微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置防雷接地措施探討

摘 要：微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置憑借其高度的靈活性、實(shí)用性以及便捷性在電力系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。然而，微機(jī)裝置中存在的高集成度芯片、復(fù)雜的電路系統(tǒng)以及超低的工作電壓等因素對(duì)防雷產(chǎn)生了不利的影響，也對(duì)環(huán)境的穩(wěn)定性提出了更高的要求。難以預(yù)測(cè)的微機(jī)系統(tǒng)和極高的電壓幅值都會(huì)對(duì)微機(jī)裝置產(chǎn)生極大的威脅，因而要及時(shí)采取有效的防雷接地措施，減少遭受雷擊的頻率。

關(guān)鍵詞：微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置 防雷技術(shù) 接地方法

中圖分類號(hào)：TM86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）011-073-02

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，RTU設(shè)備、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置以及其它微電子管理設(shè)備在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置自身具有很強(qiáng)的實(shí)用性和靈敏性，在實(shí)際中更方便操作，然而，正是微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置擁有的這些特點(diǎn)使得其對(duì)運(yùn)行環(huán)境有更高地要求，越來(lái)越高的芯片集成度和愈加復(fù)雜的微機(jī)電路就需要配備更加安全穩(wěn)定的微機(jī)電壓系統(tǒng)。我國(guó)每年都存在因雷擊而對(duì)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置造成重大損害的現(xiàn)象，微機(jī)裝置的雷擊事故主要是由雷擊在建筑物上產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力作用以及雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)作用所造成的。此外，微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置在雷雨天氣會(huì)出現(xiàn)極高的電壓幅值，使得電力系統(tǒng)具有很強(qiáng)的不可預(yù)測(cè)性，對(duì)電路運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生了很大的威脅性。一旦微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的自動(dòng)化顯示系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（光端機(jī)、載波機(jī)、Modem）在雷雨天受到損壞，就會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐碾娏φＵ{(diào)度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活造成重大損失。因此，在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中配備有安全有效的防雷接地措施顯得十分必要，準(zhǔn)確掌握防雷接地技術(shù)才能更加有效地減少雷擊事故的發(fā)生頻率。

1 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置遭受雷擊的原因

1.1 雷電波的入侵

雷電波能夠通過(guò)微機(jī)裝置中的低壓繞組運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)入其低壓出線，并且還會(huì)經(jīng)過(guò)各種閥式避雷器的削峰以及低壓出線的平波，最終才可以將雷電波發(fā)出的電壓值削減。但是由于微機(jī)裝置中的閥式避雷器設(shè)備存在技術(shù)上的局限性以及雷電波本身具有極高的電壓，縱然雷電能量能夠在達(dá)到微機(jī)設(shè)備之前被消除掉一大部分，卻無(wú)法徹底阻止雷電波以尖峰脈沖的形式通過(guò)所用電力設(shè)備完成低壓出線，從而使電流回到220V交流回路中。另外，還有一種原因是感應(yīng)雷電波能夠通過(guò)調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)微機(jī)系統(tǒng)中的RTU設(shè)備和信號(hào)采集的二次電纜間接進(jìn)入運(yùn)動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)中，最后以非常高的電壓傳輸?shù)叫盘?hào)終端上，造成微機(jī)終端模塊燒壞。

1.2 脈沖的負(fù)面影響

常規(guī)的電磁式保護(hù)裝置內(nèi)部的元器件大多為單元件的電阻、電容和電感線圈等，這些設(shè)備能夠?qū)纂姲l(fā)出的尖峰脈沖形成強(qiáng)大的阻力，從而容易使得常規(guī)設(shè)備能夠躲過(guò)低能量、高電壓的沖擊，減少雷擊的危害性。而微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的合閘電源直流系統(tǒng)的計(jì)容量比較小，整體電壓耐受能力也比較弱，電力系統(tǒng)中整流回路功能的相互作用容易導(dǎo)致微機(jī)裝置上脈沖電壓大幅度地提高。微機(jī)裝置在整體上缺少一種超大規(guī)模的集成電路運(yùn)行模式，其內(nèi)部的電壓和電流也顯示出了非常小的配備數(shù)額，一旦經(jīng)受不起超強(qiáng)的電壓就會(huì)對(duì)微機(jī)裝置造成必要的損壞。

1.3 UPS感應(yīng)的局限性

微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的電源載波系統(tǒng)大多不具有非常強(qiáng)的防雷以及限制電壓幅額的能力，它們的供電用電大多是由眾多獨(dú)立的小容量UPS來(lái)完成的，通常在其過(guò)程中利用壓敏電阻對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行防雷保護(hù)。然而UPS在實(shí)際操作運(yùn)行中容易發(fā)生雷擊現(xiàn)象，并且對(duì)系統(tǒng)中的后接電子設(shè)備缺乏有效保護(hù)，因而為了防止微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置發(fā)生雷擊而被燒毀的現(xiàn)象發(fā)生，不能僅從UPS的質(zhì)量上著手。此外，造成微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置雷擊燒毀的另一個(gè)因素是擁有較長(zhǎng)的信號(hào)端RTU出線，這就為雷電通過(guò)無(wú)屏蔽電纜達(dá)到微機(jī)裝置造成了條件，尤其是處在雷電多發(fā)區(qū)時(shí)，更加容易導(dǎo)致微機(jī)裝置被雷擊燒毀。而那些采用微機(jī)化防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的裝置能夠較少遭到雷擊，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)能夠使信號(hào)和弱電部分起到屏蔽的作用，以確保電纜能夠可靠接地。而通過(guò)安裝防雷保護(hù)模塊以及高質(zhì)量的雷盾金屬氧化物能夠起到較好的防雷效果。

2 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置防雷接地措施分析

2.1 完善微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的防雷接地方法

微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的防雷接地裝置能夠分為內(nèi)部和外部?jī)刹糠?，其中?nèi)部裝置可以分為：籠式避雷網(wǎng)、專用接地裝置；外部防雷接地裝置包括：接地網(wǎng)、引下線、避雷帶、均壓環(huán)。只有將這兩種防護(hù)裝置聯(lián)合起來(lái)才能夠提高微機(jī)整體裝置的安全可靠性，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)微機(jī)裝置中都采用籠式的避雷網(wǎng)，因此其內(nèi)部的避雷器、總配線架、設(shè)備的金屬外殼等都應(yīng)該安置在總接地母排上，從而通過(guò)各個(gè)弱電系統(tǒng)間的相互感應(yīng)來(lái)降低干擾性。而微機(jī)裝置內(nèi)部的接地裝置不應(yīng)和工頻交流接地裝置聯(lián)通，相反獨(dú)立配置且總數(shù)小于4歐姆的裝置才能提高微機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸質(zhì)量。

2.2 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中低壓電源的防雷保護(hù)措施

在搭設(shè)、配備電纜時(shí)，要使用屏蔽電纜，從而確保電纜兩端能夠安全接地；在對(duì)微機(jī)裝置系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照防雷的要求來(lái)進(jìn)行選擇，并向廠家了解防雷設(shè)計(jì)，使信號(hào)端采用光電隔離裝置；通過(guò)在電纜的接口處安裝壓敏電阻設(shè)備以及TVS管能夠形成強(qiáng)而有效的多級(jí)保護(hù)層。想要在微機(jī)電源處安裝防雷設(shè)備，僅僅使用一級(jí)制的避雷裝置顯然不能起到明顯的作用，而通過(guò)多級(jí)防護(hù)手段的使用就能夠較低微機(jī)裝置的總電壓。在避雷措施中，要堅(jiān)持“整體防御、多重保護(hù)”的原則來(lái)進(jìn)行，其具體操作方法如下：把所有RTU電纜換成屏蔽電纜，確保其安全接地；并在RTU端安裝壓敏電阻和防雷模塊，通過(guò)加裝“雷盾”（OBO V20-C）帶保險(xiǎn)的金屬氧化物低壓防雷裝置來(lái)確保微機(jī)電源的安全；使用技術(shù)性更強(qiáng)的金屬氧化物避雷器，并將主控制室內(nèi)的10KV開關(guān)抗干擾接地銅排網(wǎng)并連成環(huán)，使設(shè)備通過(guò)銅排網(wǎng)安全接地。

2.3 排除微機(jī)裝置中干擾電源的方法

微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的直流工作設(shè)備、安全保護(hù)設(shè)備以及建筑物的防雷接地設(shè)備都處在同一個(gè)地點(diǎn)，因而電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中自身攜帶的電壓以及無(wú)雷電時(shí)零線帶電的現(xiàn)象都會(huì)對(duì)其造成一定的干擾。雷電流能夠?qū)ξC(jī)裝置形成非常嚴(yán)重的干擾性，并會(huì)在傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生互感使微機(jī)裝置的元件損壞，另外再加上它們之間具有共地性，這就使得雷擊發(fā)出的超高電位能夠通過(guò)微機(jī)設(shè)備的外殼形成高頻干擾源。因此，在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將這種危險(xiǎn)降到最低，從接地系統(tǒng)共地的源頭上下手，將微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的防雷保護(hù)地、交流工作地、安全保護(hù)地和直流工作地獨(dú)立開來(lái)，形成一種互不干擾的獨(dú)立運(yùn)作系統(tǒng)。交流工作地指的就是零線接地，它能夠?qū)崿F(xiàn)電源低壓380V側(cè)的中性線接地，能夠提高交流電源的安全系數(shù)。而其中的直流工作地能夠?qū)㈦娫摧敵龆撕偷鼐W(wǎng)連接在一起，形成相對(duì)穩(wěn)定的零電位。由于微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的TTL電路和邏輯“0”僅僅差出2V多，因而地線上的波動(dòng)就會(huì)很容易造成TTL電路的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致微機(jī)裝置的變得不穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中防雷接地設(shè)計(jì)提出了更高要求，要不斷創(chuàng)新裝置中的雷電防護(hù)技術(shù)，以確保施工設(shè)計(jì)的安全。而正確的接地方法以及優(yōu)良的防雷電纜屏蔽技術(shù)能夠有效減少雷擊現(xiàn)象的發(fā)生次數(shù)，電壓保護(hù)器的安裝更加能夠提高裝置本身的抗雷擊能力。對(duì)于微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中的電源部分應(yīng)做到盡量避免使用單極的避雷裝置，應(yīng)該采用多級(jí)“減壓”防護(hù)手段，從而將雷電波的超高電壓降低到安全范圍內(nèi)。因此，為了確保微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置擁有一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須按照科學(xué)的方法來(lái)實(shí)施接地技術(shù)，并且還要不斷引進(jìn)新技術(shù)新裝置，提高微機(jī)設(shè)備的整體防雷性能，形成多級(jí)疏導(dǎo)攔截雷電波體系，在更大程度上減少微機(jī)裝置系統(tǒng)遭受雷擊的可能性。

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