变电站通信系统的防雷措施

摘 要：随着通信信息技术的发展，变电站通信系统得到了广泛的应用，但雷击现象严重的威胁了通信设备和通信系统的安全运行。研究和分析雷电对于我国变电站通信系统的危害以及原因，并结合实际工作经验，在阐述防雷工作原则后，提出变电站通信系统的防雷措施，以期对我国变电站通信系统的防雷工作起到一定的借鉴作用。

关键词：通信系统 变电站 防雷 措施

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-264-02

1 雷电对于我国变电站通信系统的危害

以往，我国主要将雷电波涌顺相关线路对变电站通信系统的危害作为防雷的主要目标。受传统观念影响，只要基于我国防雷设计规范，就能够开展好变电站通信系统的防雷工作。比如安装并设置好均压环、接地装置、引下线和避雷针等防雷装置，变电站通信系统的防雷就可以万事无忧了。通信技术和信息技术的高速发展，使得变电站广泛的使用着多种通信设备，导致雷电的危害也日益显著。通信设备的精密化、元件的集成化都导致设备电路难以承受雷电波涌。一旦雷电击中避雷针，引下线对应完成释放雷电电流的功能。而在这一过程中，强力变化的磁场会作用于引下线之上，而处在磁场影响范围之内的传输线路、信号和设备均由于相对地磁力线的切割而产生瞬时感应高压，并和低电位的地线作用生产电压差，最终影响通信设备的正常工作，甚至损毁相关设备。由此可见，即便安装和设置了避雷针，也无法有效保护变电站内的设备安全及人身安全。电子信息技术时代要尤其重视雷电波涌造成的过电压，采取科学有效的防雷措施。

2 雷击损害通信系统的原因

一般来说，变电站的防雷系统都较为完善，所以室内设备遭到直接雷击的几率极小。然而，由于变电站通信系统由网络设备、GPS对时设备以及计算机等多种设备组成，相互间的连接线路极为复杂，由雷雨云放电、雷击架空线路或变电站附近大地产生，或者因为电磁感应及静电产生的冲击过电压，就有几率经由接地系统、信号线路和电源线路，作用于相关接口，以辐射、耦合、传导的形式，干扰或者破坏通信系统的相关设备。笔者结合自身工作经验，将雷击损害通信系统的原因总结为以下几个方面：

（1）不规范的接地。

受不规范接地的影响，雷电侵入相应接地点就容易产生幅度较大的电位差，由此形成的电磁干扰会对变电站自动化系统的工作产生较大的影响，使装置模板遭到严重损坏。另外，地电位会由于雷电作用而升高，同样经由设备的接电线侵入到变电站通信系统内部，该过电压也会对相关设备功能模板造成损坏。

（2）二次电缆的雷电引入。

同一次设备直接连接的二次电缆由于雷电而产生的感应过电压会对相关隔离板产生影响，对其输入隔离元器件造成击穿，进而损坏设备板件。

（3）通信线的雷电引入。

因为雷电导致由通信线连接的设备两端产生明显的电位差，进而作用到对电流敏感的通信串口，会使变电站通信设备乃至自动化系统的通信串口遭到严重破坏，甚至使功能板损毁。

（4）电源线的雷电引入。

不重视遏制雷电产生的瞬时高电压，会使得其经电源线直接侵入到变电站通信系统内，进而对电源模板的工作产生影响，抬高相关功能模块的工作电压，使设备无法正常工作，严重的还会损毁元器件和设备。

3 防雷工作原则

就变电站通信系统的防雷而言，要求系统化和科学化，对规划和设计防雷系统，选择、维护和安装相关防雷设备等环节的工作提出了严格的要求，有效的防雷能够确保业务和设备的安全运行。所以，变电站通信系统的防雷必须基于以下几个原则：

（1）可靠性、安全性原则。

变电站通信系统的防雷设计首先要考虑可靠性、安全性、合理性和科学性原则，所选择的产品一定要是可靠和成熟的产品。具体要求如下：确保通信系统能够安全可靠的运行，系统工作时无衰减和损耗；能够符合防范雷电波涌和雷击感应电压的技术要求，并可以自动复位；在防护器件受到损坏或者失效的状况下，具有自动脱扣、遥讯接口和声光报警的功能，并可通过热插拔进行更换维护，无须停机处理故障。

（2）可维护、可扩充和开放性原则。

日益发展的防雷技术，为使用户投资得到保障，防雷设备的选型不但要满足相关标准，从而利于变电站通信系统的升级。

（3）实用性原则。

变电站通信系统的安全和投入应当成正比关系，从而降低维护成本，使通信设备的寿命得到延长和提高。最大限度确保用户需求就是变电站通信系统的实用性目标，该原则和性能是防雷系统最为重要的原则。

（4）先进性原则。

采取现阶段全球最为成熟和先进的设计技术，以利于防雷接地系统可以满足日后业务发展和技术发展的趋势。就我国电力通信的发展而言，防雷系统的先进性原则可以在下列方面予以体现：

在规划设计时，一定要综合考虑变电站及通信设备的特点，对电力通信网、电力调度控制网和高压输变网内弱电及强电设备的防雷接地系统的协调性及兼容性。

4 变电站通信系统的防雷措施

4.1 科学合理的选择防雷设备

现阶段我国主要基于《建筑设计防雷规范》等强制性国家标准来选择防雷设备，但是由于变电站通信系统的特殊性，建议变电站在国家强制性标准的基础上，参考计算机信息系统的GA-173-1998标准以及IEC-TC81系列标准，结合国外先进防雷标准，科学合理的进行防雷设备的选型，从源头提高变电站通信系统的防雷水平。

4.2 信号线路的防雷措施

信号线路的防雷措施可以从以下几个方面进行：

（1）连接设备的通信线路。当前变电通信主要采取了CAN、RS422、RS232、RS485等完成通信。设备间通信线路会由于雷击而生产感应过电压，从而损坏设备的集成电路以及相关通信串口。通过将信号防雷器安装在通信口两侧，起到防止雷电过电压的作用。

（2）天馈线。对N接头及BNC接头的GPS时钟系统，通过高频馈线防雷器安装在同步装置屏之前，防止雷电过电压由天馈线作用到通信设备之上，杜绝雷电过电压对通信设备的危害。

（3）通信线。将过压保护器安装在通信线路和设备之间，对经由通信线路传导的雷电过电压予以抑制，可对模拟电话线、FR、DDN帧中继、ISDN和ADSL等通信线路进行防雷保护。

（4）载波线。在通信机柜和载波之间设置双绞线防雷器，对载波线路引入的感应雷电过电压进行抑制，防止变电站内设备受到损坏。

4.3 屏蔽、接地系统的防雷措施

对变电站通信系统的屏蔽、接地开展规范工作，是提升变电站通信系统防雷水平最有效和最直接的方法。

变电站通信系统的相关设备应当使用共同的变电主地网，应对其接地电阻的设计值和现有水平进行检查，接地电阻通常情况下应小于0.5 ，越低的接地电阻，就能够使通信设备获得越强的抗干扰能力。

4.4 其他措施

（1）加固变电站通信系统内相关设备的用于传输信号的I/O端口。

（2）加固变电站通信系统内相关设备的的电源端口。

（3）对变电站的接地以及设备的直流接地开展地线优化和等电位隔离工作。

5 结语

科学系统的变电站通信系统防雷，能够确保通信设备的安全、正常使用，有利于变电站日常工作的开展。就系统论的角度而言，保持科学合理的系统结构，能够有机结合通信系统内相关要素，从而确保系统能够始终保持在高效的运行状态。变电站应当重视和落实通信系统的防雷，综合治理设备终端的感应防雷，通过安装不同类型和种类的防雷器等相关措施，最大程度的对雷电电磁脉冲和雷电感应电压进行抑制，从而有效的根治雷击安全隐患，并杜绝由于雷电过电压损坏通信设备，最终使变电站通信系统能够长期、安全和高效的运作下去。

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