电力系统微波通信站的雷电防护

发布于：2015-07-02 12:34:02 来自：电气工程/防雷减灾 [复制转发]

随着电力事业的发展，电力系统通信也不断得以发展壮大。我局近些年形成了以数字微波、光纤通信、扩频通信、电力线载波通信等多种通信方式和数字程控交换机组成的较为完备的通信网络，而且随着发展，通信在电力系统的作用显得也愈来愈大。另一方面，随着通信技术的日新月异，设备集成度愈来愈高，体积愈来愈小，而其抗雷的能力却越来越弱。据资料显示，电力系统通信站特别是微波通信站发生了多起雷击事件，电力生产造成了巨大的损失，所以加强电力系统通信站的雷电防护，是摆在我们面前的一项艰巨任务。

　　1．雷电入侵的主要途径

　　对于微波通信站，需要充分考虑雷电的入侵方式，只有这样我们才能有针对性地进行雷电防护，而雷电入侵的主要途径有：雷电直击微波塔上的避雷针（或者消雷器等其他受雷装置），雷电电流经铁塔、地网入大地，地电位升高，对设备反击，损坏通信设备。雷电经天馈线引入机房，经机架入地，同轴电缆上产生感应电压，侵入并损坏微波机。通信机房外接的音频电缆遭雷击，通过音频电缆过电压入侵损坏通信设备。室外交流电源线遭雷击，过电压入侵电源室，通过电源室进一步侵入通信设备。在避雷针、音频电缆、交流电源线遭雷击后，一般要经过防雷装置向地泄放电流，从而会在周围形成强大的磁场，这一磁场会感应出过电压侵入并损坏通信设备。
雷击情况是多样化的，以上几个方面只是雷击的主要形式，并未代表全部。所以需要我们依据通信站实际，认真分析雷击途径的多种可能，主动防雷。

　　2．分析雷击的一般特点

　　通过以往一些通信站雷击情况的资料分析，我们得出以下一些比较普遍的雷击特点：电源侧雷击率要高。这是因为为了可靠，一般微波站都采用10kV电源供电。但这为雷害提供了一个重要的入侵途径，若通信站接地情况稍不好，极易遭雷击。高山微波站雷击率高。这主要是因为此类通信站地处高山，海拔较高，地质条件恶劣、接地电阻高，受雷击的可能性较大。地质条件差的微波站防雷难度大，防雷最有效的办法就是降低接地电阻，接地电阻越小越好。但是地质条件恶劣的通信站，接地电阻较大，且不易解决。遭雷击的通信站，防雷措施一般都不完善。

　　3．我局的通信站防雷工作的开展情况

　　我局现有的玉溪电力大楼微波站、江川微波站、龙马山微波站、老尖山微波站等四个微波站。我局现已形成了较为完备的调度交换网络，局内通信网正是通过微波电路与上级进行联网，下级汇集信息主要也是通过微波传至局内。微波线路是我局电力通信的主干联系线路之一，责任重大，若出现故障，后果不堪设想，所以通信站防雷一直是我们的一项主要工作。我局四个微波站的简况如表1所示。
　　表1 微波站简况

微波站名作用地理简况
电力大楼微波站汇集信息	海拔1700m，微波铁塔10m，位于城区，属多雷区
江川站汇集信息	海拔1900m,微波铁塔15m，位于四周空旷变电站内，属多雷区
龙马山站中继站	山顶海拔2450m，微波铁塔30m，处多岩地区，属多雷区
老尖山站中继站	山顶海拔1800m，微波铁塔30m,处多岩地区，属多雷区

我局微波通信站地形、地质和气候等自然情况比较复杂，微波站所处地区属多雷区，雷电频繁，特别是架设在山顶的微波天线铁塔极易遭雷电袭击。针对此状况，我局专设通信站防雷负责人，并认真贯彻执行颁发的通信防雷规程、规范及技术措施，制定并实施了防止雷害的主要技术对策，并完成对各微波站的防雷接地电阻的年度测量及接地网的完善和改造的工作。

3．1　仔细分析接地网和分流、均压的关系

　　微波站接地装置对雷击电流起泄流作用，是保证设备和人身安全的重要环节。微波站遭雷击，其主要原因就是接地电阻过大，无法给雷击电流提供一个良好的泄流条件，致使雷击瞬间微波站地电位过高，损坏设备，因此，降低接地电阻是关键。还有很重要的一点是要把整个接地网连接在一起，并与自然接地网相联，构成等位体，实现均压。

3．2　完成接地网测试和改造

　　按接地电阻小于4Ω的要求，对微波站接地电阻进行了检查测试（采用交流－电压表法），并通过增大接地面积和加灌降阻剂等施工工艺，使其符合要求。表2是我局微波站接地电阻测试值（测试设备为中试所校验设备）。
表2 微波站接地电阻测量值（单位：Ω）

微波站名	1996年	1997年	1998年	1999年
电力大楼机房铁塔	0.586~0.577	0.788~0.810	0.768~0.790	0.780~0.820
江川站机房铁塔	0.590~0.580	0.590~0.580	0.590~0.580	0.590~0.580
龙马山站机房铁塔	1.980~2.320	0.280~2.220	1.980~2.020	1.860~1.800
老尖山站机房铁塔	2.210~2.100	0.180~1.920	0.910~1.980	2.080~1.880

　　3．3　采取对雷电及过电压危害的其他功能防范措施

　　建成并完善均压接地网，最大限度降低站内设备的电压差。为了防止雷电危害及通信和人身安全，首先将微波站的接地系统按照均压等电位理论改造设计，将微波机房防雷接地铁塔接地，交流变器接地，电力、通信引入电缆外层接地，组成联合的大接地网。对四个微波站进行了不同程度的完善和改造，主要进行了以下的一些工作。
　　（1）天馈线防雷
　　完善微波天线防雷击的保护措施。天线铁塔设避雷针，并经25mm2 的铜线直接入地，使雷电流沿最短路径接入接地网，这样塔上的天线都在其保护范围内，免受雷电，而且使天线引下线都多点接地。
　　天线铁塔和机房之间装设支撑电缆的金属过桥或悬挂电缆的钢绞线。过桥和钢绞线在电气上与铁塔连通，在电缆进入机房外侧时，将过桥和钢绞线、电缆外护层连在一起，并通过最短路径与接地网相连，尽可能减少经天馈线进入机房的雷电压幅值。
　　塔灯电源铠装钢带屏蔽层采用多点接地，并在机房入口处对地加装氧化锌无间歇避雷器，并将零线接地。
　　（2）机房防雷
　　首先，设置了防直击雷的保护措施，如在房顶设置了避雷带；其次，机房设备防雷击的保护措施，在机房内设接地汇流排并使机房接地网和微波塔接地网互联。
　　（3）电源引入线防雷
　　在配电变压器的高低压侧都安装了避雷器，在低压架空线路和终端杆上安装了避雷器。
　　（4）交直流电源防雷
　　交流零线与机房接地母线连接，电源室电源屏的交流输入前装设防雷柜等，在交流输入端装设避雷器。直流输出电源采用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地。直流电源正极线在电源输出端、机房配电屏输入端分别接地母线，直流电源负极端线在机房配电屏输入端加装压敏电阻。

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