防雷技術(shù)是電子通信系統(tǒng)中都會(huì)用到的一項(xiàng)技術(shù)，防雷技術(shù)在通信系統(tǒng)中也是非常重要的，因?yàn)榉览状胧┮坏�沒(méi)有做好的話就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓導(dǎo)致影響正常使用。本文是一篇通信工程論文范文，主要論述了電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的基本原則和方法。
　　摘要： 一方面，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)不斷深入，電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，重要性不斷增加;而另一方面，電力通信系統(tǒng)因其耐雷電過(guò)壓能力差而容易損壞，造成損失。電力通信系統(tǒng)一旦遭受雷擊而出現(xiàn)故障會(huì)造成調(diào)度中斷或系統(tǒng)癱瘓，進(jìn)而造成大面積停電等事故，因此，對(duì)于電力通信而言，雷擊的危害是不可忽視和必須解決的。本文作者結(jié)合具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，較全面地總結(jié)了在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)過(guò)程中必須堅(jiān)持的三個(gè)原則：綜合防雷原則、科學(xué)有效原則和經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則;以期達(dá)到保護(hù)電力通信系統(tǒng)及其設(shè)備的目的。

　　Abstract： On the one hand， with the development of national economy and the deepening construction of smart grid， the electric power communication system is becoming more and more widely applied with increasing importance. On the other hand， electric power communication system is easy to damage and cause losses because of its poor resistance to lightning overvoltage. Once there is lightning strike and failure in electric power communication system， it will cause interruption or dispatching system paralysis， and then causing blackouts and other accidents. Therefore， for the electric power communication， the harm of lightning is not to be ignored and must be solved. Combined with concrete practice experience， this paper sums up the three principles in the process of electric power communication system lightning protection design： integrated lightning protection， scientific and effective and economical， in order to achieve the purpose of protection of electric power communication system and its equipment.

　　關(guān)鍵詞： 電力,通信系統(tǒng),防雷,設(shè)計(jì),原則

　　Key words： electric power;communication systems;lightning protection;design;principle

　　中圖分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2015)12-0133-04

　　0 引言

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力技術(shù)日益提升，并得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)不斷深入，電力通信系統(tǒng)應(yīng)用日益寬泛，重要性不斷增加，電力通信設(shè)備的集成水平和信息化程度也在不斷提高。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)/設(shè)備耐過(guò)電壓能力低，雷電過(guò)電壓以及LEMP的侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)會(huì)造成設(shè)備干擾或永久性損壞，其所造成的經(jīng)濟(jì)損失是相當(dāng)驚人的，因此，我們必須采取有效的雷電防御措施，以達(dá)到保護(hù)電力通信系統(tǒng)及其設(shè)備的目的。

　　那么，在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持哪些原則呢?筆者認(rèn)為，為防止和減少雷電對(duì)電力通信系統(tǒng)的危害，確保電力通信設(shè)備的安全運(yùn)行，在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，必須堅(jiān)持預(yù)防為主、安全第一的原則。

　　具體來(lái)說(shuō)就是在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重堅(jiān)持綜合防雷原則、科學(xué)有效原則和經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則。

　　1 在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持綜合防雷原則

　　堅(jiān)持綜合防雷的設(shè)計(jì)原則，主要解決以下三個(gè)方面的問(wèn)題：

　　1.1 必須弄清楚須進(jìn)行雷電防護(hù)的電力通信系統(tǒng)/設(shè)備的空間配置，即有哪些通信系統(tǒng)/設(shè)備須進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，電力通信系統(tǒng)/設(shè)備所在建(構(gòu))筑物、電力通信電源系統(tǒng)、電力通信線纜、數(shù)字微波通信系統(tǒng)、程序交換系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、電力線載波通信系統(tǒng)及電力會(huì)議電視系統(tǒng)均應(yīng)進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)。

　　1.2 必須弄清楚危害電力通信系統(tǒng)/設(shè)備的雷電通道。如圖1所示，電力通信系統(tǒng)遭受雷電危害的通道主要有四類：①雷電直擊電力通信系統(tǒng)/設(shè)備;②雷電電磁脈沖/輻射;③雷電傳導(dǎo);④地電位反擊/高電位反擊。

　　1.3 必須采取綜合防雷措施對(duì)電力通信系統(tǒng)/設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

　　綜合防雷措施應(yīng)包括外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施兩部分(詳見(jiàn)圖2)。

　　在進(jìn)行綜合防雷措施選擇設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮這些防雷措施所能實(shí)現(xiàn)的功能：①接閃功能;②分流功能;③屏蔽作用;④均衡電位;⑤接地效果;⑥合理布線，可減少耦合作用。

　　2 在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)有效性原則

　　堅(jiān)持科學(xué)有效性原則，就是在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)解決好如下三個(gè)方面的問(wèn)題：

　　2.1 必須根據(jù)被保護(hù)電力通信系統(tǒng)的具體情況確定其雷電防護(hù)等級(jí)。

　　進(jìn)行電力通信系統(tǒng)的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)，我們必須先對(duì)其進(jìn)行雷電環(huán)境評(píng)估，以確定其防護(hù)等級(jí)。通常情況下，我們可采用兩種方法確定電力通信系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)：一是按電力通信系統(tǒng)重要性及所處地區(qū)雷暴日等級(jí)劃分雷電防護(hù)等級(jí)，例如位于強(qiáng)雷區(qū)(d>90天)的500kV以下電壓等級(jí)變電站中設(shè)置的電力通信系統(tǒng)劃分為A級(jí)，而位于中雷區(qū)(15天0.98時(shí)，該電力通信系統(tǒng)應(yīng)定為A級(jí)，而當(dāng)0.90　　一方面，電力通信系統(tǒng)的構(gòu)成種類很多，不同的電力通信系統(tǒng)其性能參數(shù)是不相同的，例如數(shù)字微波通信系統(tǒng)和電力線載波通信系統(tǒng)，其性能參數(shù)相差較大，因此，在進(jìn)行防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的防雷技術(shù)和措施也是不同的。

　　另一方面，在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到采取防雷保護(hù)時(shí)，不能帶來(lái)新的安全問(wèn)題，即應(yīng)確保被保護(hù)電力通信系統(tǒng)工作在EMC(電磁兼容)環(huán)境中。

　　2.3 在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的防雷技術(shù)/措施除滿足電力通信系統(tǒng)的使用要求外，還必須滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。

　　由于電力通信系統(tǒng)的構(gòu)成種類繁多，因此，對(duì)于不同類型的電力通信系統(tǒng)，其所采用的防雷措施在性能方面是不相同的，故國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求均是有差別的。那么，不同類型的電力通信系統(tǒng)的防雷技術(shù)應(yīng)滿足哪些最低國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求呢?下面以電力通信系統(tǒng)中的數(shù)字微波通信系統(tǒng)為例作一簡(jiǎn)單論述。

　　數(shù)字微波通信系統(tǒng)是目前發(fā)電廠、變電站常用的電力通信系統(tǒng)，主要由機(jī)房、微波塔和電力變壓器三部分構(gòu)成(如圖3所示)。

　　根據(jù)數(shù)字微波通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，其所采用的防雷技術(shù)/設(shè)施至少應(yīng)達(dá)到如下要求：

　　①防雷接閃器的設(shè)置。微波塔、機(jī)房和變壓器應(yīng)設(shè)置接閃器，使微波天線、機(jī)房和變壓器處于直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZOB)內(nèi)。

　�、诜览滓�下線的設(shè)置。其一，微波塔接閃器應(yīng)設(shè)置專門(mén)的引下線，連接至接地網(wǎng)，引下線材料宜采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，且其入地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在與機(jī)房地網(wǎng)不相鄰的鐵塔地網(wǎng)另一側(cè)。其二，微波通信機(jī)房應(yīng)按第二類防雷建筑物的要求設(shè)置直接雷防護(hù)措施，其引下線不應(yīng)少于2根，并應(yīng)沿機(jī)房四周均勻?qū)ΨQ布置，其間距沿周長(zhǎng)計(jì)算不應(yīng)大于18m。

　�、蹟�(shù)字微波站地網(wǎng)的設(shè)置。如圖3所示，微波站地網(wǎng)由機(jī)房建筑物的基礎(chǔ)地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)三部分構(gòu)成，并應(yīng)滿足如下要求：其一，微波站地網(wǎng)、機(jī)房地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)應(yīng)每隔3m～5m相互焊接連通一次，并不應(yīng)少于兩處。其二，微波塔地網(wǎng)面積應(yīng)延伸到塔基四腳外1.5m的范圍，其周邊應(yīng)為封閉式。其三，數(shù)字微波通信站地網(wǎng)應(yīng)增設(shè)環(huán)形專設(shè)接地體，環(huán)形接地體由水平和垂直接地體組成，水平接地體周邊應(yīng)為封閉式，并與原地網(wǎng)在同一水平面上。環(huán)形接地體與原地網(wǎng)應(yīng)每隔3～5m相互焊接連通一次。其四，數(shù)字微波站地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿足：Ri≤5Ω;高土壤電阻率地區(qū)應(yīng)滿足：Ri≤10Ω。

　�、艿入娢贿B接的設(shè)置。數(shù)字微波通信機(jī)房應(yīng)設(shè)置等電位連接裝置，具體要求如下：其一，在機(jī)房入口處，即LPZOA或LPZOB區(qū)與LPZ1區(qū)交界處應(yīng)設(shè)置總等電位連接端子板(MEB)。MEB與接地裝置的連接不應(yīng)少于兩處，且必須注意，弱電MEB和共用地網(wǎng)的連接點(diǎn)與強(qiáng)電MEB和共用地網(wǎng)的連接點(diǎn)在共用地網(wǎng)中的距離L應(yīng)滿足：L≥15m。其二，機(jī)房各樓層均應(yīng)設(shè)置樓層等電位連接端子板(FEB)。其三，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)圍繞機(jī)房敷設(shè)環(huán)形等電位接地母線。其四，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，機(jī)房等電位連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過(guò)環(huán)形等電位接地母線與共用地網(wǎng)連接。其五，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的金屬外殼、機(jī)架、線纜金屬外層、金屬管、槽、走線架、金屬門(mén)框、地板、防靜電接地、安全地、工作地、SPD接地端均應(yīng)以最短的距離與機(jī)房?jī)?nèi)等電位連接網(wǎng)絡(luò)作連接。

　　⑤屏蔽體系的設(shè)置。電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)的屏蔽措施應(yīng)包括空間屏蔽、設(shè)備屏蔽和線纜屏蔽，其中空間屏蔽包括建筑物外部鋼結(jié)構(gòu)墻體的初級(jí)屏蔽和機(jī)房?jī)?nèi)部屏蔽，其具體技術(shù)要求如下：其一，機(jī)房應(yīng)選擇在建筑物低層中心部位，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離機(jī)房屏蔽體或結(jié)構(gòu)柱。其二，每層設(shè)備屏蔽體應(yīng)采用兩根及以上不同長(zhǎng)度的連接導(dǎo)體與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。其三，機(jī)房?jī)?nèi)部屏蔽可采用六面金屬網(wǎng)屏蔽，并做好接地。其四，機(jī)房鐵門(mén)應(yīng)采用無(wú)窗戶鐵門(mén)，并做好接地。其五，機(jī)房窗戶開(kāi)孔應(yīng)采用金屬網(wǎng)格屏蔽，并做好接地。其六，電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)金屬芯線纜宜采用雙層屏蔽電纜，內(nèi)層屏蔽做單點(diǎn)接地，而外層屏蔽可在防雷區(qū)交界處作多點(diǎn)接地，例如微波塔上的照明電纜線、波導(dǎo)管或同軸電纜的屏蔽層均應(yīng)采用雙層屏蔽，并做好接地。其七，機(jī)房設(shè)備接地線嚴(yán)禁與接閃器、鐵塔、防雷引下線直接連接。

　�、薏季�要求。電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)金屬芯線敷設(shè)應(yīng)符合如下要求：其一，雷電防護(hù)等級(jí)為A級(jí)的機(jī)房，其戶外線纜宜敷設(shè)在金屬線槽或金屬管道內(nèi)。其二，線纜路由布線時(shí)，應(yīng)盡量減小由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)路面積。其三，室內(nèi)布線盡量集中在建筑物的幾何中心部位，盡量遠(yuǎn)離大功率設(shè)備/設(shè)施和產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)施。其四，金屬芯電纜空線對(duì)應(yīng)在配線架上做好接地。其五，當(dāng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)采用OPGW光纜布線時(shí)，OPGW引下塔至機(jī)房之間應(yīng)換用非金屬引下光纜。

　�、逽PD的安裝設(shè)計(jì)。電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)設(shè)置的SPD應(yīng)包括強(qiáng)電和弱電兩大部分，其中弱電部分包括信號(hào)線路SPD和天饋線路用SPD。具體設(shè)計(jì)要求如下：

　　其一，通信供電電源用SPD的安裝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：1)不同等級(jí)機(jī)房(A、B、C、D)電源SPD的設(shè)計(jì)安裝位置、性能參數(shù)詳見(jiàn)表1和表2。2)模塊式電源SPD還必須具有遙信、劣化和脫離指示功能;而電源第一級(jí)箱式SPD還應(yīng)具有劣化指示、遙信、過(guò)電流保護(hù)、雷電記數(shù)功能。3)各級(jí)SPD之間能量配合要求應(yīng)滿足GB50057-2010第6.4.5條第3款及GB50343-2012第5.4.3條第6款規(guī)定。4)SPD與被保護(hù)設(shè)備之間的配合應(yīng)符合GB50343-2012第5.4.3條第9、10款的規(guī)定。5)SPD兩端連接導(dǎo)體應(yīng)采用銅材，其最小截面積應(yīng)符合表3的規(guī)定。6)當(dāng)電力通信系統(tǒng)設(shè)有UPS時(shí)，其交流輸入端應(yīng)設(shè)置電源SPD。

　　其二，電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)信號(hào)線路SPD的設(shè)計(jì)安裝應(yīng)滿足：1)信號(hào)SPD安裝位置、試驗(yàn)類型的選擇應(yīng)符合表4的要求。2)信號(hào)SPD的Uc應(yīng)滿足：Uc≥1.2倍線路上最大工作電壓。3)信號(hào)SPD的Up/f應(yīng)滿足：Up/f≤0.8Uw，其中，Uw為被保護(hù)設(shè)備的額定沖擊耐受電壓。4)信號(hào)SPD的接地線應(yīng)采用銅導(dǎo)線，并同時(shí)滿足表4的最小截面要求。5)信號(hào)SPD應(yīng)根據(jù)線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接地形式和特性阻抗等參數(shù)，選擇插損小、分布電容小，并與縱向平衡、近端串?dāng)_和誤碼率指標(biāo)適配的SPD。

　　其三，電力數(shù)字微波通信系統(tǒng)天饋線路應(yīng)設(shè)置SPD進(jìn)行保護(hù)。天饋線路SPD應(yīng)安裝在收/發(fā)通信設(shè)備的射頻出入端口處，其各項(xiàng)性能參數(shù)選擇詳見(jiàn)表5所示。

　　3 在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則

　　電力通信系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，在確認(rèn)所采用的防雷措施符合系統(tǒng)使用要求和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的前提下，還應(yīng)做到投資的經(jīng)濟(jì)合理，即須堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則。

　　電力通信系統(tǒng)所采用的防雷設(shè)施的成本效益可按如下方法確定：

　　設(shè) S――防雷設(shè)施投資后年平均節(jié)省的費(fèi)用;

　　CM――防雷設(shè)施的年平均費(fèi)用;

　　i――利率;

　　b――折舊率;

　　w――維護(hù)費(fèi)率;

　　CP――防雷設(shè)施的總費(fèi)用;

　　CR――在有防雷措施的情況下，剩余損失的總價(jià)值;

　　CZ――全部損失(未安裝防雷設(shè)施)。

　　則S=CZ-(CM+CR)(1)

　　其中CM=CP・(i+b+w)(2)

　　根據(jù)(1)式，可得出如下結(jié)論：

　�、偃鬝>0，則所采取的防雷措施是經(jīng)濟(jì)合理的;

　�、谌�≤0，則所采取的的防雷措施是經(jīng)濟(jì)不合理的。

　　因此，在進(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)時(shí)，所選擇的防雷措施應(yīng)確保S>0，這樣的投資才是經(jīng)濟(jì)合理的。

　　綜上所述，我們?cè)谶M(jìn)行電力通信系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)時(shí)，理清電力通信系統(tǒng)的空間配置及其遭受雷電騷擾的通道和應(yīng)采取的綜合防雷措施，解決系統(tǒng)/設(shè)備耐過(guò)電壓能力低，雷電過(guò)電壓以及LEMP的侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)造成的設(shè)備干擾或永久性損壞，保護(hù)電力通信系統(tǒng)及其設(shè)備。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]GB50057-2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　[2]GB50343-2012，建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　[3]GB50601-2010，建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

　　[4]GB50689-2011，通信局站防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　[5]CECS341：2013，電力通信系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)程[S].
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