应是成熟可靠的产品。

电力通信设备是电力调度与电网控制的关键设备，对人民生活与生产息息相关，任何时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失,以及相关的社会影响。这就要求系统具有高度的可靠性。如何提高系统可靠性是防雷工程师必须关注的首要问题。因此，防雷产品满足以下要求：

1）满足系统正常运行，系统传输无损耗和衰减，不出现“乱套”或“暂乱套”；

2）满足在规定的技术条件下的防感应雷、防浪涌过电压的冲击，且能自动复位；

3）防护器件失效或损坏时，产品具有声光报警或遥讯接口、自动脱扣装置；

4）防护器件失效或损坏时，可在线热维护（热插拔），故障处理无须停机；

1.3 先进性原则

采用当今国内、国际上最先进和成熟的工业设计技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。从国家电力及电力通信发展来看，系统总体设计的先进性原则，主要体现在以下几个方面：

防雷系统的设计考虑电力系统的基础设施及装备特点，对高压输变电网、电力调度控制网和电力通信网开放的体系结构中的强电设备、弱电设备的安全接地系统的兼容性和协调性；防护设计中的梯度性。

采用产品技术应当是有效的，可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。

1.4 实用性原则

本着安全最大化原则，配置防雷保护系统的投入与安全的期望值成正比，投入所带来的经济效益是显著的，能减少每年的运行维护费用、提高和延长设备工作时间、避免雷电灾害或重大事故造成的重大经济损失，为用户的系统设备增值，有效的保护用户的投资，保证整个系统的正常运行；实用性就是能够最大限度地满足用户的需要，从实际应用的角度来看,这个性能更加重要。

1.5 开放性，可充性，可维护性原则

防雷保护技术是不断发展变化的，为了保证用户的投资，所选产品必须满足行业的有关技术标准；符合国家或国际有关标准。这样才能对电力网络的未来发展提供保证。

因为系统雷电防护设计是一项系统工程，那么从系统论的角度上讲，系统结构越合理，系统的各个部份（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就越协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。

2 设计的依据

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，’调整到位’）；

varB：=REF（CLOSE，1）；

3 雷击的分类和危害

3.1 雷电远点袭击电力线

我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电至低压变压器，经低压变压器的输出给用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线，在电力线上形成每秒50次的交变磁场。如遇雷害发生时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式。根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，那么，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电设备。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。

3.2 雷电近点电力线的侵入

所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击被保护设备所在的建筑物避雷针或金属屋面（区域管制中心主楼为金属屋面），从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题。雷电打在建筑物避雷装置上，按照GB50057－94《建筑物防雷设计规范》规定，定义建筑物接闪电能力为波形10′350mS三角波，雷击电流为150KA。避雷针引下线由于线路电感的作用，IEC61312定义最多只能将50%的电流引入大地。也就是说，10′350mS直击雷引下线只能引下50%的电流，余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷，但也只引下少部分雷电流，余下总电流的25%在大楼流窜至UPS输入输出负载的电源线、局域网线、各类信号线等。结果将击穿UPS输出对地线和输入对地线、终端设备电源对逻辑地线、网口对逻辑地线等。

3.3 错相位雷害

美国空军电磁兼容手册中，描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击，每次不少于26个雷，它有大小和发生先后的区别，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线线之间就会产生一个电压差，侵入设备。这种侵害设备的现象，称错相位雷击，又称雷电的二次破坏。

4 设计具体说明

经过对多个变电站的实地勘察，当前变电站中所采用的防雷措施（外部避雷）是比较可靠的，但是,随着电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，单靠传统的避雷针、避雷带等外部避雷设施已不足以防护雷电或开关过电压对微电子设备的冲击，进行内部系统的雷击浪涌防护和加装SPD（电涌保护器）是迫切的和必须的。

本设计主要内容为：

1）所有通信机设备线缆整理、打标签、平面图、走线图、设备明细表等设计绘图

2）110KVA变电站：

电源系统雷电浪涌防护、远动信号端口浪涌防护

3）110KVB变电站：

更换电源柜、增加接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、串口信号端浪涌防护

4）农电所总站：

接地改造、设置地线铜排、配线箱改造、增加防雷保安单元、电源系统雷电浪涌防护

5）生产综合楼客服中心：

增加直流电源配电柜、接地改造、增设接地铜排

6）220KV变电站：

交流配电系统设计及改造，电源系统雷电浪涌防护、数据线防雷