淺析電力通信自動化系統的防雷和接地保護

內蒙古電力（集團）有限責任公司烏蘭察布市商都供電分公司 馬建偉

夏季是雷電多發的季節，很多建筑物、尤其是在空曠地帶的突出物都非常容易被擊中，從而造成事故。根據現有的經驗和具體的研究情況來看，雷電實際上可以分為直擊雷、感應雷和球形類三種。比較容易造成顯著傷害的雷電是直擊雷和感應雷。

對于直擊型的雷電來說，其本身所擁有的破壞能力是非常巨大的。雷電在嚴重的情況下，甚至可以使整個電力通信自動化系統出現損毀和癱瘓，每一個子系統都沒有辦法穩定的運行，甚至還有可能會對相關工作人員、負責人員、維修人員造成比較嚴重的人身傷害?？傮w來說，雷電帶來的不僅僅是經濟損失，還有可能是人員的傷亡這樣不可估量的代價。作為建筑物，只要能夠有效的設置防雷措施，那么這些建筑物受到雷電影響的可能性就會大幅度的降低。

而對于感應雷來說，它其實也可以對電力系統造成非常嚴重的影響，感應雷會在導體中傳播，從而對電力系統中的裝置造成損傷。并且這一種雷電是并不容易被發現的，但是它的破壞卻非常的顯著和明確，帶來的損毀也可能是毀滅性的。感應雷非常容易造成通信口損傷，或者使得整流模塊被進一步破壞，這種形式的雷電會對整個通信系統的核心設備與部件產生非常明顯的威脅[1]。

1 受到雷擊容易出現損傷的結構和部位

電源對于整個電力通信自動化系統來說實際上的重要作用，它的主要作用就是為整個系統的運行提供基礎能源，如果說電源被損毀，那就沒有辦法完成相應的能源供給，電力供應如果消失，整個系統的運轉必然會出現停止的現象，因此必須要考慮完成對電源的防雷工作。

舉例來說，變壓器的損壞就是會使得整個電源的供電系統造成嚴重的損傷；如果感應雷能夠進入到控制中心，對電流的控制情況進行比較嚴重的干擾與破壞，那么就會使供電系統的運行出現相應的故障，也沒有辦法完成供電任務與工作；如果雷電通過的是各類自動化設備，那么也對電源供電造成比較嚴重的影響。

整個工程體系本身是非常復雜的，需要各電子設備和部件進行彼此配合工作，接地這一工作本身是有著非常突出的意義的。通過接地工作的順利完成，可以非常良好的促進整個設備運轉效果的大踏步增加與提升，使得整個電子通信的抗干擾能力得到非常良好的改善和鞏固。

接地本身是一種非常良好的途徑，可以降低阻抗，地線是一種非常良好的低阻抗路徑，如果受到干擾沒有完成接地，那么相應的設備產品非常容易發生漏電事故，也沒有辦法高效穩定的正常運轉。也就是說，接地工作對于整個電子通信工程來說是非常重要和核心的內容之一，必須要通過各個手段進行全方面的處理與增強。

如果說能夠將設備抗干擾接地措施進行較為廣泛和良好的應用，那么就可以更好地促進整個系統的穩定運轉，作為一種非常良好的保護活動，有著極大的積極效應，如果說能夠對各個注意事項進行充分的分析，對于現有的執行原則和設備技術進行切實的遵守，不出現疏漏就可以較為良好的完成接地任務和工作。在具體的工作中必須要注意到，地陷本身是有非常多的種類的，其本身的特點也是大有區別的，必須要結合現有建筑的實際情況進行分析，要按照需求選定適當的底線，不可以違背基礎的使用規律。還有就是要想使具體工作過程中能夠擁有較好的抗干擾能力，必須要加強測量設備的技術安裝情況，確保能夠對設備整體的抗干擾能力進行全面細致的分析與測試，使得能夠更好、更全面地了解設備的運行狀況。

2 防雷措施

2.1 防雷接地與接地網

防雷接地與接地網的主要工作就是防止雷擊破壞系統。

防雷接地。高阻值電阻是非常重要的零部件之一，如果受到雷擊，那么可以通過相應的設備將其倒入高阻值電阻，從而有效地阻隔過閘電流，防止他們對整個系統造成損傷與破壞，如果出現了故障或者系統承載的電壓超出標準，也會造成傷害，可以控制在一定的范圍之內，為檢修人員爭取時間，也便于日后檢修工作的開展[2]。

接地網。通常來說都會建立在整個建筑結構之上，它需要與建筑物形成一個完整的聯合接地網，如果受到雷電的問題影響，可以借助這一設施轉化電流電壓，從而確保整個系統中的工作結構，各個設備都在安全穩定的運行。

防雷接地與接地網設置條件。在完成接地網建設的過程中需要格外注意的是，如果說建筑結構中存在著各類金屬設備結構和框架，還有電源線，那么這些結構都必須要能夠保證與接地線是相連的；其次，避雷針、避雷帶的設置必須要保證能夠控制在聯合接地網內，對于暴露在外的焊點一定要做好防腐處理，從而保證這些設施的使用能夠達到預期使用的壽命，使得整個接地網系統的運行穩定性得到一個顯著的提升與增長。

2.2 電磁屏蔽

根據現有的數據其實可以知道，直擊雷在一瞬間產生的電壓實際上可以達到數萬伏，而電流也是非常巨大的。通常來說，這些非常巨大的電流會被建筑物結構或者設備上本身擁有的接閃器引入大地，常見的接閃器包括接閃桿或避雷網接閃等，也就是說，在這個時候對通信系統造成嚴重影響的并不是大體量的電流或電壓，而是在這一過程中產生的電磁脈沖干擾，而可以作為干擾源的閃電電流和磁場實際上是無處不在的，可以直接入侵導線、管道儀表等眾多導體內部，使得線路板被燒毀，尤其對于智能化儀表，最容易造成的就是存儲器中出現非常大量的數據丟失問題與現象。

通過電磁屏蔽，可以使得電磁干擾在非常大的程度上出現降低，也是防雷的基本措施，通過電磁屏蔽可以減少交變電磁場對各類設備和整個系統的滲透與損傷，并且還可以在一定程度上減小各儀表和設備外部接線上的電壓大小。

通常來說，可以考慮采用屏蔽雙絞線作為信號電纜，這種屏蔽電纜是需要接地的，通常來說會只選取一端接地、而另一端進行懸空的處理，采用相應的鋼管進行保護，防止其暴露在自然條件的室外環境中，同樣，這種電纜的設置也是有相關技術規范可以遵循的，一般來說鋼制的保護管是需要進行埋地敷設的，這樣可以使屏蔽效果得到最大化；其次，還可以借助本身的結構完成相應的法拉第籠，建筑物內部的鋼筋金屬門或墻壁等結構形成一個法拉第籠，做到對建筑物結構內部的各設備和線路進行保護。

2.3 等電位接地

建筑物的防雷實際上是有非常嚴格的規定的，有著相關的標準可以參考和遵循，具體的覆蓋情況需要按照建筑物本身的面積設備情況而定，通過構建一個覆蓋面積足夠大的公共接地網，將各個設備、管道、傳感器等都完成相應的接地工作，使得不同的設備和建筑結構與公共接地網進行連接，通過這樣來實現等電位接地工作，這樣也基本可以防止雷電的侵害問題。

2.4 電涌保護器選擇

不管是屏蔽還是接地來說，其實都沒有辦法做到天衣無縫的電源，通常還是需要從外部進行接入，并且沒有辦法取消架空線，通過電涌保護器就可以更好的對整個系統進行后續的防雷和保護工作，首先，需要完成的工作就是選型，這個工作需要根據設備本身的實際特點來完成。需要格外注意的就是，電壓電流是否能夠良好的與系統回路進行匹配。

一般來說，電涌保護器實際的最大操作電壓需要比回路的最大正常工作電壓略大，電流也一樣，只有這樣這一設備才可以以在整個系統中正常的開展相應的工作。同時，需要格外注意這一設備本身的安全性能是達標的，在出廠后必須要通過認證工作，其線路電阻值必須達標，做到足夠的小以確保不影響其他設備穩定工作。同時，這一設備的響應時間也必須足夠短，以應對突發狀況的變化。

2.5 降低地線阻抗

通過降低地線本身的阻抗，其實也可以對整個設備的抗干擾能力和防雷性能進行一個較為顯著的提升。通過對接地環路的減少，可以降低地線本身的阻抗性。具體分析可以知道，采用多點接地這一工作本身就可以使得地線的阻抗性得到非常良好的下降，但是卻有可能會形成一定的接地環路，在這樣的情況下電路元器件十分容易與接地平面產生電容，在這樣大大小小不同的電容分布與影響下，如果有電流經過，就不可避免的形成一定的回流，這樣就會對設備的正常運轉造成一定程度上面的干擾。同時，如果電流會經過地線，那么也會產生相應的電壓。

除此之外，如果本身交流電磁場的強度非常高，還會對原有的接地環路結構造成破壞與干擾，還會使得磁場增強，從而造成回路面積增加，影響通訊設備的正常運轉與工作。因此，選用適當的接地環路數量是非常關鍵與重要的，在一定程度上的增加可以使得阻抗降低，但是如果接地環路數量過多，會使得整個防雷效果出現非常顯著的下降，同時，選用適當的接地點、進行足夠合理的接地環路設計，并且將電路信號源與放大器相連接，這些方法都可以使得接地環路干擾出現下降的現象。

3 防雷技術與應用

3.1 微波鐵塔及饋線技術

微波鐵塔及饋線這一技術和方法實際上還是要將雷電產生的大量電流引到接地線上。在目前的情況下，有非常多的大型電力系統會選擇去設置微波鐵塔，在這個過程中需要格外注意的就是，必須要使得微波天線能夠處在鐵塔避雷針的保護范圍之內，這樣才可以將電力系統遭受到的雷擊良好的引流到接地線上。同時還可以考慮采取足夠先進的饋線技術，完成相應的天線設置，再將微波鐵塔上的天線與接地線進行相連，從而完成后續的防雷任務與工作。

3.2 通信光纜電纜技術的應用

對于電力通信自動化系統來說，需要格外注意的就是氣候情況。尤其是近年來，由于雷擊造成的電力系統故障和破壞事故是非常眾多的，同時累積造成的事故也是非常嚴重的，它會使得整個通信系統中的電纜被嚴重的破壞，造成的經濟損失非常巨大，那么可以考慮借助光纜技術解決這一難題。

作為一種電力工程材料，光纜本身就擁有著十分良好的防雷性能與工作效果，并且其信號傳輸速率也非常好?？梢钥紤]采用光纜接線技術來完成防雷設施的具體現場施工與安裝，由光纜組成的防雷設施本身擁有十分良好的綜合性能，最為常見的兩種方式。

首先，通常來說采取金屬材質的光纜接頭與地線相連，但是這種結構實際上是有可能會出現一些斷裂現象與問題的，比較容易受到周圍環境的變化與影響。因此，要想保證光接線的穩定與良好，必須設置屏蔽裝置。

其次，還可以將光纜的接頭直接與設備的金屬構件進行連接，這樣也可以更好的完成防雷工作，還便于檢測設備對其余設備具體運行情況進行實時監控。這是由于光纜本身的控制系統就可以對整個線路完成一定的監控工作，如果說在現場工作過程中由于意外發生造成了一些不可避免的問題，那么工作人員也可以非常及時的借助已經傳輸過來的各種信息和數據，對故障的源頭進行具體定位。

4 結語

根據文中的內容已經可以非常清晰的認識到，電力通信自動化系統和設備要想能夠持續安全穩定的運行，必須要注重并認真完成相應的接地工作，對于防雷相關的工作，一定要提起足夠高的重視程度，才可以確保電力通信工程中的各類設備實際性能可以得到應用與發揮，對于實際運行質量可以得到較大程度的提升。根據近年來的事故情況，其實可以知道雷電是對相關設備和電力系統造成重要危害的極端天氣之一，必須要得到充分的認識與分析，對于防雷設施必須要持續不斷的建設與完善。