关于电力自动化系统防雷措施的研究 |
| 2012-08-21 10:15 作者：张文军 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月21日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，随着电力系统的容量不断得到增加，自动化的水平也不断得到提高，自动化设备的微机装置极易受到外界的干扰，对电压、电流冲击的耐受能力较弱，雷击时极易发生损坏。主要对电力自动化系统的防雷措施，微电子设备的耐冲击水平，相关防雷器件的特性等进行介绍和分析，以找出更好的防雷措施及方法，以供大家参考及借鉴。
随着经济技术的不断发展，对电力系统的稳定性能也提出了更高的要求，电力系统的容量在得到不断提高的同时，自动化的水平也得到了不断的改善。部分微电子设备的工作电压及电流都相对较低，通常为几伏及微安级，很容易受到外界雷击的干扰，雷电流会使电磁场瞬间发生变化，这样会对微电子设备的正常运用造成干扰，甚至造成更为严重的损害[1]。由于我国大部分地区都处于季风气候带，雷雨季节十分明显，某些电力局的联络通信系统及自动化的显示系统等在雷雨季节极易遭到损坏，在给生产生活带来不便的同时，也给经济的发展带来了巨大的损失。
1微电子设备的耐冲击能力及瞬态抑制二极管
在所有的微电子设备中，三极管数字电路对外部冲击的抵抗能力最低，在30ns脉宽、10V冲击电压的影响下三极管电路就可以发生损坏；在雷电流的影响下，只要其磁场在0.07×10-4T左右时，微电子设备就会发生误动，在没有电磁异蔽的影响下，即使是远在一千米以外有雷电流的通道，也有可能对微电子器件造成影响，使其发生误动。为了保障微电子设备在雷雨天气不被遭到损坏，可以对新型的保护器件加以运用，如瞬态电压的抑制器，即二极管。当二极管的两极受到来至外界反向高能量的瞬态冲击时，它可以用10-12s的量级速度，把存在于两级间的阻抗进行调节，将高阻抗转化为低阻抗，对几千瓦的高功率浪涌进行吸收，将两极间的可控电压箝控制在一个预定的范围内，确保电子设备中的元器件不会受到浪涌脉冲的影响[2]。二极管对浪涌脉冲功率进行抑制，实现对电子设备的保护，其过程主要如下：受到瞬态脉冲电流的影响，通过二级管的电流，会由本身反向的漏电流ID逐渐上升为IR，此时两极的电压会由反向关断Uoff电压逐渐上升为击穿UBR电压，二级管会被击穿。由于脉冲电流的峰值出现，通过二级管的电流会逐渐增大，脉冲电流峰值达到Ipp，位于二极管两端的电压，会被箝位在最大的预定箝位Uc电压以下；随后，由于脉冲电流的不断衰减，二级管两端的电压也会不断下降，到最后可以恢复最初的状态。二级管还具备以下方面的特点：较小的漏电流、极快的响应速度、箝位电压比较容易控制、瞬时可以吸收较大功率、体积相对较小等。可以让保护装置被遭到雷电、静电等干扰的几率变小，也可以有效抑制差模及共模的干扰，实现对微电子设备的保护。
2电压及不断电系统的过电压保护
在感应雷及由电源线顺势进入到室内的侵入雷电波会引起电源电压的急剧上升，从而对不断电系统和后接的微电子设备造成损坏。尽管在某些不断电系统中安装了压敏式的电阻，但仍然达不到对自身及后接设备的保护效果。对于电源而言，最有效的防雷措施是对四级保护加以运用。每一级都选择三极气体的放电管，将某些较大的雷电波控制在后续的保护系统可承受的范围内；第二级选择限流的模块；第三级选择压敏电阻；第四级选择二级管，使箝位电压控制在限定的范围内，满足相关的规定要求。对上述的四级保护加以运用后，就可以对某些雷击造成的损坏进行避免，对不断电系统及电源进行保护。
3载波机的过电压保护
当载波机遭到雷击时，高频电路盘、用户话路盘、电源盘等都容易遭到损坏。在高频的电路盘上一般都会进行放电管的安装，会使其抗雷击的水平得到一定的提高；对于用户话路盘而言，由于其通话电压与铃流电压存在差异，在对保护装置进行设计时，需要从多方面加以考虑，尽可能让用户话路在上述不同的电压下得到有效的保护，其中最好的措施是将保护器件装置在载波机的内部；对于电源盘可以选择电源过电压的方式进行保护[3]。为了保障得到更好的效果，对调制解调器、信号线、用户话路盘、通信线、程控交换机等进行过电压保护时都需选择四级保护。
4屏蔽与接地电阻
4.1屏蔽
为避免及减少电力自动化系统遭到雷电电磁的干扰，通信机房及调度综合楼的金属地板及建筑钢材需进行互相的焊接，使之形成一个等电位的法拉第宠。当设备在屏蔽方面有比较高的要求时，在机房的内部应全部进行金属屏蔽网的敷设，并使其同机房的接地母线进行相连。架空的电力线从站内引出后需进行屏蔽电缆的更换；室外的通信电缆多选择屏蔽电缆，在屏蔽层的两端需进行接地；对于某些既有屏蔽层又有铠带的电缆，需在一段将屏蔽层及铠带同时的进行接地，另一端只需将屏蔽层进行接地。电缆在引入室内之前，需进行大于10米的水平埋地，其深度高于0.6米；没有屏蔽层的电缆需进行锌铁管的穿镀之后再进行水平埋地，铁管的两端需保持良好的接地。
4.2接地
对电力自动化系统进行接地保护也是防雷措施中的重要一环，通常情况下电压值会随着接地电阻阻值的变化而变化，阻值越小电压值就会越低[4]。因此，应结合经济等方面的因素加以考虑，使接地电阻的阻值尽可能得到降低。进行通信调度所用的综合楼，其通信站可以与动力装置使用同一个接地网，并实现同防雷接地网的连接。在通信机房可以进行均压带的敷设，同时机房周围需进行接地母线的环行敷设。在进行电力调度的综合通信楼，需进行接地网的敷设，并使之同大楼的主地网进行连接，通常采用放电器及击穿保险器进行连接，确保雷击时可以达到均衡的电位。
5对综合性的防雷技术措施加以运用
为避免电力系统遭到雷击的损坏，在自动化的电力调度系统中，可对其进行整体防御、多重保护及综合治理，保障其顺利运行。除对上述的接地与保护措施加以运用外，在配电变压器的高低压侧还需进行避雷器的装接，并让三点进行联合的接地。在程控交换机机房的室外，其调制解调器及进出线等需进行过电压保护器的安装；当远程终端控制系统等装置与显示屏的距离较远时，可安装信号线经过电压保护器。
6结束语
综上所述，严格依照防雷接地的相关规程对接地系统进行处理，对新装置、新技术等加以运用，选择综合性的技术措施进行防雷，保障电力自动化系统的安全运行，使其免受到雷击伤害。良好的屏蔽及接地安装，并对过电压的保护器加以运用，可以有效提高受保护装置的正常耐雷水平，通常可提高到10倍以上。对电力自动化系统进行防雷，是一个较为复杂的系统性工程，必须按照实际情况具体的进行分析，采取针对性的抗雷击防御措施。有效、经济、科学的对防雷系统进行安装及设置，保障电力自动化系统的长期、稳定、安全运行。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
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