浅析变电站通信系统如何防雷

蓝玉群

（江门恩平供电局，广东 江门 529400）

1 、变电站通信系统受雷电危害现状

长期以来，变电站的设备防雷都是以防止雷电浪涌沿输电线路感应引起问题为主，人们普遍认为只要按照国家的建筑物防雷设计规范做好变电站的防雷措施，如安装好变电站的防雷装置（避雷针、引下线、接地装置和均压环等），变电站内外的所有防雷工作就"万事大吉"了。随着各种通信信息系统的广泛使用，雷电的破坏性作用表现的越来越显著，通信系统的防雷变得日益重要。通信技术在迅速发展，新的通信设备层出不穷，使得这些对浪涌较为敏感的电路雷电承受能力进一步下降。当雷电击中变电站的避雷针时，避雷针引下线就承担起了使雷击入侵电流入地释放的作用，在雷击电流快速的由引下线导入大地时，瞬时间内在引下线上自上而下的产生了强力的变化磁场，处在这个强力变化磁场作用范围内的所有用电器、信号、电源及它们的传输线路都因相对地切割了这个强力变化磁场的磁力线而产生出感应高压，进而在与地线的低电位之间产生电压差，从而迅速将用电设备击毁。这使得原先得到避雷针保护的变电站、大楼，今天并不能对建筑物内的人和设备进行有效的保护。雷电和浪涌过电压成为电子时代的一大公害。

2 、变电站通信系统受雷电损坏的原因分析

变电站都有比较完善的防雷系统，因而雷电直击击中控制室内自动化设备的可能性不大。但是，变电站内集中了计算机、GPS对时设备、网络设备等组成的通信系统，内部连接线路纵横交错、非常复杂，当雷击附近大地、架空线路和空中雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，就可能通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，穿过各种接口，以传导、耦合、辐射等形式，侵入通信系统并酿成严重的干扰或事故。变电站通信系统受雷电损坏的原因主要由以下四方面造成：

2.1 电源线引入雷电

雷电引起的瞬时高电压，如果不加遏制，直接由电源线引入通信系统，会影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高而导致工作不正常，严重时甚至会损坏模块，烧坏元器件。

2.2 通信线引入雷电

由雷电引起通信线两端设备之间电位差直接作用于相对脆弱的串行通信口，会损坏自动化系统及与其通信的设备的串行口，严重时会损坏整个功能板。

2.3 二次电缆引入雷电

直接与一次设备相连的二次连接电缆感生的感应过电压作用于自动化设备的各隔离板，击穿隔离板输入隔离器件，造成装置板件损坏。

2.4 接地不规范

由于接地不规范，不同接地点之间遭雷电侵入时易形成较高的电位差，产生的电磁干扰会影响自动化系统的运行，损坏装置模板；同时，雷电引起的地电位升高，亦通过设备的接地线引入自动化系统，此过电压同样会损坏各种功能模板。

3 、变电站通信系统防雷工作原则

变电站通信系统防雷工作是一个多学科的系统工程，防雷工程的系统设计、电涌保器选型、安装、维护对所保护的设备关系重大，对业务正常运行具有非常重要的作用。因此，防雷保护系统设计应具有先进性、可靠性、易维护性和经济合理性。防雷工程设计及防雷器件的选择应遵从以下四个原则：

3.1 安全、可靠性原则

防雷工程的设计应首先考虑的问题就是科学性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的设计中防护产品应是成熟可靠的产品。

变电站远动控制设备及综合自动化设备是电力调度与电网控制的关键设备，对人民生活与生产息息相关，任何时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失,以及相关的社会影响。这就要求系统具有高度的可靠性。如何提高系统可靠性是防雷工程师必须关注的首要问题。因此，防雷产品满足以下要求：

①满足系统正常运行，系统传输无损耗和衰减，不出现"乱套"或"暂乱套"；②满足在规定的技术条件下的防感应雷、防浪涌过电压的冲击，且能自动复位；③防护器件失效或损坏时，产品具有声光报警或遥讯接口、自动脱扣装置；④防护器件失效或损坏时，可在线热维护（热插拔），故障处理无须停机；

3.2 先进性原则

采用当今国内、国际上最先进和成熟的工业设计技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。从国家电力及电力通信发展来看，系统总体设计的先进性原则，主要体现在以下几个方面：

防雷系统的设计考虑电力系统的基础设施及装备特点，对高压输变电网、电力调度控制网和电力通信网开放的体系结构中的强电设备、弱电设备的安全接地系统的兼容性和协调性；防护设计中的梯度性。

3.3 实用性原则

本着安全最大化原则，配置防雷保护系统的投入与安全的期望值成正比，投入所带来的经济效益是显著的，能减少每年的运行维护费用、提高和延长设备工作时间、避免雷电灾害或重大事故造成的重大经济损失，为用户的系统设备增值，有效的保护用户的投资，保证整个系统的正确运行；实用性就是能够最大限度地满足用户的需要，从实际应用的角度来看,这个性能更加重要。

3.4 开放性，可扩充、可维护性原则

防雷保护技术是不断发展变化的，为了保证用户的投资，所选产品必须满足行业的有关技术标准；符合国家或国际有关标准。这样才能对电力网络的未来发展提供保证。

4 、变电站通信系统防雷工作的针对性对策

针对目前电力变电站通信设备多年的运行及在雷电季节性的安全隐患存在的问题、对防雷与防雷电电磁脉冲危害，主要采取"防雷加固、地线优化"对策。

①对通信设备信号传输I/O端口进行加固

②对通信设备电源端口进行加固

③对通信设备的直流接地与变电站接地实施等电位隔离和地线优化等措施

结束语

变电站通信系统防雷工作是一项系统工程。从系统论的角度上讲，系统结构越合理，系统的各个部份（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就越协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。通信系统维护人员应积极落实变电站通信系统的防雷工作，对变电站内通信数据终端设备防感应雷进行综合治理，安装电涌保护器，抑制感应雷和雷电电磁脉冲，最大有效消除的雷电及雷电电磁脉冲的危害隐患，减少由于雷电过电压造成的设备损坏，确保通信系统设备的安全运行。

1.《雷电电磁脉冲的防护通则》IE1312－1∶1995

2.《电磁兼容实验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度》GB/T17626.5-1999

3.《电信交换设备耐过电压和过电流能力》ITU.TS.K20∶1990