通訊裝置防雷及過電壓問題

通訊裝置防雷及過電壓問題

前言:

由於通訊網建設的同時沒有很好地考慮通訊裝置防雷問題,尤其是大多數裝置都安裝在變電所主控室內,每年雷害及過電壓造成通訊裝置損壞現象時有發生。通訊裝置防雷及過電壓問題已迫在眉睫。近幾年,電力通訊防雷情況進行了調查分析,結合通訊網改造,對通訊綜合防雷設施進行了完善,並取得了顯著效果。

雷電或過電壓侵入通訊裝置的途徑:

通訊網近幾年通訊裝置遭雷擊損壞情況看,通訊電源、微波通訊裝置收發信機、通訊裝置使用者電路或介面電路損壞情況佔絕大多數。

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裝置,損壞電源開關、保險及整流變換模組、通訊電源盤等。

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

3 雷電直擊或閃擊在通訊架空光纜或電纜線路上,線上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充套件進入機房,損壞與光纜直接相連的機盤,或損壞與通訊電纜直接相連的保安配線架、使用者電路板或介面電路板。

4 雷電直擊鐵塔或變電所內避雷針,雷電流透過避雷針引下線流入接地網,造成地電位升高。當裝置接地不良,接地電阻阻值較大時,會造成微電子裝置損壞。

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,也會造成微電子裝置損壞。

6 在電力線路下添架的通訊線路,當電力線路瓷瓶絕緣擊穿時,造成電力線對通訊線路放電,或電力線路搭接在通訊線路上,致使強電沿光纜金屬加強芯或音訊通訊電纜侵入機房,造成通訊裝置損壞或人員傷害。

通訊站防雷存在的缺欠:

電力通訊防雷情況,我們對照《電力系統通訊站防雷執行管理規程》,逐站逐條進行了防雷檢查。

1 個別在辦公樓裡面的通訊機房,大多數都是由辦公室改造而成的,接地網不規範,個別接地電阻大於5Ω,無環形接地母線。裝置接地線線徑細。

2 交流電源有的裝了過電壓保護器,有的還沒有,大多數通訊站沒有安裝直流電源過電壓保護器,通訊裝置電源入口也沒加裝壓敏電阻。

3 個別通訊電纜線路由於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訊保安配線架都是後組裝於光端機的機框內,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介面與“一點多址”微波、光端機等通訊裝置相連,經常發生雷雨過後燒壞RS232介面板現象。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。

通訊站綜合防雷措施的應用

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

通訊站綜合防雷總的原則

(1)採用外部保護將絕大部分雷電流直接接閃引入地下洩放。

(2)採用過電壓保護器阻塞沿電源線或資料線、訊號線引入的過電壓波(內部保護)。

(3) 採用過電壓保護器限制被保護裝置上的浪湧電壓幅值。

(4)用光電隔離器隔離通訊與RTU之間的RS232介面,避免介面裝置電氣連線。

防雷一般的方法和技巧:

(1) 設定一套良好的建築物避雷帶、避雷網,並與主鋼筋一起接地;

(2)外接裝置(天線等)應儘量置於建築物避雷網的保護角度範圍內:

(3)採用共地的接地措施;

(4) 在電源、訊號或資料線各進出口安裝效能可靠的專用防雷器;

(5)室內的裝置應儘量遠離避雷導電體;

(6)室內佈線,包括各類傳輸線應儘量減小洄圈,最好能加有遮蔽線並兩端接地。

防雷接地系統改造。

(1)對排程通訊樓接地網進行改造,發現原接地網因多年失修,有部分接地帶已爛斷。重新在通訊樓四面分別埋設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,並且用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訊樓各樓層機房的對稱接地網。改造後接地電阻為0。5Ω,滿足要求。

(2)對各辦公樓裡的通訊機房接地進行改造,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)通訊機房內用40mm×4mm鍍鋅扁鋼鋪成環形接地母線,四個角與地網相連。機房內所有裝置外殼、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) 變電所內通訊裝置與RTU遠動裝置外殼均用35mm2多股銅導線就近連線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)對於排程通訊樓,由於樓內有遠動、排程、交換機、光纖、微波、電源等機房,各機房間聯絡較多,各種音訊電纜、同軸電纜相互間連線複雜,一旦某個機房的電位升高,都會對其它機房裝置造成威脅。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線。

電源系統的防雷保護

(1)引入通訊機房的電力線採用地下電力電纜,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,並接地良好。

(3)通訊機房內電源採用多級浪湧保護措施。交流母線上並接一級380V過電壓保護器;高頻開關電源交流入並接一級380V過電壓保護器;-48V電源入口處接一級壓敏電阻。通訊裝置電源正極在電源側和裝置側分別接到接地母線上。

(4)在變電所內的通訊裝置電源,由於通訊裝置少,與其它變電所裝置一起安裝於主控室。直流電源取自變電所220V直流操作電源,經DC/DC模組變換成-48V電源供通訊裝置。因此,在變電所用電櫃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模組48V輸出側裝一級48V直流浪湧保護;最後,在通訊裝置48V入口裝48V壓敏電阻一隻。

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

各種訊號線的防雷保護

根據各通訊站實際情況,採用加裝浪湧保護,光電隔離等措施,對進出通訊機房及通訊裝置與其它裝置介面的所有訊號線進行保護。以防止雷擊感應電壓或過電壓侵入損壞通訊裝置。

(1)對個別通訊站通訊電纜線路直接架空進入機房的進行改造,線上路終端杆將鋼線接地,將通訊電纜水平直埋l0m以上,進入機房。進入機房的通訊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,均採用非金屬光纜。對於有金屬加強芯或金屬護套的光纜,進入機房前,在終端杆或終端電纜井改成非金屬光纜過渡進入機房。

(3)所有音訊電纜、電話線、訊號線進入機房要首先接入音訊保安器,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,損壞裝置。有條件的配線架可採用短路接地塞,直接插在配線架空線對上,方便、靈活。平時檢修線對變更後,應及時檢查空對接地情況。

(5)對於遠動等其它專業的訊號進入通訊裝置前應採取隔離措施:經調變解調器輸出的音訊模擬訊號,採用音訊變壓器進行電氣隔離;用RS232介面的資料訊號,採用光電隔離器進行隔離,消除地電位差可能透過該介面中的共用接地線串入,造成反擊損壞介面電路現象。

另外,從朝陽通訊裝置介面損壞情況看,RS232介面損壞情況比較多,RS422介面從未損壞過。可見,RS232介面晶片抗干擾能力不如RS422介面晶片。因此,我們將具備條件地方,均已改為RS422通道傳,而不用RS232介面。建議以後新上裝置也儘量不用RS232而改為64K、RS422、或2M介面。

(6)採用RJ45介面的網路訊號,先經過網路浪湧保護器後再接入通訊裝置介面。對於電量採集、繼電保護、綜合自動化、MIS及負荷控制等專業採用2Mbit/s介面的訊號,必須先經過2Mbit/s同軸訊號浪湧保護器,再接入通訊傳輸裝置,以防浪湧電壓侵入。有的地方MIS、負控等機房與通訊機房不在一起,距離較遠,可採用光纖收發器進行光電隔離,一來傳輸距離遠,二來進行訊號隔離,三是光纖傳輸抗干擾、防雷電效果更好。

(7)對於“一點多址”微波饋線進入機房後,在饋線入端加裝同軸高頻訊號避雷保護器,保護器外殼要良好接地。保護器選用要考慮合適的頻寬。

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