调度自动化系统防雷及通讯回路防干扰系统的搭建分析

　　摘  要：随着农电系统的不断发展和自动化水平的不断提高，农电系统的众多县级电力局的调度自动化网络系统已初步形成了规模。RTU和变电站综合自动化系统的干扰的处理、局端机房的防雷处理日益成为调度自动化系统运行的核心安全。文本结合本单位的实际情况，简单介绍和分析了一个相对实用的县级调度自动化系统防雷和防干扰的方案。

　　引言：
　　雷电对于电力调度自动化设备的危害分成两种，一种是直击雷造成的设备损害，一种是感应雷造成的设备损坏。

(1)直击雷
我们一般将雷电直接击中线路设备或终端设备并经设备入地的雷击过电压、过电流称为直击雷。直击雷具有电压高、电流大的特点，其破坏性。在实际当中直击雷直接击中计算机设备的频度并不高。而真正对计算机系统造成危害的绝大多数是感应雷。
    (2)感应雷
　　所谓感应雷也就是在雷云形成过程中，雷云与大地之间的感应电场和雷击大地和地面物时，雷闪电流产生的强大电磁场作用于各种传输线路上，感应产生出过电压、过电流，经传输线路进入设备系统而形成的雷击称之为感应雷。
　　我局变电站及供电所通讯及自动化室是由电源设备、计算机系统、通讯系统等构成的一个综合系统。我局变电站及供电所通讯自动化系统的特点是点多、面广、线长，既有强电设备，又有大量的通信弱电设备。电力线路、传输和控制线路是易遭雷击或雷电感应的薄弱点。由于上述原因，我局变电站及供电所通讯调度自动化系统的防雷薄弱环节相对来说较多，因此易遭雷害，特别是感应雷害和反击雷害。
　　　　　　　　　　肃宁电力局变电站及各供电所雷害分析表
　　　　　　　　　　　　　

　　那么如何防止这些雷害和干扰对我局调度自动化系统造成的危害呢？

　　一、建设可靠的接地系统。

　　我局的接地系统采用联合接地方式。为了保证雷电流快速泄放，保障网络、计算机系统、通讯系统稳定可靠地工作，防止寄生电容耦合干扰，保护设备及人身的安全，解决环境电磁干扰及静电危害，各机房内都必须有良好的接地系统，接地电阻要不大于1Ω。考虑到具体现场情况，对于地网的要求，不仅要将地阻值降低，还要根据地理环境和土壤电阻率的不同而优化设计地网的结构，以保证大电流下地时均匀快速地向大地扩散。接地体的铺设以放射线形接地体  

　　另外，在机房接地系统中构建一个整体等电位系统式非常关键的，这当中还要包括进屋交流电源的电缆外皮接地、暖气管道接地、自来水管等的接地，这些都是在机房等电位接地中容易疏漏的地方。如下图

　　如果机房或者主控室内部存在有疏漏的从外部延伸进来的被疏漏掉的设备，不能形成一个体系完整的等电位接地体，那么对于感应雷或者雷电反击造成的强大电压，对设备造成的损害是致命的。因此我们强调不仅仅要对被保护设备进行良好接地，对室内的其他非保护设备也要良好接地，这样才会在机房内部形成一个良好的等电位环境，才会程度的避免雷击危害的发生。
　　二、防雷设施的布局
　　1、电源部分：
　　我局变电站及供电所通讯及调度自动化系统是单相供电方式。在这种供电方式的整个系统中，中线N与保护接地线PE二线分开。根据供配电线路导体长距离传输的特点、防雷器件的特性、来自线路雷电流的强度，以及配电系统中各部分的耐电水平，必须采用多级、分级防雷保护。
　　对机房供电系统预防LEMP，一般采用用户总电源、用户分电源、设备工作机房电源等多级保护方法治理，分级配置“进户”、“进室”、“单机”及“直流”电源过电压保护器予以保护。进入机房主电源配电柜前端应安装三相过电压保护器SPD1(防雷箱)，其雷电通流容量不应低于60kA作为级保护；配电柜线路输出端配置一台过电压保护器SPD2，其雷电通流容量应不小于40kA，作为第二级保护；在UPS电源前端加装一台过电压保护器SPD3,其额定雷电通流容量不小于20KA,作为第三级防雷保护.
　　供电设备的正常不带电金属部分应作保护接地，严禁作接零保护，其接地线截面积不应小于16mm2，材料为多股铜线；供电系统各个SPD的接地端，应分别连接到强电地的接地汇集线上，从汇集线单独用导线接至室外地网上，接地电阻应不大于1欧姆。
　　我局防护重点应放在感应雷防护上.其变电站通讯及调度自动化系统电源部分由为三相供电方式。根据其供电方式,本着经济、实用原则对其机房供电部分采用以下方式进行过电压防护。为其机房配用具有防雷功能的防雷器，集防雷、美观、实用为一体，其配线柜内具体防雷布线为：在配线柜的电源入口端并联采用通流通容量80-100KA设备作为其电源部分的级过电压防护(双路供电)；在其电源出口端即UPS电源的前端并联加通流容量为40KA防雷设备作为其电源部分的第二级过电压防护；在其UPS的后端即光端机前端并联加装防雷器，其通流容量为20KA，作为其电源部分的第三级过电压防护.设备终端分别保护。（防雷设备分布情况有示意图）

　　在这其中需要说明的一点就是关于UPS的问题。有一部分人错误的认为UPS是具有防雷和隔离干扰的作用的。其实这是错误的。UPS的功能就是在突然停电的情况下，在很短的时间内及时将备用电源投入，保证用电设备供电的连续性，使用电设备在突然停电的情况下仍能继续工作一段时间或长期运行。但UPS不能消除暂态过电压，在电网停电UPS动作的情况下，反而会产生暂态过电压。在暂态过电压的作用下，UPS自身有可能被损坏。另外，感应雷或沿电源线进入室内的雷电侵入波会使电源电压急骤升高，从而导致UPS及后接设备损坏。有些UPS中尽管装有压敏电阻，但还是很难保护自己及后接微电子设备。对电源，可靠有效的防雷方法是在UPS的前后方都加装防雷保护模块。尽量将大的雷电限制到后续保护系统可允许的范围，使输出的箝位电压达到规定的要求。采用上述保护后，UPS或被保护电源一般不会因雷击而损坏。
2、信号部分：
　　根据变电站实际情况232线路为9针口，在其线路上加装数字防雷器做为数据线路的保护。
　　在网络传输线路首末两端上加装网络信号防雷器做为网络线路的保护
　　在电话机前端加装压敏式电话防雷器做为电话的保护。
　　在电话配线架上加装防雷器做为电话线路的保护。
　　在视频线路上加装BNC接口防雷器做为监控线路的保护。
　　3、局中心机房的防雷简述
　　我局通信调度综合机房的电源是单独从配电变压器引接的带屏蔽电缆，但是与楼内的动力装置共用接地网。通信机房内敷设防静电地板并且通过均压带环绕机房敷设环行接地母线后与地网相连。
   为减少雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板均应相互焊接，形成等电位法拉第笼，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。
架空线缆由外部终端杆引下后如无屏蔽层则更换为带有屏蔽层的电缆，并且屏蔽层两端接地（非金属光缆除外）。
    为避免雷害，我局对电力调度自动化系统，采取了“整体防御、综合治理、多重保护”的方针。除采用上述保护与接地措施外，配电变压器高低压侧均应装接金属氧化物避雷器，并三点联合接地。程控交换机室外进出线、Modem等应装过电压保护器；当RTU等装置离显示屏较远时应装信号线过电压保护器。
结论
　　严格按防雷接地规程办事，应用新技术新装置，采取综合性的防雷措施是我局电力调度自动化系统减少雷害的重要手段，同时也的避免了雷击灾害对我局调度自动化系统造成的不必要的危害。
参考文献：
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94
国家标准《电子设备雷击保护导则》GB7450-87
国家标准 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

中国电力出版社《电力工程师手册》

作者简介：
赵江涛（1975年）男，河北肃宁县人，从事调度自动化工作，联系电话13303071178              固定电话：0317-5021092
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