浅析电力通信自动化系统的防雷和接地保护

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布市商都供电分公司 马建伟

夏季是雷电多发的季节，很多建筑物、尤其是在空旷地带的突出物都非常容易被击中，从而造成事故。根据现有的经验和具体的研究情况来看，雷电实际上可以分为直击雷、感应雷和球形类三种。比较容易造成显著伤害的雷电是直击雷和感应雷。

对于直击型的雷电来说，其本身所拥有的破坏能力是非常巨大的。雷电在严重的情况下，甚至可以使整个电力通信自动化系统出现损毁和瘫痪，每一个子系统都没有办法稳定的运行，甚至还有可能会对相关工作人员、负责人员、维修人员造成比较严重的人身伤害。总体来说，雷电带来的不仅仅是经济损失，还有可能是人员的伤亡这样不可估量的代价。作为建筑物，只要能够有效的设置防雷措施，那么这些建筑物受到雷电影响的可能性就会大幅度的降低。

而对于感应雷来说，它其实也可以对电力系统造成非常严重的影响，感应雷会在导体中传播，从而对电力系统中的装置造成损伤。并且这一种雷电是并不容易被发现的，但是它的破坏却非常的显著和明确，带来的损毁也可能是毁灭性的。感应雷非常容易造成通信口损伤，或者使得整流模块被进一步破坏，这种形式的雷电会对整个通信系统的核心设备与部件产生非常明显的威胁[1]。

1 受到雷击容易出现损伤的结构和部位

电源对于整个电力通信自动化系统来说实际上的重要作用，它的主要作用就是为整个系统的运行提供基础能源，如果说电源被损毁，那就没有办法完成相应的能源供给，电力供应如果消失，整个系统的运转必然会出现停止的现象，因此必须要考虑完成对电源的防雷工作。

举例来说，变压器的损坏就是会使得整个电源的供电系统造成严重的损伤；如果感应雷能够进入到控制中心，对电流的控制情况进行比较严重的干扰与破坏，那么就会使供电系统的运行出现相应的故障，也没有办法完成供电任务与工作；如果雷电通过的是各类自动化设备，那么也对电源供电造成比较严重的影响。

整个工程体系本身是非常复杂的，需要各电子设备和部件进行彼此配合工作，接地这一工作本身是有着非常突出的意义的。通过接地工作的顺利完成，可以非常良好的促进整个设备运转效果的大踏步增加与提升，使得整个电子通信的抗干扰能力得到非常良好的改善和巩固。

接地本身是一种非常良好的途径，可以降低阻抗，地线是一种非常良好的低阻抗路径，如果受到干扰没有完成接地，那么相应的设备产品非常容易发生漏电事故，也没有办法高效稳定的正常运转。也就是说，接地工作对于整个电子通信工程来说是非常重要和核心的内容之一，必须要通过各个手段进行全方面的处理与增强。

如果说能够将设备抗干扰接地措施进行较为广泛和良好的应用，那么就可以更好地促进整个系统的稳定运转，作为一种非常良好的保护活动，有着极大的积极效应，如果说能够对各个注意事项进行充分的分析，对于现有的执行原则和设备技术进行切实的遵守，不出现疏漏就可以较为良好的完成接地任务和工作。在具体的工作中必须要注意到，地陷本身是有非常多的种类的，其本身的特点也是大有区别的，必须要结合现有建筑的实际情况进行分析，要按照需求选定适当的底线，不可以违背基础的使用规律。还有就是要想使具体工作过程中能够拥有较好的抗干扰能力，必须要加强测量设备的技术安装情况，确保能够对设备整体的抗干扰能力进行全面细致的分析与测试，使得能够更好、更全面地了解设备的运行状况。

2 防雷措施

2.1 防雷接地与接地网

防雷接地与接地网的主要工作就是防止雷击破坏系统。

防雷接地。高阻值电阻是非常重要的零部件之一，如果受到雷击，那么可以通过相应的设备将其倒入高阻值电阻，从而有效地阻隔过闸电流，防止他们对整个系统造成损伤与破坏，如果出现了故障或者系统承载的电压超出标准，也会造成伤害，可以控制在一定的范围之内，为检修人员争取时间，也便于日后检修工作的开展[2]。

接地网。通常来说都会建立在整个建筑结构之上，它需要与建筑物形成一个完整的联合接地网，如果受到雷电的问题影响，可以借助这一设施转化电流电压，从而确保整个系统中的工作结构，各个设备都在安全稳定的运行。

防雷接地与接地网设置条件。在完成接地网建设的过程中需要格外注意的是，如果说建筑结构中存在着各类金属设备结构和框架，还有电源线，那么这些结构都必须要能够保证与接地线是相连的；其次，避雷针、避雷带的设置必须要保证能够控制在联合接地网内，对于暴露在外的焊点一定要做好防腐处理，从而保证这些设施的使用能够达到预期使用的寿命，使得整个接地网系统的运行稳定性得到一个显著的提升与增长。

2.2 电磁屏蔽

根据现有的数据其实可以知道，直击雷在一瞬间产生的电压实际上可以达到数万伏，而电流也是非常巨大的。通常来说，这些非常巨大的电流会被建筑物结构或者设备上本身拥有的接闪器引入大地，常见的接闪器包括接闪杆或避雷网接闪等，也就是说，在这个时候对通信系统造成严重影响的并不是大体量的电流或电压，而是在这一过程中产生的电磁脉冲干扰，而可以作为干扰源的闪电电流和磁场实际上是无处不在的，可以直接入侵导线、管道仪表等众多导体内部，使得线路板被烧毁，尤其对于智能化仪表，最容易造成的就是存储器中出现非常大量的数据丢失问题与现象。

通过电磁屏蔽，可以使得电磁干扰在非常大的程度上出现降低，也是防雷的基本措施，通过电磁屏蔽可以减少交变电磁场对各类设备和整个系统的渗透与损伤，并且还可以在一定程度上减小各仪表和设备外部接线上的电压大小。

通常来说，可以考虑采用屏蔽双绞线作为信号电缆，这种屏蔽电缆是需要接地的，通常来说会只选取一端接地、而另一端进行悬空的处理，采用相应的钢管进行保护，防止其暴露在自然条件的室外环境中，同样，这种电缆的设置也是有相关技术规范可以遵循的，一般来说钢制的保护管是需要进行埋地敷设的，这样可以使屏蔽效果得到最大化；其次，还可以借助本身的结构完成相应的法拉第笼，建筑物内部的钢筋金属门或墙壁等结构形成一个法拉第笼，做到对建筑物结构内部的各设备和线路进行保护。

2.3 等电位接地

建筑物的防雷实际上是有非常严格的规定的，有着相关的标准可以参考和遵循，具体的覆盖情况需要按照建筑物本身的面积设备情况而定，通过构建一个覆盖面积足够大的公共接地网，将各个设备、管道、传感器等都完成相应的接地工作，使得不同的设备和建筑结构与公共接地网进行连接，通过这样来实现等电位接地工作，这样也基本可以防止雷电的侵害问题。

2.4 电涌保护器选择

不管是屏蔽还是接地来说，其实都没有办法做到天衣无缝的电源，通常还是需要从外部进行接入，并且没有办法取消架空线，通过电涌保护器就可以更好的对整个系统进行后续的防雷和保护工作，首先，需要完成的工作就是选型，这个工作需要根据设备本身的实际特点来完成。需要格外注意的就是，电压电流是否能够良好的与系统回路进行匹配。

一般来说，电涌保护器实际的最大操作电压需要比回路的最大正常工作电压略大，电流也一样，只有这样这一设备才可以以在整个系统中正常的开展相应的工作。同时，需要格外注意这一设备本身的安全性能是达标的，在出厂后必须要通过认证工作，其线路电阻值必须达标，做到足够的小以确保不影响其他设备稳定工作。同时，这一设备的响应时间也必须足够短，以应对突发状况的变化。

2.5 降低地线阻抗

通过降低地线本身的阻抗，其实也可以对整个设备的抗干扰能力和防雷性能进行一个较为显著的提升。通过对接地环路的减少，可以降低地线本身的阻抗性。具体分析可以知道，采用多点接地这一工作本身就可以使得地线的阻抗性得到非常良好的下降，但是却有可能会形成一定的接地环路，在这样的情况下电路元器件十分容易与接地平面产生电容，在这样大大小小不同的电容分布与影响下，如果有电流经过，就不可避免的形成一定的回流，这样就会对设备的正常运转造成一定程度上面的干扰。同时，如果电流会经过地线，那么也会产生相应的电压。

除此之外，如果本身交流电磁场的强度非常高，还会对原有的接地环路结构造成破坏与干扰，还会使得磁场增强，从而造成回路面积增加，影响通讯设备的正常运转与工作。因此，选用适当的接地环路数量是非常关键与重要的，在一定程度上的增加可以使得阻抗降低，但是如果接地环路数量过多，会使得整个防雷效果出现非常显著的下降，同时，选用适当的接地点、进行足够合理的接地环路设计，并且将电路信号源与放大器相连接，这些方法都可以使得接地环路干扰出现下降的现象。

3 防雷技术与应用

3.1 微波铁塔及馈线技术

微波铁塔及馈线这一技术和方法实际上还是要将雷电产生的大量电流引到接地线上。在目前的情况下，有非常多的大型电力系统会选择去设置微波铁塔，在这个过程中需要格外注意的就是，必须要使得微波天线能够处在铁塔避雷针的保护范围之内，这样才可以将电力系统遭受到的雷击良好的引流到接地线上。同时还可以考虑采取足够先进的馈线技术，完成相应的天线设置，再将微波铁塔上的天线与接地线进行相连，从而完成后续的防雷任务与工作。

3.2 通信光缆电缆技术的应用

对于电力通信自动化系统来说，需要格外注意的就是气候情况。尤其是近年来，由于雷击造成的电力系统故障和破坏事故是非常众多的，同时累积造成的事故也是非常严重的，它会使得整个通信系统中的电缆被严重的破坏，造成的经济损失非常巨大，那么可以考虑借助光缆技术解决这一难题。

作为一种电力工程材料，光缆本身就拥有着十分良好的防雷性能与工作效果，并且其信号传输速率也非常好。可以考虑采用光缆接线技术来完成防雷设施的具体现场施工与安装，由光缆组成的防雷设施本身拥有十分良好的综合性能，最为常见的两种方式。

首先，通常来说采取金属材质的光缆接头与地线相连，但是这种结构实际上是有可能会出现一些断裂现象与问题的，比较容易受到周围环境的变化与影响。因此，要想保证光接线的稳定与良好，必须设置屏蔽装置。

其次，还可以将光缆的接头直接与设备的金属构件进行连接，这样也可以更好的完成防雷工作，还便于检测设备对其余设备具体运行情况进行实时监控。这是由于光缆本身的控制系统就可以对整个线路完成一定的监控工作，如果说在现场工作过程中由于意外发生造成了一些不可避免的问题，那么工作人员也可以非常及时的借助已经传输过来的各种信息和数据，对故障的源头进行具体定位。

4 结语

根据文中的内容已经可以非常清晰的认识到，电力通信自动化系统和设备要想能够持续安全稳定的运行，必须要注重并认真完成相应的接地工作，对于防雷相关的工作，一定要提起足够高的重视程度，才可以确保电力通信工程中的各类设备实际性能可以得到应用与发挥，对于实际运行质量可以得到较大程度的提升。根据近年来的事故情况，其实可以知道雷电是对相关设备和电力系统造成重要危害的极端天气之一，必须要得到充分的认识与分析，对于防雷设施必须要持续不断的建设与完善。