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產(chǎn)品實(shí)拍圖PRODUCT REAL SHOT DISPLAY雷電或過電壓侵入通設(shè)備的途徑
通網(wǎng)近幾年通設(shè)備遭雷擊損壞情況看,通電源、波通設(shè)備收發(fā)機(jī)、通設(shè)備用戶電路或接口電路損壞情況占絕大多數(shù)。統(tǒng)計結(jié)果表明,雷電或過電壓侵入通設(shè)備的途徑不外乎有以下幾種:
1 雷電直擊或在附近閃擊輸配電線路,雷電波沿電力線侵入機(jī)房電源設(shè)備,損壞電源開關(guān)、保險及整流變換模塊、通電源盤等。
2 雷電直擊波天線鐵塔,雷電波沿天饋線迅速侵入通設(shè)備,直接損壞與饋線相連的收發(fā)機(jī)單元部分,造成通中斷。
3 雷電直擊或閃擊在通架空光纜或電纜線路上,在線路上產(chǎn)生的瞬間過電壓,沿光纜或電纜金屬外皮或加強(qiáng)芯迅速向線路兩端擴(kuò)展進(jìn)入機(jī)房,損壞與光纜直接相連的機(jī)盤,或損壞與通電纜直接相連的保安配線架、用戶電路板或接口電路板。
4 雷電直擊鐵塔或變電所內(nèi)避雷針,雷電流通過避雷針引下線流入接地網(wǎng),造成地電位升高。當(dāng)設(shè)備接地不良,接地電阻阻值較大時,會造成電子設(shè)備損壞。
5 當(dāng)變電所發(fā)生線路或母線接地事故時,故障電流對地網(wǎng)放電,巨大的接地電流流入接地網(wǎng),造成地電位短時間迅速升高,也會造成電子設(shè)備損壞。
6 在電力線路下添架的通線路,當(dāng)電力線路瓷瓶絕緣擊穿時,造成電力線對通線路放電,或電力線路搭接在通線路上,致使強(qiáng)電沿光纜金屬加強(qiáng)芯或音頻通電纜侵入機(jī)房,造成通設(shè)備損壞或人員傷害。
通站防雷存在的缺欠
電力通防雷情況,我們對照《電力系統(tǒng)通站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》,逐站逐條進(jìn)行了防雷檢查。檢查結(jié)果表明個別通站還不同程度的存在著缺欠,共性的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面:
1 個別在辦公樓里面的通機(jī)房,大多數(shù)都是由辦公室改造而成的,接地網(wǎng)不規(guī)范,個別接地電阻大于5Ω,無環(huán)形接地母線。設(shè)備接地線線徑細(xì)。
2 交流電源有的裝了過電壓保護(hù)器,有的還沒有,大多數(shù)通站沒有安裝直流電源過電壓保護(hù)器,通設(shè)備電源入口也沒加裝壓敏電阻。
3 個別通電纜線路由于受現(xiàn)場環(huán)境條件限制,直接架空進(jìn)入機(jī)房,沒有進(jìn)行直埋。新型卡接式配線架接線不方便,未將電纜空線對接地。
4 變電所內(nèi)的數(shù)字配線及音頻保安配線架都是后組裝于光端機(jī)的機(jī)框內(nèi),保安配線單元的接地線未接到接地母線上。
5 變電所RTU遠(yuǎn)動裝置大多采用RS232接口與“一點(diǎn)多址”波、光端機(jī)等通設(shè)備相連,經(jīng)常發(fā)生雷雨過后燒壞RS232接口板現(xiàn)象。RTU裝置接地大多數(shù)是直接用螺絲固定在地溝的槽鋼上(槽鋼與地網(wǎng)焊接)接地不良。
通站綜合防雷措施的應(yīng)用
針對上述通站防雷存在的缺欠,近幾年我們依據(jù)通站防雷的一般原理和常用防護(hù)措施,采取綜合性防雷,對通站防雷設(shè)施進(jìn)行了改造和完善。
1 防雷總的原則是:
(1)采用外部保護(hù)將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄放。
(2)采用過電壓保護(hù)器阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、號線引入的過電壓波(內(nèi)部保護(hù))。
(3) 采用過電壓保護(hù)器限制被保護(hù)設(shè)備上的浪涌電壓幅值。
(4)用光電隔離器隔離通與RTU之間的RS232接口,避免接口設(shè)備電氣連接。
2 防雷一般方法和技巧:
(1) 設(shè)置一套良好的建筑物避雷帶、避雷網(wǎng),并與主鋼筋一起接地;
(2)外置設(shè)備(天線等)應(yīng)盡量置于建筑物避雷網(wǎng)的保護(hù)角度范圍內(nèi):
(3)采用共地的接地措施;
(4) 在電源、號或數(shù)據(jù)線各進(jìn)出口安裝性能可靠的專用防雷器;
(5)室內(nèi)的設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離避雷導(dǎo)電體;
(6)室內(nèi)布線,包括各類傳輸線應(yīng)盡量減小洄圈,好能加有屏蔽線并兩端接地。
3 防雷接地系統(tǒng)改造。
(1)對調(diào)度通樓接地網(wǎng)進(jìn)行改造,發(fā)現(xiàn)原接地網(wǎng)因多年失修,有部分接地帶已爛斷。重新在通樓四面分別埋設(shè)4個接地網(wǎng),接地極用50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼,每根長1500mm,垂直砸入1200mm深溝內(nèi),每根接地極相距500mm以上,并且用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接聯(lián)成一個網(wǎng)狀接地裝置。4個接地網(wǎng)分別用一根扁鋼連至通樓各樓層機(jī)房的對稱接地網(wǎng)。改造后接地電阻為0.5Ω,滿足要求。
(2)對各辦公樓里的通機(jī)房接地進(jìn)行改造,延長接地網(wǎng),增加接地極數(shù)或鋪設(shè)兩個以上接地網(wǎng)。使接地電阻降到1Ω以下。
(3)通機(jī)房內(nèi)用40mm×4mm鍍鋅扁鋼鋪成環(huán)形接地母線,四個角與地網(wǎng)相連。機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備外殼、暖氣、電纜走線架等金屬構(gòu)件全部用35mm2銅導(dǎo)線就近與接地網(wǎng)相連。
(4) 變電所內(nèi)通設(shè)備與RTU遠(yuǎn)動裝置外殼均用35mm2多股銅導(dǎo)線就近連接到變電所接地母線的同一點(diǎn),以電位差。
(5)將“一點(diǎn)多址”波饋線金屬外皮的上端、中間及下端分別就近與鐵塔相連,在機(jī)房入口處與接地母線相連。各波塔接地電阻測試符合要求。
(6)對于調(diào)度通樓,由于樓內(nèi)有遠(yuǎn)動、調(diào)度、交換機(jī)、光纖、波、電源等機(jī)房,各機(jī)房間聯(lián)系較多,各種音頻電纜、同軸電纜相互間連接復(fù)雜,一旦某個機(jī)房的電位升高,都會對其它機(jī)房設(shè)備造成威脅。因此,要把這些機(jī)房接地統(tǒng)一接到一個共用接地系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各機(jī)房接地等電位連接。
4 電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)
(1)引入通機(jī)房的電力線采用地下電力電纜,電纜金屬護(hù)套兩端均良好接地。
(2)配電變壓器高壓側(cè)接高壓氧化鋅避雷器,低壓側(cè)接電源防雷器。變壓器機(jī)殼、避雷器地統(tǒng)一接到地網(wǎng)上,并接地良好。
(3)通機(jī)房內(nèi)電源采用多級浪涌保護(hù)措施。交流母線上并接一級380V過電壓保護(hù)器;高頻開關(guān)電源交流入并接一級380V過電壓保護(hù)器;-48V電源入口處接一級壓敏電阻。通設(shè)備電源正極在電源側(cè)和設(shè)備側(cè)分別接到接地母線上。
(4)在變電所內(nèi)的通設(shè)備電源,由于通設(shè)備少,與其它變電所設(shè)備一起安裝于主控室。直流電源取自變電所220V直流操作電源,經(jīng)DC/DC模塊變換成-48V電源供通設(shè)備。因此,在變電所用電柜交流母線上安裝一級380V/100G交流過電壓保護(hù)裝置,做為一級防雷;在高頻開關(guān)電源入線處裝一級交流防過電壓保護(hù)器,在DC/DC模塊48V輸出側(cè)裝一級48V直流浪涌保護(hù);后,在通設(shè)備48V入口裝48V壓敏電阻一只。
(5)機(jī)房內(nèi)所有交、直流配電柜機(jī)殼均做接地保護(hù),交流保護(hù)接地線從接地母線上直接引出,嚴(yán)禁采用中性線作為交流保護(hù)接地線。
5 各種號線的防雷保護(hù)
根據(jù)各通站實(shí)際情況,采用加裝浪涌保護(hù),光電隔離等措施,對進(jìn)出通機(jī)房及通設(shè)備與其它設(shè)備接口的所有號線進(jìn)行保護(hù)。以防止雷擊感應(yīng)電壓或過電壓侵入損壞通設(shè)備。
(1)對個別通站通電纜線路直接架空進(jìn)入機(jī)房的進(jìn)行改造,在線路終端桿將鋼線接地,將通電纜水平直埋l0m以上,進(jìn)入機(jī)房。進(jìn)入機(jī)房的通電纜金屬外皮均良好接地。
(2)普通架空光纜、管道光纜、自承式光纜,均采用非金屬光纜。對于有金屬加強(qiáng)芯或金屬護(hù)套的光纜,進(jìn)入機(jī)房前,在終端桿或終端電纜井改成非金屬光纜過渡進(jìn)入機(jī)房。
(3)所有音頻電纜、線、號線進(jìn)入機(jī)房要首先接入音頻保安器,來抑制電纜線對橫向、縱向過電壓。各配線架保安單元接地端均要良好接地,確保保安器發(fā)揮正常作用。
(4)認(rèn)真落實(shí)進(jìn)入機(jī)房電纜外皮及空線對接地保護(hù)措施。應(yīng)及時做好電纜空線對在配線架上接地工作,以防止引入雷電感應(yīng)電壓在開路導(dǎo)線末端產(chǎn)生反擊,損壞設(shè)備。有條件的配線架可采用短路接地塞,直接插在配線架空線對上,方便、靈活。平時檢修線對變更后,應(yīng)及時檢查空對接地情況。
(5)對于遠(yuǎn)動等其它專業(yè)的號進(jìn)入通設(shè)備前應(yīng)采取隔離措施:經(jīng)調(diào)制解調(diào)器輸出的音頻模擬號,采用音頻變壓器進(jìn)行電氣隔離;用RS232接口的數(shù)據(jù)號,采用光電隔離器進(jìn)行隔離,地電位差可能通過該接口中的共用接地線串入,造成反擊損壞接口電路現(xiàn)象。
另外,從朝陽通設(shè)備接口損壞情況看,RS232接口損壞情況比較多,RS422接口從未損壞過。可見,RS232接口芯片抗干擾能力不如RS422接口芯片。因此,我們將具備條件地方,均已改為RS422通道傳,而不用RS232接口。建議以后新上設(shè)備也盡量不用RS232而改為64K、RS422、或2M接口。
(6)采用RJ45接口的網(wǎng)絡(luò)號,先經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器后再接入通設(shè)備接口。對于電量采集、繼電保護(hù)、綜合自動化、MIS及負(fù)荷控制等專業(yè)采用2Mbit/s接口的號,必須先經(jīng)過2Mbit/s同軸號浪涌保護(hù)器,再接入通傳輸設(shè)備,以防浪涌電壓侵入。有的地方MIS、負(fù)控等機(jī)房與通機(jī)房不在一起,距離較遠(yuǎn),可采用光纖收發(fā)器進(jìn)行光電隔離,一來傳輸距離遠(yuǎn),二來進(jìn)行號隔離,三是光纖傳輸抗干擾、防雷電效果更好。
(7)對于“一點(diǎn)多址”波饋線進(jìn)入機(jī)房后,在饋線入端加裝同軸高頻號避雷保護(hù)器,保護(hù)器外殼要良好接地。保護(hù)器選用要考慮合適的帶寬。
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