電力系統(tǒng)中弱電設備的防雷分析及設計

1、<p>　　電力系統(tǒng)中弱電設備的防雷分析及設計</p><p>　　摘 要：雷擊嚴重威脅著電力系統(tǒng)中弱電設備的安全運行。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)的一些基本防雷設計。探討了有效防止弱電設備雷電損害的具體措施。 </p><p>　　關鍵詞：電力系統(tǒng)；弱電設備；防雷保護 </p><p>　　中圖分類號： TU856文獻標識碼：

2、A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　在電力系統(tǒng)中,對于強電設備的防雷措施比較完善,經驗也比較豐富,但是對于弱電設備的防雷卻顯得很薄弱,每年各種弱電設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)現代化、信息化進程的發(fā)展,自動控制系統(tǒng)在電力工業(yè)中的應用越來越廣,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)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視圖像系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、繼電保護裝置等弱電設備進行防雷及過電壓保護技術改造,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生的很強的感應電壓，而這些過電壓卻可以破壞大量電子設備。據研究表明，當磁場強度Bm≥0.07×10-4 T時，無屏蔽的計算機會出現誤動作；當磁場強度Bm≥2.4×10-4 T時，計算機原件會發(fā)生永久損壞。因此，有效地防止雷電對弱電系統(tǒng)設備所產生的危害，是保證弱電系統(tǒng)設備安全、

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、網絡線、數據專線等) 傳入系統(tǒng)而損壞設備；③ 雷擊建筑物或鄰近地區(qū)雷電放電，內部計算機系

6、統(tǒng)網絡環(huán)路由于空間電磁感應產生瞬態(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，導致設備損壞；⑤ 電位反擊造成設備損壞?！?】 </p><p>　　2 弱電設備防浪涌要求 </p><p><b>　　2.1 耐壓要求 </b></p><p>　　當瞬間電壓超過電子設備的絕緣耐壓值時，其安全性能會降低，甚至被毀。因而，電子設備的瞬間過

7、電壓應小于其絕緣耐壓值，正常的工作電壓應小于保護電壓。 </p><p>　　2.2 過電流保護要求 </p><p>　　電子設備的過電流能力一般設計為額定電流的1.5~2倍,以此為標準選擇電子元器件。如額定電流為0.22 A的計算機其最大過流能力約為0.45A。當電流大于該值時,電子設備所選用的電子元器件將會燒壞而無法正常工作,因而應該保證到達電子設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)響應時間要求 </p><p>　　電子設備在設計過程中,已經采用了許多保護器件,如快熔器、壓敏電阻、空氣開關、繼電保護器件等。每種保護器件都有特有的動態(tài)響應時間(如空氣開關、繼電保護器件其動態(tài)響應時間約在200 ms左右),而每種電子設備也有其保護響應時間,因而流過電子設備的浪涌的瞬態(tài)時間應該大于電子設備的動態(tài)響應時間,避免保護器件來不及響應而

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

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

11、考慮設計，以防止不同接地系統(tǒng)的電壓差而損壞設備，以確保整個系統(tǒng)的等電位。靜電防護也是電力系統(tǒng)安全要求的一個重要環(huán)節(jié)，當靜電電壓達到2KV 時，人就會有受電擊的感覺，靜電電壓積累到一定程度，也會導致設備發(fā)生故障，通常電力系統(tǒng)內絕緣體的靜電電壓不應大于1KV，因而電力</p><p>　　3 弱電設備防浪涌措施 </p><p>　　弱電設備應設置多級防雷保護措施，一般為三級配置。【2】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、避雷網等金屬接閃器) 、引下線、接地裝置等組成。 </p><p>　　3.2 內部防雷措施 </p><p>　　內部防雷系統(tǒng)主要是對建筑物內易受過電壓破壞的設備加裝過壓保護裝置，在設備受到過電壓侵襲時，保護裝置能快速動作泄放能量，從而保護設備

14、免受損壞。內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>　　由于雷電產生了強大的過電壓，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，至少必須采取泄流和限壓前后兩級防雷保護。按照我國現行的計算機信息系統(tǒng)防雷技術要求規(guī)定，電源系統(tǒng)應該采取三級雷電防護，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，在低壓側安裝閥門式防雷裝置作為第二級保護，在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第三級保護。重要場合宜采取更多級的保護措施，如在UPS 電源輸出端加裝防雷器，對重要設備電源輸入端加裝電源終端防雷設備等等。通過使用多級電源防雷設施，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網絡系統(tǒng)，損害系統(tǒng)設備。[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，通常采用的技術是在電纜接入網絡通信設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)過電壓保護器，它可以防護電子設備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導電涌過電壓，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絡性能指標的要求。因而選擇相關產品時，應

17、充分考慮防雷性能指標及網絡帶寬，傳輸損耗，接口類型等網絡性能指標。 </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)就可以永遠高枕無憂。定期檢測是防雷系統(tǒng)后期維護的必要措施，每年至少應該在雷雨季節(jié)到來之前，委托當地防雷中心對防雷系統(tǒng)進行一次安全檢測，雷雨季節(jié)其間，應該加強外觀巡視，經常檢查防雷設備的性能指示標志(多數防雷產品具有失效報

18、警功能)，及時發(fā)現并更換設備。 </p><p><b>　　4 結論 </b></p><p>　　近些年來，隨著隨著電力系統(tǒng)現代化、信息化進程的快速發(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，對于弱電設備的防雷保護的改造變得越來越有必要。電力系統(tǒng)中防雷保護是一項綜合性的技術工作。本文對弱電設備的雷害情況進行了分析，介紹了弱電設備的防雷保護措施。 <