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弱电及信息系统防雷工程

      雷击严重威胁着电力系统中弱电设备的安全运行。近年来, 随着电子信息技术的快速发展, 自动控制系统在电力工业中的应用越来越广。电力工业在受益于自动控制系统带来的极大方便的同时, 也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。我们对电力系统微机保护、综合白动化系统、调度自动化系统的雷害事故进行了大量的分析和研究,找出了目前在弱电系统防雷上存在的问题和不足;通过研究制定了弱电系统的有效的防雷保护措施和配置方案,如雷电对弱电系统侵入方式、等电位联接及正确的实施方式;弱电系统三级防雷保护配合原则及防雷器件应满足的要求等,并在一些发电厂和变电的进行了改造,取得了很好的防雷效果。

       本m8体育主要针对供电网络弱电设备的防雷措施进行研究, 主要研究内容是:
     (1)      对雷电浪涌及地电位差的防护提出解决措施。
     (2)      提出弱电设备供电电源线路的雷击电涌过电压防护措施。
     (3)      提出弱电设备各通信( 信号) 端口的雷击电涌防护措施。
     (4)      提出加强对弱电设备内部防护的措施。
     (5)      研究对弱电设备的多级分类保护原则:根据弱电设备的不同功能及            不同受保护程度和所属保护层确定防护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路作多级保护。
雷击损害电力系统弱电设备的主要原因是:一次设备发生雷击后, 在弱电设备造成的浪涌超过了设备承受的能力。浪涌的主要形式是电源浪涌、信号浪涌。这种浪涌在新建或扩建设备时往往不被重视。在多年的实践中, 人们对直击雷、感应雷、球形雷的认识比较高、防护措施也相对完善, 但对雷电浪涌的防护意识不强, 防护措施相对比较薄弱。
雷电形式及雷电对弱电设备造成损害的情况主要有以下几种:
    (1) 直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上, 因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。
    (2) 感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时, 在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线所感应的雷电过电压。当其侵入设备后, 使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷严重, 但其发生的几率比直击雷高得多。
    (3) 雷电浪涌是近年来由于电子技术的不断使用而引起人们重视的一种雷电危害形式。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的, 而是由于雷击发生时在电源和通信线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化 , 从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降, 对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降;另一方面由于信号来源路径增多, 系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备。这样的浪涌电压完全有可能一次性地将电子设备损坏。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。
        弱电设备的防雷措施按照防护范围可分为两类:外部防护和内部防护。
外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护, 可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施。这种防护措施人们比较重视,相对来说比较完善。
        目前弱电设备的外部防护措施主要有:
      (1) 使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引入大地。
      (2) 在将雷电流引入大地的时候尽量将雷电流分流, 避免造成过电压危害设备。
      (3) 利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼, 起到一定的屏蔽作用, 如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控等小功率信号电路的电器, 则需要加装专门的屏蔽网。
      (4) 建筑物各点的电位均衡, 避免由于电位差危害设备。
      (5) 保证建筑物有良好的接地, 避免雷击建筑物时地电位抬高而损坏设备。
        内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压) 的防护, 可采用等电位联接、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施。这些措施相对来说比较新,也不够完善。
由于对弱电设备的雷电浪涌防护重视不够, 发生雷电浪涌损坏设备的故障。所以在完善弱电设备外部防护的同时, 要加强弱电设备的内部防护,主要措施有:
     (1) 完善弱电外部雷电防护, 将绝大部分雷电流直接引入地下泄散。
     (2) 阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。
     (3) 限制钳位被保护设备上浪涌过电压过电流幅值在设备上可承受的范围。
随着电脑通信设备的大规模使用, 雷电以及操作过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求。可根据弱电设备的不同功能及不同受保护程度和所属保护层确定防护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路作多级保护。
    (1) 电源部分防护
      弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。对380V 低压线路进行过电压保护, 按国家规范应有三部分: 在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端对地加避雷器或保护器, 作一级保护。在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器或保护器, 作二级保护。在所有重要的、精密的设备以及UPS 的前端对地加装避雷器或保护器, 作为三级保护。目的是用分流(限幅) 技术, 即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲) 能量分流泄入大地, 达到保护的目的, 所以, 分流(限幅) 技术中采用的防护器品质、性能的好坏是网络防护的关键, 因此, 选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。
     (2) 信号部分保护
      对于信息系统, 应分为粗保护和精细保护。粗保护量级跟据所属保护区的级别确定, 精细保护根据电子设备的敏感度来确定。
     (3) 接地处理
       要求有一个良好的接地系统, 因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地, 从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好, 不但会引起设备故障, 烧坏元器件, 甚至还将危害工作人员的生命安全。另外防干扰的屏蔽问题、防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。
       综上所述,电力系统中弱电设备的防雷是一项综合性的技术工作,人们通过多年来的探索,已经提出了各种各样的弱电设备的防雷措施,但到现在为止仍然没有一套很完善的电力系统弱电设备的防雷技术体系。本m8体育就是研究完善弱电设备的防雷措施。