曹寶來 （朝陽供電公司電力通信中心，遼寧 朝陽 122000）
摘 要：本文分析了雷電及過電壓侵入通信設(shè)備的途徑。針對朝陽電力通信防雷防過壓方面存在的缺欠，運(yùn)用通信站一般防雷保護(hù)措施，提出通信設(shè)備綜合防雷防過電壓保護(hù)應(yīng)用方案。
關(guān)鍵詞：雷電途徑 防雷缺欠 措施應(yīng)用
1、引言
朝陽電網(wǎng)地處遼寧西部丘陵山區(qū)，每年平均雷暴日有33.8天，屬中雷雨地區(qū)。由于通信網(wǎng)建設(shè)的同時沒有很好地考慮通信設(shè)備防雷問題，尤其是大多數(shù)設(shè)備都安裝在變電所主控室內(nèi)，每年雷害及過電壓造成通信設(shè)備損壞現(xiàn)象時有發(fā)生。通信設(shè)備防雷及過電壓問題已迫在眉睫。近幾年，我們對朝陽電力通信防雷情況進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)合通信網(wǎng)改造，對通信綜合防雷設(shè)施進(jìn)行了完善，并取得了顯著效果。
2、雷電或過電壓侵入通信設(shè)備的途徑
從朝陽電力通信網(wǎng)近幾年通信設(shè)備遭雷擊損壞情況看，通信電源、微波通信設(shè)備收發(fā)信機(jī)、通信設(shè)備用戶電路或接口電路損壞情況占絕大多數(shù)。統(tǒng)計結(jié)果表明，雷電或過電壓侵入通信設(shè)備的途徑不外乎有以下幾種：
2．1、雷電直擊或在附近閃擊輸配電線路，雷電波沿電力線侵入機(jī)房電源設(shè)備，損壞電源開關(guān)、保險及整流變換模塊、通信電源盤等。
2．2、雷電直擊微波天線鐵塔，雷電波沿天饋線迅速侵入通信設(shè)備，直接損壞與饋線相連的收發(fā)信機(jī)單元部分，造成通信中斷。
2．3、雷電直擊或閃擊在通信架空光纜或電纜線路上，在線路上產(chǎn)生的瞬間過電壓，沿光纜或電纜金屬外皮或加強(qiáng)芯迅速向線路兩端擴(kuò)展進(jìn)入機(jī)房，損壞與光纜直接相連的機(jī)盤，或損壞與通信電纜直接相連的保安配線架、用戶電路板或接口電路板。
2．4、雷電直擊鐵塔或變電所內(nèi)避雷針，雷電流通過避雷針引下線流入接地網(wǎng)，造成地電位升高。當(dāng)設(shè)備接地不良，接地電阻阻值較大時，會造成微電子設(shè)備損壞。
2．5、當(dāng)變電所發(fā)生線路或母線接地事故時，故障電流對地網(wǎng)放電，巨大的接地電流流入接地網(wǎng)，造成地電位短時間迅速升高，也會造成微電子設(shè)備損壞。
2．6、在電力線路下添架的通信線路，當(dāng)電力線路瓷瓶絕緣擊穿時，造成電力線對通信線路放電，或電力線路搭接在通信線路上，致使強(qiáng)電沿光纜金屬加強(qiáng)芯或音頻通信電纜侵入機(jī)房，造成通信設(shè)備損壞或人員傷害。
3、通信站防雷存在的缺欠
為徹底摸清朝陽電力通信防雷情況，我們對照《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》，逐站逐條進(jìn)行了防雷檢查。檢查結(jié)果表明個別通信站還不同程度的存在著缺欠，共性的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：
3．1、個別在辦公樓里面的通信機(jī)房，大多數(shù)都是由辦公室改造而成的，接地網(wǎng)不規(guī)范，個別接地電阻大于5Ω，無環(huán)形接地母線。設(shè)備接地線線徑細(xì)。
3．2、交流電源有的裝了過電壓保護(hù)器，有的還沒有，大多數(shù)通信站沒有安裝直流電源過電壓保護(hù)器，通信設(shè)備電源入口也沒加裝壓敏電阻。
3．3、個別通信電纜線路由于受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，直接架空進(jìn)入機(jī)房，沒有進(jìn)行直埋。新型卡接式配線架接線不方便，未將電纜空線對接地。
3．4、變電所內(nèi)的數(shù)字配線及音頻保安配線架都是后組裝于光端機(jī)的機(jī)框內(nèi)，保安配線單元的接地線未接到接地母線上。
3．5、變電所RTU遠(yuǎn)動裝置大多采用RS232接口與“一點多址”微波、光端機(jī)等通信設(shè)備相連，經(jīng)常發(fā)生雷雨過后燒壞RS232接口板現(xiàn)象。RTU裝置接地大多數(shù)是直接用螺絲固定在地溝的槽鋼上（槽鋼與地網(wǎng)焊接）接地不良。
4、通信站綜合防雷措施的應(yīng)用
針對上述通信站防雷存在的缺欠，近幾年我們依據(jù)通信站防雷的一般原理和常用防護(hù)措施，采取綜合性防雷，對通信站防雷設(shè)施進(jìn)行了改造和完善。
4．1、防雷總的原則是：
4．1．1、采用外部保護(hù)將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄放。
4．1．2、采用過電壓保護(hù)器阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號線引入的過電壓波（內(nèi)部保護(hù)）。
4．1．3、采用過電壓保護(hù)器限制被保護(hù)設(shè)備上的浪涌電壓幅值。
4．1．4、用光電隔離器隔離通信與RTU之間的RS232接口，避免接口設(shè)備電氣連接。
4．2、防雷一般方法和技巧：
4．2．1、設(shè)置一套良好的建筑物避雷帶、避雷網(wǎng)，并與主鋼筋一起接地；
4．2．2、外置設(shè)備（天線等）應(yīng)盡量置于建筑物避雷網(wǎng)的保護(hù)角度范圍內(nèi)：
4．2．3、采用共地的接地措施；
4．2．4、在電源、信號或數(shù)據(jù)線各進(jìn)出口安裝性能可靠的專用防雷器；
4．2．5、室內(nèi)的設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離避雷導(dǎo)電體；
4．2．6、室內(nèi)布線，包括各類傳輸線應(yīng)盡量減小洄圈，最好能加有屏蔽線并兩端接地。
4．3、防雷接地系統(tǒng)改造。
4．3．1、對調(diào)度通信樓接地網(wǎng)進(jìn)行改造，發(fā)現(xiàn)原接地網(wǎng)因多年失修，有部分接地帶已爛斷。重新在通信樓四面分別埋設(shè)4個接地網(wǎng)，接地極用50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼，每根長1500mm，垂直砸入1200mm深溝內(nèi)，每根接地極相距500mm以上，并且用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接聯(lián)成一個網(wǎng)狀接地裝置。4個接地網(wǎng)分別用一根扁鋼連至通信樓各樓層機(jī)房的對稱接地網(wǎng)。改造后接地電阻為0.5Ω，滿足要求。
4．3．2、對各辦公樓里的通信機(jī)房接地進(jìn)行改造，延長接地網(wǎng)，增加接地極數(shù)或鋪設(shè)兩個以上接地網(wǎng)。使接地電阻降到1Ω以下。
4．3．3、通信機(jī)房內(nèi)用40mm×4mm鍍鋅扁鋼鋪成環(huán)形接地母線，四個角與地網(wǎng)相連。機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備外殼、暖氣、電纜走線架等金屬構(gòu)件全部用35mm2銅導(dǎo)線就近與接地網(wǎng)相連。
4．3．4、變電所內(nèi)通信設(shè)備與RTU遠(yuǎn)動裝置外殼均用35mm2多股銅導(dǎo)線就近連接到變電所接地母線的同一點，以消除電位差。
4．3．5、將“一點多址”微波饋線金屬外皮的上端、中間及下端分別就近與鐵塔相連，在機(jī)房入口處與接地母線相連。各微波塔接地電阻測試符合要求。
4．3．6、對于調(diào)度通信樓，由于樓內(nèi)有遠(yuǎn)動、調(diào)度、交換機(jī)、光纖、微波、電源等機(jī)房，各機(jī)房間聯(lián)系較多，各種音頻電纜、同軸電纜相互間連接復(fù)雜，一旦某個機(jī)房的電位升高，都會對其它機(jī)房設(shè)備造成威脅。因此，要把這些機(jī)房接地統(tǒng)一接到一個共用接地系統(tǒng)，實現(xiàn)各機(jī)房接地等電位連接。
4．4、電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)
4．4．1、引入通信機(jī)房的電力線采用地下電力電纜，電纜金屬護(hù)套兩端均良好接地。
4．4．2、配電變壓器高壓側(cè)接高壓氧化鋅避雷器，低壓側(cè)接電源防雷器。變壓器機(jī)殼、避雷器地統(tǒng)一接到地網(wǎng)上，并接地良好。
4．4．3、通信機(jī)房內(nèi)電源采用多級浪涌保護(hù)措施。交流母線上并接一級380V過電壓保護(hù)器；高頻開關(guān)電源交流入并接一級380V過電壓保護(hù)器；－48V電源入口處接一級壓敏電阻。通信設(shè)備電源正極在電源側(cè)和設(shè)備側(cè)分別接到接地母線上。
4．4．4、在變電所內(nèi)的通信設(shè)備電源，由于通信設(shè)備少，與其它變電所設(shè)備一起安裝于主控室。直流電源取自變電所220V直流操作電源，經(jīng)DC/DC模塊變換成-48V電源供通信設(shè)備。因此，在變電所用電柜交流母線上安裝一級380V/100G交流過電壓保護(hù)裝置，做為一級防雷；在高頻開關(guān)電源入線處裝一級交流防過電壓保護(hù)器，在DC/DC模塊48V輸出側(cè)裝一級48V直流浪涌保護(hù)；最后，在通信設(shè)備48V入口裝48V壓敏電阻一只。
4．4．5、機(jī)房內(nèi)所有交、直流配電柜機(jī)殼均做接地保護(hù)，交流保護(hù)接地線從接地母線上直接引出，嚴(yán)禁采用中性線作為交流保護(hù)接地線。
4．5、各種信號線的防雷保護(hù)
根據(jù)各通信站實際情況，采用加裝浪涌保護(hù)，光電隔離等措施，對進(jìn)出通信機(jī)房及通信設(shè)備與其它設(shè)備接口的所有信號線進(jìn)行保護(hù)。以防止雷擊感應(yīng)電壓或過電壓侵入損壞通信設(shè)備。
4．5．1、對個別通信站通信電纜線路直接架空進(jìn)入機(jī)房的進(jìn)行改造，在線路終端桿將鋼線接地，將通信電纜水平直埋l0m以上，進(jìn)入機(jī)房。進(jìn)入機(jī)房的通信電纜金屬外皮均良好接地。
4．5．2、普通架空光纜、管道光纜、自承式光纜，均采用非金屬光纜。對于有金屬加強(qiáng)芯或金屬護(hù)套的光纜，進(jìn)入機(jī)房前，在終端桿或終端電纜井改成非金屬光纜過渡進(jìn)入機(jī)房。
4．5．3、所有音頻電纜、電話線、信號線進(jìn)入機(jī)房要首先接入音頻保安器，來抑制電纜線對橫向、縱向過電壓。各配線架保安單元接地端均要良好接地，確保保安器發(fā)揮正常作用。
4．5．4、認(rèn)真落實進(jìn)入機(jī)房電纜外皮及空線對接地保護(hù)措施。應(yīng)及時做好電纜空線對在配線架上接地工作，以防止引入雷電感應(yīng)電壓在開路導(dǎo)線末端產(chǎn)生反擊，損壞設(shè)備。有條件的配線架可采用短路接地塞，直接插在配線架空線對上，方便、靈活。平時檢修線對變更后，應(yīng)及時檢查空對接地情況。
4．5．5、對于遠(yuǎn)動等其它專業(yè)的信號進(jìn)入通信設(shè)備前應(yīng)采取隔離措施：經(jīng)調(diào)制解調(diào)器輸出的音頻模擬信號，采用音頻變壓器進(jìn)行電氣隔離；用RS232接口的數(shù)據(jù)信號，采用光電隔離器進(jìn)行隔離，消除地電位差可能通過該接口中的共用接地線串入，造成反擊損壞接口電路現(xiàn)象。
另外，從朝陽通信設(shè)備接口損壞情況看，RS232接口損壞情況比較多，RS422接口從未損壞過。可見，RS232接口芯片抗干擾能力不如RS422接口芯片。因此，我們將具備條件地方，均已改為RS422通道傳，而不用RS232接口。建議以后新上設(shè)備也盡量不用RS232而改為64K、RS422、或2M接口。
4．5．6、采用RJ45接口的網(wǎng)絡(luò)信號，先經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器后再接入通信設(shè)備接口。對于電量采集、繼電保護(hù)、綜合自動化、MIS及負(fù)荷控制等專業(yè)采用2Mbit/s接口的信號，必須先經(jīng)過2Mbit/s同軸信號浪涌保護(hù)器，再接入通信傳輸設(shè)備，以防浪涌電壓侵入。有的地方MIS、負(fù)控等機(jī)房與通信機(jī)房不在一起，距離較遠(yuǎn)，可采用光纖收發(fā)器進(jìn)行光電隔離，一來傳輸距離遠(yuǎn)，二來進(jìn)行信號隔離，三是光纖傳輸抗干擾、防雷電效果更好。
4．5．7、對于“一點多址”微波饋線進(jìn)入機(jī)房后，在饋線入端加裝同軸高頻信號避雷保護(hù)器，保護(hù)器外殼要良好接地。保護(hù)器選用要考慮合適的帶寬。
5、結(jié)束語
經(jīng)過近幾年對朝陽電力通信網(wǎng)防雷設(shè)施的改造，通信防雷系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善，通信設(shè)備抗雷擊和防過電壓水平有了明顯提高。近兩年，通信電源、通信設(shè)備遭雷擊損壞事故明顯減少，綜合性防雷措施取得了顯著效果。
事實證明，只有全方位認(rèn)真細(xì)致地考慮雷擊及過電壓因素，嚴(yán)格執(zhí)行通信防雷有關(guān)規(guī)定，認(rèn)真落實通信防雷技術(shù)措施，因地制宜地運(yùn)用好接地—分流—均壓—屏蔽—限幅—隔離等綜合防雷技術(shù)，不斷改進(jìn)防雷工作，加強(qiáng)已有防雷設(shè)施的維護(hù)，才能更有效地防備雷電的侵害，使雷電損害降低到最小程度。
參考文獻(xiàn)：
（1）中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL548-94，電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程［s］。北京：水利電力出版社，1995
（2）張鷺雄，雷害與防雷措施［J/OL］，WWW.Xminfo.net.cn
