通信設備防雷及過電壓問題

發布日期:2020-03-19 作者: 點擊:

由于通信網建設的同時沒有很好地考慮通信設備防雷問題,尤其是大多數設備都安裝在變電所主控室內,每年雷害及過電壓造成通信設備損壞現象時有發生。通信設備防雷及過電壓問題已迫在眉睫。近幾年,電力通信防雷情況進行了調查分析,結合通信網改造,對通信綜合防雷設施進行了完善,并取得了顯著效果。

雷電或過電壓侵入通信設備的途徑


通信網近幾年通信設備遭雷擊損壞情況看,通信電源、微波通信設備收發信機、通信設備用戶電路或接口電路損壞情況占絕大多數。統計結果表明,雷電或過電壓侵入通信設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房電源設備,損壞電源開關、保險及整流變換模塊、通信電源盤等。

2 雷電直擊微波天線鐵塔,雷電波沿天饋線迅速侵入通信設備,直接損壞與饋線相連的收發信機單元部分,造成通信中斷。

3 雷電直擊或閃擊在通信架空光纜或電纜線路上,在線路上產生的瞬間過電壓,沿光纜或電纜金屬外皮或加強芯迅速向線路兩端擴展進入機房,損壞與光纜直接相連的機盤,或損壞與通信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避雷針,雷電流通過避雷針引下線流入接地網,造成地電位升高。當設備接地不良,接地電阻阻值較大時,會造成微電子設備損壞。

5 當變電所發生線路或母線接地事故時,故障電流對地網放電,巨大的接地電流流入接地網,造成地電位短時間迅速升高,也會造成微電子設備損壞。

6 在電力線路下添架的通信線路,當電力線路瓷瓶絕緣擊穿時,造成電力線對通信線路放電,或電力線路搭接在通信線路上,致使強電沿光纜金屬加強芯或音頻通信電纜侵入機房,造成通信設備損壞或人員傷害。


電力通信防雷情況,我們對照《電力系統通信站防雷運行管理規程》,逐站逐條進行了防雷檢查。檢查結果表明個別通信站還不同程度的存在著缺欠,共性的問題主要表現在以下幾方面:

1 個別在辦公樓里面的通信機房,大多數都是由辦公室改造而成的,接地網不規范,個別接地電阻大于5Ω,無環形接地母線。設備接地線線徑細。

2 交流電源有的裝了過電壓保護器,有的還沒有,大多數通信站沒有安裝直流電源過電壓保護器,通信設備電源入口也沒加裝壓敏電阻。

3 個別通信電纜線路由于受現場環境條件限制,直接架空進入機房,沒有進行直埋。新型卡接式配線架接線不方便,未將電纜空線對接地。

4 變電所內的數字配線及音頻保安配線架都是后組裝于光端機的機框內,保安配線單元的接地線未接到接地母線上。

5 變電所RTU遠動裝置大多采用RS232接口與“一點多址”微波、光端機等通信設備相連,經常發生雷雨過后燒壞RS232接口板現象。RTU裝置接地大多數是直接用螺絲固定在地溝的槽鋼上(槽鋼與地網焊接)接地不良。


通信站綜合防雷措施的應用


針對上述通信站防雷存在的缺欠,近幾年我們依據通信站防雷的一般原理和常用防護措施,采取綜合性防雷,對通信站防雷設施進行了改造和完善。

1 防雷總的原則是:

(1)采用外部保護將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄放。

(2)采用過電壓保護器阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的過電壓波(內部保護)。

(3) 采用過電壓保護器限制被保護設備上的浪涌電壓幅值。

(4)用光電隔離器隔離通信與RTU之間的RS232接口,避免接口設備電氣連接。


2 防雷一般方法和技巧:

(1) 設置一套良好的建筑物避雷帶、避雷網,并與主鋼筋一起接地;

(2)外置設備(天線等)應盡量置于建筑物避雷網的保護角度范圍內:

(3)采用共地的接地措施;

(4) 在電源、信號或數據線各進出口安裝性能可靠的專用防雷器;

(5)室內的設備應盡量遠離避雷導電體;

(6)室內布線,包括各類傳輸線應盡量減小洄圈,最好能加有屏蔽線并兩端接地。


3 防雷接地系統改造。

(1)對調度通信樓接地網進行改造,發現原接地網因多年失修,有部分接地帶已爛斷。重新在通信樓四面分別埋設4個接地網,接地極用50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼,每根長1500mm,垂直砸入1200mm深溝內,每根接地極相距500mm以上,并且用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接聯成一個網狀接地裝置。4個接地網分別用一根扁鋼連至通信樓各樓層機房的對稱接地網。改造后接地電阻為0.5Ω,滿足要求。

(2)對各辦公樓里的通信機房接地進行改造,延長接地網,增加接地極數或鋪設兩個以上接地網。使接地電阻降到1Ω以下。

(3)通信機房內用40mm×4mm鍍鋅扁鋼鋪成環形接地母線,四個角與地網相連。機房內所有設備外殼、暖氣、電纜走線架等金屬構件全部用35mm2銅導線就近與接地網相連。

(4) 變電所內通信設備與RTU遠動裝置外殼均用35mm2多股銅導線就近連接到變電所接地母線的同一點,以消除電位差。

(5)將“一點多址”微波饋線金屬外皮的上端、中間及下端分別就近與鐵塔相連,在機房入口處與接地母線相連。各微波塔接地電阻測試符合要求。

(6)對于調度通信樓,由于樓內有遠動、調度、交換機、光纖、微波、電源等機房,各機房間聯系較多,各種音頻電纜、同軸電纜相互間連接復雜,一旦某個機房的電位升高,都會對其它機房設備造成威脅。因此,要把這些機房接地統一接到一個共用接地系統,實現各機房接地等電位連接。


4 電源系統的防雷保護

(1)引入通信機房的電力線采用地下電力電纜,電纜金屬護套兩端均良好接地。

(2)配電變壓器高壓側接高壓氧化鋅避雷器,低壓側接電源防雷器。變壓器機殼、避雷器地統一接到地網上,并接地良好。

(3)通信機房內電源采用多級浪涌保護措施。交流母線上并接一級380V過電壓保護器;高頻開關電源交流入并接一級380V過電壓保護器;-48V電源入口處接一級壓敏電阻。通信設備電源正極在電源側和設備側分別接到接地母線上。

(4)在變電所內的通信設備電源,由于通信設備少,與其它變電所設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DC/DC模塊變換成-48V電源供通信設備。因此,在變電所用電柜交流母線上安裝一級380V/100G交流過電壓保護裝置,做為一級防雷;在高頻開關電源入線處裝一級交流防過電壓保護器,在DC/DC模塊48V輸出側裝一級48V直流浪涌保護;最后,在通信設備48V入口裝48V壓敏電阻一只。

(5)機房內所有交、直流配電柜機殼均做接地保護,交流保護接地線從接地母線上直接引出,嚴禁采用中性線作為交流保護接地線。


5 各種信號線的防雷保護

根據各通信站實際情況,采用加裝浪涌保護,光電隔離等措施,對進出通信機房及通信設備與其它設備接口的所有信號線進行保護。以防止雷擊感應電壓或過電壓侵入損壞通信設備。

(1)對個別通信站通信電纜線路直接架空進入機房的進行改造,在線路終端桿將鋼線接地,將通信電纜水平直埋l0m以上,進入機房。進入機房的通信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。對于有金屬加強芯或金屬護套的光纜,進入機房前,在終端桿或終端電纜井改成非金屬光纜過渡進入機房。

(3)所有音頻電纜、電話線、信號線進入機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,確保保安器發揮正常作用。

(4)認真落實進入機房電纜外皮及空線對接地保護措施。應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電壓在開路導線末端產生反擊,損壞設備。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,應及時檢查空對接地情況。

(5)對于遠動等其它專業的信號進入通信設備前應采取隔離措施:經調制解調器輸出的音頻模擬信號,采用音頻變壓器進行電氣隔離;用RS232接口的數據信號,采用光電隔離器進行隔離,消除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象。

另外,從朝陽通信設備接口損壞情況看,RS232接口損壞情況比較多,RS422接口從未損壞過??梢?,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。建議以后新上設備也盡量不用RS232而改為64K、RS422、或2M接口。

(6)采用RJ45接口的網絡信號,先經過網絡浪涌保護器后再接入通信設備接口。對于電量采集、繼電保護、綜合自動化、MIS及負荷控制等專業采用2Mbit/s接口的信號,必須先經過2Mbit/s同軸信號浪涌保護器,再接入通信傳輸設備,以防浪涌電壓侵入。有的地方MIS、負控等機房與通信機房不在一起,距離較遠,可采用光纖收發器進行光電隔離,一來傳輸距離遠,二來進行信號隔離,三是光纖傳輸抗干擾、防雷電效果更好。

(7)對于“一點多址”微波饋線進入機房后,在饋線入端加裝同軸高頻信號避雷保護器,保護器外殼要良好接地。保護器選用要考慮合適的帶寬。

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