電力系統(tǒng)中弱電設(shè)備的防雷分析及設(shè)計

1、<p>　　電力系統(tǒng)中弱電設(shè)備的防雷分析及設(shè)計</p><p>　　摘 要：雷擊嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)中弱電設(shè)備的安全運(yùn)行。介紹了雷電對電力系統(tǒng)弱電系統(tǒng)可能引起的危害，以及弱電系統(tǒng)的一些基本防雷設(shè)計。探討了有效防止弱電設(shè)備雷電損害的具體措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；弱電設(shè)備；防雷保護(hù) </p><p>　　中圖分類號： TU856文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

2、A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　在電力系統(tǒng)中,對于強(qiáng)電設(shè)備的防雷措施比較完善,經(jīng)驗也比較豐富,但是對于弱電設(shè)備的防雷卻顯得很薄弱,每年各種弱電設(shè)備因雷擊而遭受破壞的事例屢見不鮮。近年來,隨著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程的發(fā)展,自動控制系統(tǒng)在電力工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣,弱電系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中的地位越來越重要。實際中,在電力系統(tǒng)中增加自

3、動控制系統(tǒng)的同時,往往對自動控制系統(tǒng)的防雷未加考慮或考慮不夠,一旦有雷電波侵入,設(shè)備損壞是巨大的,有的甚至使整個系統(tǒng)癱瘓,造成無可挽回的損失。因此,有必要對電力系統(tǒng)中的自動測報系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視圖像系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置等弱電設(shè)備進(jìn)行防雷及過電壓保護(hù)技術(shù)改造,有效地降低雷害的損傷程度,保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p>　　1 弱電系統(tǒng)遭受雷擊損害的原因分析 </p&

4、gt;<p>　　接閃器能防止直接雷擊，但不能阻止雷電感應(yīng)過電壓、操作過電壓、零電位漂移過電壓以及因過電壓在泄放電流時在其周圍所產(chǎn)生的很強(qiáng)的感應(yīng)電壓，而這些過電壓卻可以破壞大量電子設(shè)備。據(jù)研究表明，當(dāng)磁場強(qiáng)度Bm≥0.07×10-4 T時，無屏蔽的計算機(jī)會出現(xiàn)誤動作；當(dāng)磁場強(qiáng)度Bm≥2.4×10-4 T時，計算機(jī)原件會發(fā)生永久損壞。因此，有效地防止雷電對弱電系統(tǒng)設(shè)備所產(chǎn)生的危害，是保證弱電系統(tǒng)設(shè)備安全、

5、穩(wěn)定的前提。 </p><p>　　除直擊雷外，雷電作為電磁干擾源，主要以雷電電磁脈沖( Lightning Electromagnetic Pulse，LEMP) 的形式入侵弱電系統(tǒng)，其傳播途徑主要有傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。弱電系統(tǒng)遭受雷擊損壞的原因主要有5 個: ① 直接雷擊； ② 雷電通過各種通信線路( 天饋線、電話線、網(wǎng)絡(luò)線、數(shù)據(jù)專線等) 傳入系統(tǒng)而損壞設(shè)備；③ 雷擊建筑物或鄰近地區(qū)雷電放電，內(nèi)部計算機(jī)系

6、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路由于空間電磁感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓而造成損壞；④ 雷電通過供電線路引入系統(tǒng)電源，導(dǎo)致設(shè)備損壞；⑤ 電位反擊造成設(shè)備損壞?！?】 </p><p>　　2 弱電設(shè)備防浪涌要求 </p><p><b>　　2.1 耐壓要求 </b></p><p>　　當(dāng)瞬間電壓超過電子設(shè)備的絕緣耐壓值時，其安全性能會降低，甚至被毀。因而，電子設(shè)備的瞬間過

7、電壓應(yīng)小于其絕緣耐壓值，正常的工作電壓應(yīng)小于保護(hù)電壓。 </p><p>　　2.2 過電流保護(hù)要求 </p><p>　　電子設(shè)備的過電流能力一般設(shè)計為額定電流的1.5~2倍,以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇電子元器件。如額定電流為0.22 A的計算機(jī)其最大過流能力約為0.45A。當(dāng)電流大于該值時,電子設(shè)備所選用的電子元器件將會燒壞而無法正常工作,因而應(yīng)該保證到達(dá)電子設(shè)備的瞬間過電流小于其額定電流的1.5

8、~2倍。 </p><p>　　2.3 動態(tài)響應(yīng)時間要求 </p><p>　　電子設(shè)備在設(shè)計過程中,已經(jīng)采用了許多保護(hù)器件,如快熔器、壓敏電阻、空氣開關(guān)、繼電保護(hù)器件等。每種保護(hù)器件都有特有的動態(tài)響應(yīng)時間(如空氣開關(guān)、繼電保護(hù)器件其動態(tài)響應(yīng)時間約在200 ms左右),而每種電子設(shè)備也有其保護(hù)響應(yīng)時間,因而流過電子設(shè)備的浪涌的瞬態(tài)時間應(yīng)該大于電子設(shè)備的動態(tài)響應(yīng)時間,避免保護(hù)器件來不及響應(yīng)而

9、使浪涌通過電子設(shè)備。 </p><p>　　2.4 接地保護(hù)及防靜電要求 </p><p>　　電子設(shè)備在安裝時,應(yīng)做到良好接地,否則雷電所產(chǎn)生的浪涌能量不能有效地對地泄放而擊毀元器件。對電子設(shè)備作可靠的接地保護(hù),能使到達(dá)電子設(shè)備外殼的電壓較小,起到安全保護(hù)的作用。但僅作接地保護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須加裝浪涌保護(hù)裝置。因外界侵入的浪涌能量將首先通過電子設(shè)備再對地泄放,這樣流經(jīng)電子設(shè)備的浪涌電

10、流基本不變,其能量有可能很大,電子設(shè)備仍有可能被損壞。因此接地保護(hù)對于電子設(shè)備而言只能是一種輔助性保護(hù)。 直流地的接法通常采用網(wǎng)格地，直流網(wǎng)格地應(yīng)采用銅帶，在活動地板下面按一定密度成交叉網(wǎng)格排列，其交叉點與活動地板支撐的位置要交錯排列，網(wǎng)格地交點處需用錫焊焊接在一起。為了使直流網(wǎng)格地與大地絕緣，在銅帶下應(yīng)墊2～3mm 厚的絕緣橡皮或聚氯乙烯等絕緣物體。接地引下線應(yīng)選用多芯銅電纜。計算機(jī)終端及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點機(jī)柜不宜就地做接地保護(hù)，應(yīng)由系統(tǒng)統(tǒng)一

11、考慮設(shè)計，以防止不同接地系統(tǒng)的電壓差而損壞設(shè)備，以確保整個系統(tǒng)的等電位。靜電防護(hù)也是電力系統(tǒng)安全要求的一個重要環(huán)節(jié)，當(dāng)靜電電壓達(dá)到2KV 時，人就會有受電擊的感覺，靜電電壓積累到一定程度，也會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，通常電力系統(tǒng)內(nèi)絕緣體的靜電電壓不應(yīng)大于1KV，因而電力</p><p>　　3 弱電設(shè)備防浪涌措施 </p><p>　　弱電設(shè)備應(yīng)設(shè)置多級防雷保護(hù)措施，一般為三級配置?！?】由于雷

12、電流主要由首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流組成，因此，雷電過電壓的保護(hù)必須同時考慮到如何抑制( 或分流) 首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流。在采取多級保護(hù)措施的同時，還必須考慮各級之間的能量配合和解耦措施。弱電系統(tǒng)可采用外部防雷和內(nèi)部防雷兩種措施。外部防雷可將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；內(nèi)部防雷可阻塞沿電源或信號線所引入的雷電波。這兩道防線互相配合，缺一不可。 </p><p>　　3.1 外部防雷措施 </p&g

13、t;<p>　　外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防直擊雷，它是防雷技術(shù)革新的主要組成部分，其防雷措施可分接閃器( 避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等金屬接閃器) 、引下線、接地裝置等組成。 </p><p>　　3.2 內(nèi)部防雷措施 </p><p>　　內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要是對建筑物內(nèi)易受過電壓破壞的設(shè)備加裝過壓保護(hù)裝置，在設(shè)備受到過電壓侵襲時，保護(hù)裝置能快速動作泄放能量，從而保護(hù)設(shè)備

14、免受損壞。內(nèi)部防雷分為電源系統(tǒng)防雷和信號系統(tǒng)防雷。 </p><p>　　3.2.1 電源系統(tǒng)防雷措施 </p><p>　　由于雷電產(chǎn)生了強(qiáng)大的過電壓，過電流，無法一次性在瞬間完成泄流和限壓，所以電源系統(tǒng)必須采取多級的防雷保護(hù)，至少必須采取泄流和限壓前后兩級防雷保護(hù)。按照我國現(xiàn)行的計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷技術(shù)要求規(guī)定，電源系統(tǒng)應(yīng)該采取三級雷電防護(hù)，即在建筑物總配電裝置高壓端各相安裝高通容量的防

15、雷裝置，作為第一級保護(hù)，在低壓側(cè)安裝閥門式防雷裝置作為第二級保護(hù)，在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第三級保護(hù)。重要場合宜采取更多級的保護(hù)措施，如在UPS 電源輸出端加裝防雷器，對重要設(shè)備電源輸入端加裝電源終端防雷設(shè)備等等。通過使用多級電源防雷設(shè)施，徹底泄放雷電過電流，限制過電壓，從而盡可能地防止雷電通過電力線路竄入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，損害系統(tǒng)設(shè)備。[3] </p><p>　　3.2.2 信號系統(tǒng)防雷措施 </p

16、><p>　　為了避免因通信電纜引入雷電侵害的可能性，通常采用的技術(shù)是在電纜接入網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備前首先接入信號避雷器(信號SPD)，即在鏈路中串入一個瞬態(tài)過電壓保護(hù)器，它可以防護(hù)電子設(shè)備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導(dǎo)電涌過電壓，阻斷過電壓及雷電波的侵入，盡可能降低雷電對系統(tǒng)設(shè)備的沖擊。由于信號避雷器串接在通信線路中，所以信號避雷器除了滿足防雷性能特征外，還必須滿足信號傳輸帶寬等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求。因而選擇相關(guān)產(chǎn)品時，應(yīng)

17、充分考慮防雷性能指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)帶寬，傳輸損耗，接口類型等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。 </p><p>　　3.3 定期檢測措施 </p><p>　　完善了以上防雷措施，并不代表著整個系統(tǒng)就可以永遠(yuǎn)高枕無憂。定期檢測是防雷系統(tǒng)后期維護(hù)的必要措施，每年至少應(yīng)該在雷雨季節(jié)到來之前，委托當(dāng)?shù)胤览字行膶Ψ览紫到y(tǒng)進(jìn)行一次安全檢測，雷雨季節(jié)其間，應(yīng)該加強(qiáng)外觀巡視，經(jīng)常檢查防雷設(shè)備的性能指示標(biāo)志(多數(shù)防雷產(chǎn)品具有失效報

18、警功能)，及時發(fā)現(xiàn)并更換設(shè)備。 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p><p>　　近些年來，隨著隨著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程的快速發(fā)展,弱電系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中的地位越來越重要。因此，對于弱電設(shè)備的防雷保護(hù)的改造變得越來越有必要。電力系統(tǒng)中防雷保護(hù)是一項綜合性的技術(shù)工作。本文對弱電設(shè)備的雷害情況進(jìn)行了分析，介紹了弱電設(shè)備的防雷保護(hù)措施。 <