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雷电或过电压侵入通设备的途径
通网近几年通设备遭雷击损坏情况看，通电源、波通设备收发机、通设备用户电路或接口电路损坏情况占绝大多数。统计结果表明，雷电或过电压侵入通设备的途径不外乎有以下几种：
1 雷电直击或在附近闪击输配电线路，雷电波沿电力线侵入机房电源设备，损坏电源开关、保险及整流变换模块、通电源盘等。
2 雷电直击波天线铁塔，雷电波沿天馈线迅速侵入通设备，直接损坏与馈线相连的收发机单元部分，造成通中断。
3 雷电直击或闪击在通架空光缆或电缆线路上，在线路上产生的瞬间过电压，沿光缆或电缆金属外皮或加强芯迅速向线路两端扩展进入机房，损坏与光缆直接相连的机盘，或损坏与通电缆直接相连的保安配线架、用户电路板或接口电路板。
4 雷电直击铁塔或变电所内避雷针，雷电流通过避雷针引下线流入接地网，造成地电位升高。当设备接地不良，接地电阻阻值较大时，会造成电子设备损坏。
5 当变电所发生线路或母线接地事故时，故障电流对地网放电，巨大的接地电流流入接地网，造成地电位短时间迅速升高，也会造成电子设备损坏。
6 在电力线路下添架的通线路，当电力线路瓷瓶绝缘击穿时，造成电力线对通线路放电，或电力线路搭接在通线路上，致使强电沿光缆金属加强芯或音频通电缆侵入机房，造成通设备损坏或人员伤害。
通站防雷存在的缺欠
电力通防雷情况，我们对照《电力系统通站防雷运行管理规程》，逐站逐条进行了防雷检查。检查结果表明个别通站还不同程度的存在着缺欠，共性的问题主要表现在以下几方面：
1 个别在办公楼里面的通机房，大多数都是由办公室改造而成的，接地网不规范，个别接地电阻大于5Ω，无环形接地母线。设备接地线线径细。
2 交流电源有的装了过电压保护器，有的还没有，大多数通站没有安装直流电源过电压保护器，通设备电源入口也没加装压敏电阻。
3 个别通电缆线路由于受现场环境条件限制，直接架空进入机房，没有进行直埋。新型卡接式配线架接线不方便，未将电缆空线对接地。
4 变电所内的数字配线及音频保安配线架都是后组装于光端机的机框内，保安配线单元的接地线未接到接地母线上。
5 变电所RTU远动装置大多采用RS232接口与“一点多址”波、光端机等通设备相连，经常发生雷雨过后烧坏RS232接口板现象。RTU装置接地大多数是直接用螺丝固定在地沟的槽钢上（槽钢与地网焊接）接地不良。
通站综合防雷措施的应用
针对上述通站防雷存在的缺欠，近几年我们依据通站防雷的一般原理和常用防护措施，采取综合性防雷，对通站防雷设施进行了改造和完善。
1 防雷总的原则是：
（1）采用外部保护将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄放。
（2）采用过电压保护器阻塞沿电源线或数据线、号线引入的过电压波（内部保护）。
（3） 采用过电压保护器限制被保护设备上的浪涌电压幅值。
（4）用光电隔离器隔离通与RTU之间的RS232接口，避免接口设备电气连接。
2 防雷一般方法和技巧：
（1） 设置一套良好的建筑物避雷带、避雷网，并与主钢筋一起接地；
（2）外置设备（天线等）应尽量置于建筑物避雷网的保护角度范围内：
（3）采用共地的接地措施；
（4） 在电源、号或数据线各进出口安装性能可靠的专用防雷器；
（5）室内的设备应尽量远离避雷导电体；
（6）室内布线，包括各类传输线应尽量减小洄圈，好能加有屏蔽线并两端接地。
3 防雷接地系统改造。
（1）对调度通楼接地网进行改造，发现原接地网因多年失修，有部分接地带已烂断。重新在通楼四面分别埋设4个接地网，接地极用50mm×50mm×5mm镀锌角钢，每根长1500mm，垂直砸入1200mm深沟内，每根接地极相距500mm以上，并且用40mm×4mm镀锌扁钢焊接联成一个网状接地装置。4个接地网分别用一根扁钢连至通楼各楼层机房的对称接地网。改造后接地电阻为0.5Ω，满足要求。
（2）对各办公楼里的通机房接地进行改造，延长接地网，增加接地极数或铺设两个以上接地网。使接地电阻降到1Ω以下。
（3）通机房内用40mm×4mm镀锌扁钢铺成环形接地母线，四个角与地网相连。机房内所有设备外壳、暖气、电缆走线架等金属构件全部用35mm2铜导线就近与接地网相连。
（4） 变电所内通设备与RTU远动装置外壳均用35mm2多股铜导线就近连接到变电所接地母线的同一点，以电位差。
（5）将“一点多址”波馈线金属外皮的上端、中间及下端分别就近与铁塔相连，在机房入口处与接地母线相连。各波塔接地电阻测试符合要求。
（6）对于调度通楼，由于楼内有远动、调度、交换机、光纤、波、电源等机房，各机房间联系较多，各种音频电缆、同轴电缆相互间连接复杂，一旦某个机房的电位升高，都会对其它机房设备造成威胁。因此，要把这些机房接地统一接到一个共用接地系统，实现各机房接地等电位连接。
4 电源系统的防雷保护
（1）引入通机房的电力线采用地下电力电缆，电缆金属护套两端均良好接地。
（2）配电变压器高压侧接高压氧化锌避雷器，低压侧接电源防雷器。变压器机壳、避雷器地统一接到地网上，并接地良好。
（3）通机房内电源采用多级浪涌保护措施。交流母线上并接一级380V过电压保护器；高频开关电源交流入并接一级380V过电压保护器；－48V电源入口处接一级压敏电阻。通设备电源正极在电源侧和设备侧分别接到接地母线上。
（4）在变电所内的通设备电源，由于通设备少，与其它变电所设备一起安装于主控室。直流电源取自变电所220V直流操作电源，经DC/DC模块变换成-48V电源供通设备。因此，在变电所用电柜交流母线上安装一级380V/100G交流过电压保护装置，做为一级防雷；在高频开关电源入线处装一级交流防过电压保护器，在DC/DC模块48V输出侧装一级48V直流浪涌保护；后，在通设备48V入口装48V压敏电阻一只。
（5）机房内所有交、直流配电柜机壳均做接地保护，交流保护接地线从接地母线上直接引出，严禁采用中性线作为交流保护接地线。
5 各种号线的防雷保护
根据各通站实际情况，采用加装浪涌保护，光电隔离等措施，对进出通机房及通设备与其它设备接口的所有号线进行保护。以防止雷击感应电压或过电压侵入损坏通设备。
（1）对个别通站通电缆线路直接架空进入机房的进行改造，在线路终端杆将钢线接地，将通电缆水平直埋l0m以上，进入机房。进入机房的通电缆金属外皮均良好接地。
（2）普通架空光缆、管道光缆、自承式光缆，均采用非金属光缆。对于有金属加强芯或金属护套的光缆，进入机房前，在终端杆或终端电缆井改成非金属光缆过渡进入机房。
（3）所有音频电缆、线、号线进入机房要首先接入音频保安器，来抑制电缆线对横向、纵向过电压。各配线架保安单元接地端均要良好接地，确保保安器发挥正常作用。
（4）认真落实进入机房电缆外皮及空线对接地保护措施。应及时做好电缆空线对在配线架上接地工作，以防止引入雷电感应电压在开路导线末端产生反击，损坏设备。有条件的配线架可采用短路接地塞，直接插在配线架空线对上，方便、灵活。平时检修线对变更后，应及时检查空对接地情况。
（5）对于远动等其它专业的号进入通设备前应采取隔离措施：经调制解调器输出的音频模拟号，采用音频变压器进行电气隔离；用RS232接口的数据号，采用光电隔离器进行隔离，地电位差可能通过该接口中的共用接地线串入，造成反击损坏接口电路现象。
另外，从朝阳通设备接口损坏情况看，RS232接口损坏情况比较多，RS422接口从未损坏过。可见，RS232接口芯片抗干扰能力不如RS422接口芯片。因此，我们将具备条件地方，均已改为RS422通道传，而不用RS232接口。建议以后新上设备也尽量不用RS232而改为64K、RS422、或2M接口。
（6）采用RJ45接口的网络号，先经过网络浪涌保护器后再接入通设备接口。对于电量采集、继电保护、综合自动化、MIS及负荷控制等专业采用2Mbit/s接口的号，必须先经过2Mbit/s同轴号浪涌保护器，再接入通传输设备，以防浪涌电压侵入。有的地方MIS、负控等机房与通机房不在一起，距离较远，可采用光纤收发器进行光电隔离，一来传输距离远，二来进行号隔离，三是光纤传输抗干扰、防雷电效果更好。
（7）对于“一点多址”波馈线进入机房后，在馈线入端加装同轴高频号避雷保护器，保护器外壳要良好接地。保护器选用要考虑合适的带宽。
描述接地与等电位连接的名词术语
1.地((earth, ground):(1)导电性的土坡，具有等电位，且任意点的电位可以看成零电位。(2)导电体,如土壤或钢船的外壳，作为电路的返回通道.或作为零电位参考点。(3)电路中相对于地具有零电位的位置或部分。
2.远方大地(remote earth, remote ground):接地极与大地表面远处点的距离的增加将测不到接地极与新的远处点间阻抗的变化.则该地表远处点为远方大地。
3.接地(名词)(earth, ground):一种有意或非有意的导电连接，由于这种连接，可使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的、某种较大的导电体.注:接地的目的是：(a)使连接到地的导体具有等于或近似于大地(或代替大地的导电体)的电位;(b)引导入地电流流入和流出大地(或代替大地的导电体)。
4.接地(动词)(grounding, earthing):指将有关系统、电路或设备与地连接。
5.接地(参考)平面[earth (reference) plane]:一块导电平面，其电位用作公共参考电位。
6.接地连接(earthing connection):用来构成地的连接.系由接地导体、接地极和围绕接地极的大地(土壤)或代替大地的导电体组成。
7.保护接地(protective earthing, protective grounding):为了电气的目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地。
8.防雷接地(lightning protection ground) :避雷针的接闪器、避雷线及避雷器等雷电防护设备与接地装置的连接。
9.单点接地((single-point ground):单点接地指网络中只有一点被定义为接地点，其他需要接地的点都直接接在该点上.
10.多点接地(multi-point ground):每个子系统的“地”都直接接到距它近的基准面上.通常基准面是指贯通整个系统的粗铜线或铜带，它们和机柜与地网相连，基准面也可以是设备的底板、构架等，这种接地方式的接地引线长度短.
11.浮点接地(floating ground):将整个网络完全与大地隔离，使电位悬浮.要求整个网络与地之间的绝缘电阻在50以上.绝缘下降后会出现干扰.通常采用机壳接地，其余的电路浮地.
12.接地极(earthing electrode):为达到与地连接的目的，一根或一组与土壤(大地)密切接触并提供与土壤(大地)之间的电气连接的导体。
13.垂直接地电极(vertical earth electrode):垂直安装在土壤中的接地电极。
14.水平接地电极(horizontal earth electrode):水平安装在土壤中的接地电极.
15.自然接地极(natural earthing electrode):具有兼作接地功能的但不是为此目的而专门设置的各种金属构件、钢筋棍凝土中的钢筋、埋地金属管道和设备等统称为自然接地极。
16.基础接地体(foundation earthing electrode):构筑物混凝土基础中的接地极。
17.集中接地装置(concentrated earthing connection):为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位而敷设的附加接地装置，一般设3-5根垂直接地板.在土壤电阻率较高的地区，则敷设3-5根放射形水平接地极。
18.接地汇流排(main earthing conductor):在建筑物、控制室、配电总接地端子板内设置的公共接地母线.可以敷设成环形或条形，所有接地线均由接地汇流排引出。
19.接地装置(earth-termination system):接地线和接地极的总和.
20.接地网(ground grid):由埋在地中的互相连接的裸导体构成的一组接地极，用以为电气设备或金属结构提供共同的地。注，为降低接地电阻，接地网可连以辅助接地极。
21.接地系统(earthing system):在规定区域内由所有互相连接的多个接地连接组成的系统。(注:包括埋在地中的接地极、接地线、与接地极相连的电缆屏蔽层、及与接地极相连的设备外壳或裸露金属部分、建筑物钢筋、构架在内的复杂系统)
22.设备接地系统(facility earthing system):电气连接在一起的导体或导电性部件构成的系统，能够提供多条电流人地的途径。设备接地系统包括接地极子系统、雷电保护子系统、号参考子系统、故障保护子系统。建筑物钢筋结构、设备外壳、金属管道等任何导电部件都可以作为设备接地系统。
23.接地基准点[earthing reference point(ERP)]:共用接地系统与系统的等电位连接网络之间的连接点。
24.总接地端子(main earthing terminal):将保护导体，包括等电位连接导体和工作接地的导体(如果有的话)与接地装置连接的端子或接地排。
25.总接地端子板(main earth-terminal board):将多个接地端子连接在一起的金属板。
26.共用接地系统(common earthing system).将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线(PE线)、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地和息设备逻辑地等连接在一起的接地装置.
27.接地均压网(earthing mat):位于地面或地下、连接到地或接地网的一组裸导体，用以防范危险的接触电压。注:接地均压网的通常形状是适当面积的接地极和接地栅格。
28.接地装置对地电位(potential of earthing connection):电流经接地装置的接地极流人大地时，接地装置与大地零电位点之间的电位差。
29:接地极有效冲击长度(effective impulse length of ground electrode):特定幅值及波形的雷电冲击电流在某电阻率土壤中的接地极上流动，雷电流衰减到小于某百分数(如1%)时所对应的长度.
30:接地系统检查(earthing system check):按照相关标准的规定.对设备、建筑物或电力系统的发、变电站接地系统或输电线路杆塔接地装置可靠性进行检查，测量接地电阻。安迅防雷器www.ansunspd.com
31.冲击接地阻抗(impulse earthing impedance):冲击电流流过接地装置时，接地装置对地电压的峰值与通过接地极流人地中电流的峰值的比值。
32.工频接地电阻(power frequency ground resistance):工频电流流过接地装置时，接地极与远方大地之间的电阻.其数值等于接地装置相对远方大地的电压与通过接地极流入地中电流的比值。
33.保护线(PE线)(protective earthing conductor):为防电击用来与下列任一部分作电气连接的导线:外露可导电部分、装置外可导电部分、总接地线或总等电位连接端子、接地极、电源接地点或人工中性点.
34.保护中性线(PEN conductor):具有中性线和保护线双重功能的导体。
35.地电流(earth current,telluric current):在大地或接地极中流过的电流。
36.地回电路(ground-return circuit):利用大地形成回路的电路。
37.接触电压(touch voltage):接地的金属结构和地面上相隔一定距离处一点间的电位差.此距离通常等于大的水平伸有距离，约为1m.
38.搭接(bonding):将设备、装置或系统的外露可导电部分或外部可导电部分连接在一起以减小雷电流流过时它们之间的电位差，也称连接、联结。
39.等电位连接(equipotential bonding):将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或浪涌保护器连接起来，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。
40.等电位连接带[equipotential bonding bar(EBB)]:其电位用来作为共同参考点的一个导电带.需要接地的金属装置、导电物体、电力和通线路以及其他物体可与之连接。
41.等电位连接导体(equipotential bonding conductor):将分开的装置的各部分互相连接以减小雷电流流过时的它们之间的电位差的导体。
42.等电位连接网络(bonding network):将一个系统的诸外露可导电部分做等电位连接的导体所组成的网络。
43.跨步电压(step voltage):地面一步距离的两点间的电位差，此距离取大电位梯度方向上1m的长度.注:当工作人员站立在大地或某物之上，而有电流流过该大地或该物时，此电位差可能是危险的，在故障状态时尤其如此.
44.土壤电阻率(earth resistivity) :表征土壤导电性能的参数，它的值等于单位立方体土壤相对两面间测得的电阻，通常用的单位是欧姆.m.
45.号地(signal ground):电路中各号的公共参考点，即电气及电子设备、装置及系统工作时号的参考点。
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一、架空输电线路雷电过电压概述
架空输电线路地处旷野，绵延数千千米，很容易遭受雷击.雷击是造成线路跳闸的主要原因.同时，雷击线路形成的雷电过电压波.沿线路传播侵人变电所.也是危害变电所设备运行的重要因素。
根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为两种。一是直击雷过电压。它是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线（见图2. 1中①、②或③）引起的线路过电压。二是感应雷过电压。它是在雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。运行经验表明.直击雷过电压对电力系统的危害大，感应雷过电压只对35 kV及其以下的线路有威胁。图2.1 雷击输电线路部位示意图
按照雷击线路部位的不同，直击雷过电压又分为两种情况.一种是雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗使该点对地电位大大升高.当雷击点与导线之间的电位差超过线路绝缘的冲击放电电压时，会对导线发生闪络，使导线出现过电压。因为这时杆塔或避雷线的电位(值)反而高于导线。故通常称为反击。另一种是雷电直接击中导线(无避雷线时)或绕过避雷线(屏蔽失效)击中导线.直接在导线上引起过电压。后者通常称为绕击。
雷击线路可能导致两种破坏性后果。一是使线路发生短路接地故障。雷电过电压的作用时间虽然很短(数十秒)，但导线对地(避雷线或杆塔)发生闪络以后，工频电压将沿此闪络通道继续放电，进而发展成为工频电弧接地。此时继电保护装置将会动作，使断路器跳闸，影响线路正常送电。二是形成沿输电线路侵人变电站的雷电波，在变电站内产生复杂的折反射过程，可能使电力设备承受很高的过电压，以致设备绝缘破坏.造成停电事故。
输电线路防雷性能的优劣，工程上主要用耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡盆。耐雷水平是指线路遭受雷击时所能耐受的不致引起绝缘闪络的大雷电流幅值(单位为kA).耐雷水平越高，线路的防雷性能越好.雷击跳闸率是指在折算至年雷电日数为40的标准条件下.每百千米线路每年因雷击引起的线路跳闸次数.单位为:次/百千米·年。需击跳闸率是衡量线路防雷性能的综合性指标。二、感应过电压
在雷云对地放电过程中.放电通道周围的空间电磁场将发生急剧变化。因而当雷击输电线附近的地面时，虽未直击导线。由于雷电过程引起周围电磁场的突变，也会在导线上感应出一个高电压来.这就是感应过电压。感应过电压包含静电感应和电磁感应两个分量，一般以静电感应分量为主。
虽然对于感应过电压形成的物理解释已经有了一个比较一致的认识，但由于难以得到雷电放电过程的原始数据等原因，感应过电压有多种不同的计算方法，而且结果还差别较大。
由于感应过电压对各相导线来说基本相同，所以不会发生相间闪络。又由于感应过电压是因电磁感应而产生的，其极性与雷云电荷.即与雷电流的极性正相反，因而绝大部分感应过电压是正极性的，这一点与直击雷过电压不同。另外，感应过电压的波形较直击雷过电压更平缓，波头由几秒至几十秒，波尾则可达数百秒。避雷线由于对导线有屏蔽作用.因而能降低导线上的感应过电压幅值。避雷线与导线间的藕合系数越大，导线上的感应过电压就越低。
三、雷击导线过电压
无避雷线的线路，当雷闪放电过分靠近线路时，发生的就不是雷击地面的感应过电压，而是雷电直击导线的过电压。在我国110 kV及其以上线路一般都架
有避雷线.以免导线直接遭受雷击，但由于各种偶然因素的影响.仍有可能发生避雷线屏蔽失效.雷电绕过避雷线而击中导线的情况，通常称绕击.
绕击发生的概率虽然很低，但一旦雷电击中导线，导致线路跳闸的几率将很高。四、雷击塔顶过电压
雷击塔顶(包括雷击塔顶附近的避雷线)时，杆塔电感与接地电阻的存在将使塔顶电位瞬时升高，其电位位甚至大大超过导线电位，引起绝缘子串闪络，即反击，造成线路跳闸，同时在线路上形成向线路两侧传播的过电压波.过电压波侵人发电厂、变电站。
除上述二种雷电过电压外，还有一种雷击避雷线挡距中央时的过电压.国内外大量的运行经验表明，此时引起挡距中央避需线与导线空气问隙发生闪络是非常罕见的，故对这种雷电过电压此处不再分析。
应当指出，上面的感应过电压、雷击导线过电压、雷击塔顶过电压的计算公式都没有考虑绝缘子串的运行电压，亦即导线的运行电压.对220 kV及其以下的线路来说，运行电压所占比重不大，一般可以忽略。但在超高压线路中，随着电压等级的提高，工作电压不应再被忽略，有人建议至少应按照导线运行相电压峰值的一半来考虑，且电压极性与雷电流极性相反。因为任何时刻都至少有一相导线运行在与雷电流相反的极性下。如果按照统计法计算，则雷击时的导线工作电压瞬时值及其极性应作为一个随机变来考虑。但这些还都没有列入电力行业的相关规程中。
五、雷击跳闸率
当雷闪放电造成线路产生雷电过电压时，若雷电流超过相应情况下的耐雷水平，则导致线路绝缘发生闪络。但雷电过电压的持续时间极短，只有几十秒、高压开关还来不及跳闸.只有当冲击闪络后的闪络通道发展成稳定的工频电弧时才会导致线路跳闸。这些过程都有随机性。因此工程中除耐雷水平外.还采用雷击跳闸率作为一个综合指标，来衡量线路防雷性能的优劣。我国电力行业标准DL/T 620 1997给出了一般上壤电阻率地区有避雷线线路的耐雷水平和雷击跳闸率数值.见表2.
表2 架空输电线路典型杆塔的耐雷水平及雷击跳闸率
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