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关于电力通信自动化系统的雷电危害及其防雷措施分析

作者：周卫

来源：《华中电力》2013年第08期

摘要：我国电力建设的步伐不断加快，电力系统的容量也在不断增加，对于通信自动化的各项要求也越来越高，特别是自动化系统的抗干扰和安全性更是社会关注的焦点。雷电对于电力通信自动化系统会造成严重的危害，文章将对雷电危害的种类进行分析，并对电力通信自动化系统的防雷措施提出改善意见。

关键词：电力通信 自动化系统 雷电危害 防雷 一、引言

随着经济社会的高速发展，电力通信自动化系统的建设也不断完善，但是电力通信自动化系统对于雷电比较敏感，雷击事故时有发生，并且造成的损害程度令人震惊。如何做好电力通信自动化系统的防雷措施，保证人们正常的工作生活，是一个非常有意义的社会课题。 二、雷电对电力通信自动化系统的危害

雷电的特征在于其电流幅值大，有时可以达到数十千安至数百千安，并且冲击性强，流陡度较大等。这些特征都决定了雷电较强的破坏性，雷电具有电、热和机械性质等多方面破坏作用，可能引起电力通信系统的火灾、爆炸、设备毁坏等严重情况。一般将雷电分为直击雷、感应雷和球形雷三种，它们对于通信自动化系统的危害具体如下： 1.直击雷的危害

所谓直击雷是指当带电云层里地面的距离达到一定的程度时，与地面目标之间产生强烈的放电现象。直击雷的作用过程主要有三个阶段，即先导放电、主放电和余光。绝大部分直击雷属于重复放电类型，一般都有三个以上的冲击数。当直击雷直接作用于通信自动化系统时，有可能引起设备严重损害，击中人员、建筑物或其他电力线路都会引起严重后果，危害性极大。 2.感应雷的危害

由直击雷引起产生于导体，沿着导体传播，对连接于导体的设备或器件造成严重损坏，一般分为静电和电磁感应雷两种。由于通信自动化系统需要集成电路作为基础设备，通过金属导线将集成电路相连，并且集成电路的数量较多，再加上各种电力电缆与外界相连，感应雷更加容易侵入。感应雷容易对微电子电路产生较强的冲击，造成各种设备故障，有时候一些故障让我们甚至联想不到是感应雷引起的，其冲击性和破坏力虽然不如直击雷，但是其损害的部位确

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实自动化系统的核心部位，对于设备的安全性和正常使用有着严重影响。由直接雷所引起的感应雷，通常可存在于直接雷作用范围1000米内，并且电力通信自动化系统的各种设备、机房以及长距离的电力电缆的影响，可以更广范的传播感应雷的电磁脉冲，对于电力通信系统来说，感应雷的危害频率远高于直接雷，并且其危害部位、器件更加重要。 3.球性雷的危害

当雷电放电时会伴发有红、橙、白或其他颜色的光火球，作为一种特殊的带电气体，球形雷一旦遇到物体就会发生爆炸，如果通信自动化系统遇上球形雷就会遭受致命的打击，但是这种雷电危害发生频率较低。

三、电力系统通信自动化系统的防雷措施 1.电源系统

电力通信自动化系统主要包括交流配电、直流配电、整流模块和监控模块等电源单元，雷击主要作用于变压器电源、自动化设备电源、接地电阻电源和负载电源，当变压器高压侧输电线路遭受雷击时，雷电会通过供电线向综合自动化设备、电能表、计算机等流窜。

目前对于通信自动化电源系统的防护主要可以分为四级进行分流保护，根据不同的雷电防护区域情况，结合当地的雷电强度，采用四级防雷器对电源系统进行保护。一二级防雷器应该具备大同流量的特性，有效的将较大的雷电泻放到地面，有效的实现限压的目标。而三四级防雷器要起到有效过滤较低残压的作用，将剩余雷电两泻放入地，使得电源设备承受的雷电压处于最低水平。根据不同的电力通信自动化环境选用不同类型的防雷器，一般情况下变电站内部调度通信系统不适宜采用开关型防雷器。在直流开关电源配电屏的位置上可以安装两级防雷器。

2.防雷接地与接地网

首先是电力通信自动化系统的地网接地电阻应该达到一定的标准，符合相关规程要求，如果达不到标准应该扩大地网的面积；其次应该采用联合接地网，将金属设施与地网就近连接，实现均压等电位的目标，在一个地网中工作地线、保护地线等应该处于均压等电位的状态。 对于建筑物顶楼上的各种设备将金属框架、电源线的金属护层与丁女儿墙的避雷带连接焊牢。女儿墙上合理设置大楼避雷针，相隔一段距离后与避雷网进行焊牢，对于焊点要进行防腐处理。避雷针应该根据国家相关标准进行选择，一般采用常规型避雷针，避免使用其他类型的消雷器。接地体的长度、间距等应该设置在一定范围内，接地体之间的焊接点都要进行防腐处理。接地线的材料宜选用多股铜线，一般接地线较短，而接地引线的长度也不宜超过30m，一般采用镀锌扁钢，或截面积小于一定值的多股铜线。机房内的各项设备包括吊挂铁架、金属通风管道等都要做到等电位连接和接地。

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3.微波铁塔及天馈线

首先要确保避雷针的保护领域囊括了微波天线，采用扁钢引入雷电流引下线，雷电流引下线直接接地网；在铁塔上部设置天馈线，铁塔下部就近接地，对于接地线应该在机房入口处妥善处理，对于高度超过一定值的微波铁塔，其馈线金属外护层应该多加一处接地。对于铁塔地网和机房地网都必须有两点以上与机房地网相连接，而铁塔标志灯的电源线应该采用特殊材质的电缆，其金属外护层应该在机房入口处就近接地。 4.通信光缆线路

应该针对不同区域的气候情况，联系雷电气候和雷击常发生的区域，尽量避免在向阳坡设置通信光缆线路。光缆选择应该注意防雷功能；通信光缆线路的直埋防雷措施是非常关键的，一般有两种不同的防护措施，其一是在接头处将缆内金属构件断开，其位置处于光缆接头处，直接跳过接地处理通过设置屏蔽线起到保护作用；其二是在接头处将缆内金属构件直接进行电气连通，不再采用传统的方法在光缆上方设置屏蔽线。我国的地形特殊，有较多的山地，因此地线 埋设非常困难，如果采用第一种防护措施就可以极大的节约成本，降低工程量。对与架空光缆，在接地处理时要特别注意钢绞线的处理，钢绞线以及架空光缆的金属护套应该每隔一段距离就进行接地处理，对于距离较长的路杆要根据公里数进行电气隔断处理，采用钢绞线进行接地。

5.信号线、接口设备等

当电磁场的强度超过一定值时，就会对通信回路产生过电压和杂波等影响，对于微型计算机来说就会造成数据丢失、设备误动等情况。由于电力通信自动化系统的运行必须以回路稳定运行为基础，有必要对重要回路的接口进行过电压防护。

首先对于各类信号缆线需要在进线室进行基地处理，通过保安器后再将进机房缆线与设备连接。将其中的空线进行对应接地。对于机房计算机的数据线、监控先和设备两端都应该加装避雷器。对于长度大于50m的计算机控制线应该在终端加装数据线避雷器。数据线连接于天线设备的，在其终端设备前加装避雷器。在光缆进机房前要对其金属构件进行接地处理。 四、结语

随着我国电力建设不断加快发展步伐，各项电力事业都取得了辉煌的成果，而通信自动化对于电力建设又有着非常关键的作用，对于我国的国计民生意义非凡。如何科学合理的维护我国电力通信自动化系统是电力建设的关键课题。雷击对于电力设施建设的破坏性非常大，特别是电力通信自动化系统，更需要进一步完善防雷系统。雷击的危害主要有三种类型，包括直击雷、感应雷和球形雷，文章从电源系统、防雷接地和接地网、微波铁塔及馈线、通信光缆线路以及信号线、接口设备等方面保护措施入手，进一步完善电力通信自动化系统的保护系统，采取有效的防雷措施，使得雷电危害降到最小。