戴堂云 喻子易 湖北省電力局(430077)
周文俊 武漢水利電力大學(xué)(430072)
1 前言
隨著電力系統(tǒng)容量的增加和自動(dòng)化水平的不斷提高，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已使用了相當(dāng)數(shù)量的計(jì)算機(jī)、RTU和其它微電子設(shè)備。縣級(jí)電力調(diào)度及其變電所由于所在地土壤電阻率較高或地處山區(qū)等，其地網(wǎng)上接地電阻往往很難達(dá)到規(guī)程的要求，其防雷工作更要加強(qiáng)。由于一些微電子器件工作電壓僅幾伏，傳遞信息電流小至μA級(jí)，對(duì)外界的干擾極其敏感，而雷電流產(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)對(duì)微電子設(shè)備的干擾和損害尤為嚴(yán)重。在雷雨季節(jié)，有的縣電力局調(diào)度大樓和電力局所屬自動(dòng)化顯示系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)(Modem、載波機(jī)、程控交換機(jī)等)等常常損壞，造成較大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失，影響當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的正常調(diào)度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的日常生活。盡管有些電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采取了一定的防雷措施，但仍常出現(xiàn)雷害事故。本文通過在幾個(gè)縣級(jí)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)防雷的實(shí)踐，提出縣調(diào)自動(dòng)化設(shè)備防雷的簡單而有效的措施。
2 電源與UPS的過電壓保護(hù)
感應(yīng)雷或沿電源線進(jìn)入室內(nèi)的雷電侵入波會(huì)使電源電壓急驟升高，從而導(dǎo)致UPS及其后接設(shè)備損壞。有些UPS中盡管裝有壓敏電阻，但還是很難保護(hù)自己及后接微電子設(shè)備。
對(duì)電源裝置，可靠而有效的防雷方法是采用四級(jí)保護(hù)。第一級(jí)用三級(jí)氣體放電管，將大的雷電限制到后續(xù)保護(hù)系統(tǒng)可允許的范圍；第二級(jí)用限流模塊；第三級(jí)用壓敏電阻；第四級(jí)用TVS管，使輸出的箝位電壓達(dá)到規(guī)定的要求。采用上述四級(jí)保護(hù)后，UPS或被保護(hù)電源一般不會(huì)因雷擊而損壞。
3 載波機(jī)過電壓保護(hù)
載波機(jī)遇雷擊易損壞的部分通常為電源盤、用戶話路盤及高頻電路盤。高頻電路盤上通常裝有壓敏電阻，具有一定的耐雷水平；電源部分可采用上述電源過電壓保護(hù)方式；用戶話路盤由于鈴流電壓與通話電壓不一致，需要在保護(hù)裝置上精心考慮，使之在兩種不同電壓下均能有效地保護(hù)用戶話路部分。最好的辦法是將保護(hù)器件置于載波機(jī)內(nèi)，考慮到實(shí)際情況，外置保護(hù)模塊應(yīng)設(shè)計(jì)考慮的周全一些。
為取得很好的效果，用戶話路盤、程控交換機(jī)通訊線、Modem及信號(hào)線的過電壓保護(hù)應(yīng)采用四級(jí)保護(hù)。過電壓保護(hù)器最好能同時(shí)具有保護(hù)模塊失效自動(dòng)報(bào)警、過電壓次數(shù)自動(dòng)記錄、停電后記錄的過電壓次數(shù)不丟失等功能。
4 接地電阻與屏蔽
4.1 接地
良好的接地是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過電壓值越低。因此，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下應(yīng)盡可能降低接地電阻，其要求如表1所示。
表1 接地電阻要求
接地網(wǎng)名稱
接地電阻（Ω）
一般
高土壤電阻率
通信調(diào)度綜合樓
<1
<5
通信站（樓）
<5
<10
獨(dú)立避雷針
<10
<30
配電變壓器（≥100KVA）
<4
<10
通信調(diào)度綜合樓的通信站應(yīng)與同一樓內(nèi)的動(dòng)力裝置共用接地網(wǎng)并盡可能與防雷接地網(wǎng)直接相連。通信機(jī)房內(nèi)應(yīng)敷設(shè)均壓帶，并圍繞機(jī)房敷設(shè)環(huán)行接地母線。
在電力調(diào)度通信綜合樓內(nèi)，需另設(shè)接地網(wǎng)的特殊設(shè)備，其接地網(wǎng)與大樓主地網(wǎng)之間可通過擊穿保險(xiǎn)器或放電器連接，以保證正常時(shí)隔離，雷擊時(shí)均衡電位。
接地的其它方面均應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程辦理。
4．2 屏蔽
為減少雷電電磁干擾，通信機(jī)房及通信調(diào)度綜合樓的建筑鋼筋、金屬地板均應(yīng)相互焊接，形成等電位法拉第籠。設(shè)備對(duì)屏蔽有較高要求時(shí)，機(jī)房六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，將屏蔽網(wǎng)與機(jī)房內(nèi)環(huán)行接地母線均勻多點(diǎn)相連。
架空電力線由站內(nèi)終端引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜；室外通信電纜應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地；對(duì)于既有鎧帶又有屏蔽層的電纜，在室內(nèi)應(yīng)將鎧帶與屏蔽層同時(shí)接地，而在另一端只將屏蔽層接地。電纜進(jìn)入室內(nèi)前水平埋地10m以上，埋地深度應(yīng)大于0.6m；非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平埋地10m以上，鐵管兩端應(yīng)接地。若在室外入口端將電力線與鐵管間加接壓敏電阻，防雷效果會(huì)更好。
5 綜合性防雷措施與應(yīng)用
為避免雷害，對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)采用“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)”的方針。除采用上述保護(hù)與接地措施外，配電變壓器高低壓側(cè)均應(yīng)裝接金屬氧化物避雷器，并且高低壓側(cè)避雷器與變壓器二次側(cè)中性線三點(diǎn)聯(lián)合接地。程控交換機(jī)室外進(jìn)出線、Modem等應(yīng)裝過電壓保護(hù)器；當(dāng)RTU等裝置離顯示屏較遠(yuǎn)時(shí)應(yīng)裝信號(hào)線過電壓保護(hù)器。根據(jù)上述原理和方法，我們?cè)诙嗬讌^(qū)——湖北省通山縣電力局與安陸市電力局等單位進(jìn)行了防雷措施實(shí)施。除進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡鼐W(wǎng)改造外，在易受雷擊的設(shè)備前安裝了ZGBZ-Ⅱ型載波機(jī)過電壓保護(hù)器、DGBZ-Ⅱ型電源過電壓保護(hù)器、MGBZ-Ⅰ型Modem過電壓保護(hù)器和XGBZ-Ⅱ型信號(hào)線過電壓保護(hù)器。通過兩年的實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，凡按以上防雷接地要求進(jìn)行改造且安裝了過電壓保護(hù)器的被保護(hù)裝置均安然無恙。整個(gè)縣級(jí)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由每年雷擊至使調(diào)度設(shè)備連年受損，變?yōu)槠桨矡o事。
6 結(jié)論
嚴(yán)格按防雷接地規(guī)程辦事，應(yīng)用新技術(shù)新裝置，采用綜合性的防雷措施是確保電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)極大減少雷害的重要手段。良好的接地與屏蔽并安裝過電壓保護(hù)器后可使被保護(hù)裝置的耐雷水平提高10倍以上。
(收稿日期：2008-03-14)
