淺析變電站通信系統(tǒng)如何防雷

藍(lán)玉群

（江門恩平供電局，廣東 江門 529400）

1 、變電站通信系統(tǒng)受雷電危害現(xiàn)狀

長期以來，變電站的設(shè)備防雷都是以防止雷電浪涌沿輸電線路感應(yīng)引起問題為主，人們普遍認(rèn)為只要按照國家的建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范做好變電站的防雷措施，如安裝好變電站的防雷裝置（避雷針、引下線、接地裝置和均壓環(huán)等），變電站內(nèi)外的所有防雷工作就"萬事大吉"了。隨著各種通信信息系統(tǒng)的廣泛使用，雷電的破壞性作用表現(xiàn)的越來越顯著，通信系統(tǒng)的防雷變得日益重要。通信技術(shù)在迅速發(fā)展，新的通信設(shè)備層出不窮，使得這些對浪涌較為敏感的電路雷電承受能力進(jìn)一步下降。當(dāng)雷電擊中變電站的避雷針時(shí)，避雷針引下線就承擔(dān)起了使雷擊入侵電流入地釋放的作用，在雷擊電流快速的由引下線導(dǎo)入大地時(shí)，瞬時(shí)間內(nèi)在引下線上自上而下的產(chǎn)生了強(qiáng)力的變化磁場，處在這個(gè)強(qiáng)力變化磁場作用范圍內(nèi)的所有用電器、信號、電源及它們的傳輸線路都因相對地切割了這個(gè)強(qiáng)力變化磁場的磁力線而產(chǎn)生出感應(yīng)高壓，進(jìn)而在與地線的低電位之間產(chǎn)生電壓差，從而迅速將用電設(shè)備擊毀。這使得原先得到避雷針保護(hù)的變電站、大樓，今天并不能對建筑物內(nèi)的人和設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。雷電和浪涌過電壓成為電子時(shí)代的一大公害。

2 、變電站通信系統(tǒng)受雷電損壞的原因分析

變電站都有比較完善的防雷系統(tǒng)，因而雷電直擊擊中控制室內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備的可能性不大。但是，變電站內(nèi)集中了計(jì)算機(jī)、GPS對時(shí)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成的通信系統(tǒng)，內(nèi)部連接線路縱橫交錯(cuò)、非常復(fù)雜，當(dāng)雷擊附近大地、架空線路和空中雷雨云放電時(shí)直接形成的，或者由于靜電及電磁感應(yīng)形成的沖擊過電壓，就可能通過與之相連的電源線路、信號線路或接地系統(tǒng)，穿過各種接口，以傳導(dǎo)、耦合、輻射等形式，侵入通信系統(tǒng)并釀成嚴(yán)重的干擾或事故。變電站通信系統(tǒng)受雷電損壞的原因主要由以下四方面造成：

2.1 電源線引入雷電

雷電引起的瞬時(shí)高電壓，如果不加遏制，直接由電源線引入通信系統(tǒng)，會(huì)影響其電源模塊正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而導(dǎo)致工作不正常，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞模塊，燒壞元器件。

2.2 通信線引入雷電

由雷電引起通信線兩端設(shè)備之間電位差直接作用于相對脆弱的串行通信口，會(huì)損壞自動(dòng)化系統(tǒng)及與其通信的設(shè)備的串行口，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)功能板。

2.3 二次電纜引入雷電

直接與一次設(shè)備相連的二次連接電纜感生的感應(yīng)過電壓作用于自動(dòng)化設(shè)備的各隔離板，擊穿隔離板輸入隔離器件，造成裝置板件損壞。

2.4 接地不規(guī)范

由于接地不規(guī)范，不同接地點(diǎn)之間遭雷電侵入時(shí)易形成較高的電位差，產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)影響自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，損壞裝置模板；同時(shí)，雷電引起的地電位升高，亦通過設(shè)備的接地線引入自動(dòng)化系統(tǒng)，此過電壓同樣會(huì)損壞各種功能模板。

3 、變電站通信系統(tǒng)防雷工作原則

變電站通信系統(tǒng)防雷工作是一個(gè)多學(xué)科的系統(tǒng)工程，防雷工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電涌保器選型、安裝、維護(hù)對所保護(hù)的設(shè)備關(guān)系重大，對業(yè)務(wù)正常運(yùn)行具有非常重要的作用。因此，防雷保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有先進(jìn)性、可靠性、易維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)合理性。防雷工程設(shè)計(jì)及防雷器件的選擇應(yīng)遵從以下四個(gè)原則：

3.1 安全、可靠性原則

防雷工程的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮的問題就是科學(xué)性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的設(shè)計(jì)中防護(hù)產(chǎn)品應(yīng)是成熟可靠的產(chǎn)品。

變電站遠(yuǎn)動(dòng)控制設(shè)備及綜合自動(dòng)化設(shè)備是電力調(diào)度與電網(wǎng)控制的關(guān)鍵設(shè)備，對人民生活與生產(chǎn)息息相關(guān)，任何時(shí)刻的系統(tǒng)故障都有可能給用戶帶來不可估量的損失,以及相關(guān)的社會(huì)影響。這就要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。如何提高系統(tǒng)可靠性是防雷工程師必須關(guān)注的首要問題。因此，防雷產(chǎn)品滿足以下要求：

①滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)傳輸無損耗和衰減，不出現(xiàn)"亂套"或"暫亂套"；②滿足在規(guī)定的技術(shù)條件下的防感應(yīng)雷、防浪涌過電壓的沖擊，且能自動(dòng)復(fù)位；③防護(hù)器件失效或損壞時(shí)，產(chǎn)品具有聲光報(bào)警或遙訊接口、自動(dòng)脫扣裝置；④防護(hù)器件失效或損壞時(shí)，可在線熱維護(hù)（熱插拔），故障處理無須停機(jī)；

3.2 先進(jìn)性原則

采用當(dāng)今國內(nèi)、國際上最先進(jìn)和成熟的工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，使系統(tǒng)能夠最大限度地適應(yīng)今后技術(shù)發(fā)展變化和業(yè)務(wù)發(fā)展變化的需要。從國家電力及電力通信發(fā)展來看，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的先進(jìn)性原則，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施及裝備特點(diǎn)，對高壓輸變電網(wǎng)、電力調(diào)度控制網(wǎng)和電力通信網(wǎng)開放的體系結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)電設(shè)備、弱電設(shè)備的安全接地系統(tǒng)的兼容性和協(xié)調(diào)性；防護(hù)設(shè)計(jì)中的梯度性。

3.3 實(shí)用性原則

本著安全最大化原則，配置防雷保護(hù)系統(tǒng)的投入與安全的期望值成正比，投入所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是顯著的，能減少每年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、提高和延長設(shè)備工作時(shí)間、避免雷電災(zāi)害或重大事故造成的重大經(jīng)濟(jì)損失，為用戶的系統(tǒng)設(shè)備增值，有效的保護(hù)用戶的投資，保證整個(gè)系統(tǒng)的正確運(yùn)行；實(shí)用性就是能夠最大限度地滿足用戶的需要，從實(shí)際應(yīng)用的角度來看,這個(gè)性能更加重要。

3.4 開放性，可擴(kuò)充、可維護(hù)性原則

防雷保護(hù)技術(shù)是不斷發(fā)展變化的，為了保證用戶的投資，所選產(chǎn)品必須滿足行業(yè)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；符合國家或國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能對電力網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展提供保證。

4 、變電站通信系統(tǒng)防雷工作的針對性對策

針對目前電力變電站通信設(shè)備多年的運(yùn)行及在雷電季節(jié)性的安全隱患存在的問題、對防雷與防雷電電磁脈沖危害，主要采取"防雷加固、地線優(yōu)化"對策。

①對通信設(shè)備信號傳輸I/O端口進(jìn)行加固

②對通信設(shè)備電源端口進(jìn)行加固

③對通信設(shè)備的直流接地與變電站接地實(shí)施等電位隔離和地線優(yōu)化等措施

結(jié)束語

變電站通信系統(tǒng)防雷工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。從系統(tǒng)論的角度上講，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越合理，系統(tǒng)的各個(gè)部份（要素）之間的有機(jī)結(jié)合就越合理，相互之間的作用就越協(xié)調(diào)，從而才能使整個(gè)系統(tǒng)在總體上達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。通信系統(tǒng)維護(hù)人員應(yīng)積極落實(shí)變電站通信系統(tǒng)的防雷工作，對變電站內(nèi)通信數(shù)據(jù)終端設(shè)備防感應(yīng)雷進(jìn)行綜合治理，安裝電涌保護(hù)器，抑制感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖，最大有效消除的雷電及雷電電磁脈沖的危害隱患，減少由于雷電過電壓造成的設(shè)備損壞，確保通信系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行。

1.《雷電電磁脈沖的防護(hù)通則》IE1312－1∶1995

2.《電磁兼容實(shí)驗(yàn)和測量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度》GB/T17626.5-1999

3.《電信交換設(shè)備耐過電壓和過電流能力》ITU.TS.K20∶1990