前育

隨著電力系統容量的增加和自動化水平的不斷提高，電力調度自動化系統已使用了相當數量的計算機。RTU和其他微電子設備?？h級電力調度及其變電站由于所在地土壤電阻率較高或地處山區等，其地網的接地電阻往往很難達到規程的要求，其防雷工作更要加強。由于一些微電子器件工作電壓僅幾伏，傳遞信息電流小至微安級，對外界的干擾敏感，而雷電流產生的瞬變電磁場對微電子設備的干擾和損害尤為嚴重。在雷雨季節，有的縣電力局調度大樓和電力局所屬自動化顯示系統、通信聯絡系統（Modem、載波機、程控交換機等）等常常損壞，造成較大的直接和間接經濟損失，影響當地電力系統的正常調度、工農業生產和人民的日常生活。盡管有些電力調度自動化系統采取了一定的防雷措施，但仍帶出現雷害事故。本文通過在幾個縣級電力調度自動化系統防雷的實踐，提出縣調自動化設備防雷的簡單而有效的措施。

微電子器件耐沖擊水平與TVS管和固態放電管特性

微電子器件中TTL數字電路的抗沖擊能力弱，12．SV、30us脈寬的沖擊電壓可使TTL電路誤動甚至損壞；雷電流產生的磁場達0．07GS時可使微電子器件誤動［l］，無電磁屏蔽時即使雷電流通道遠在Ikm外，也可能使微電子設備誤動［2］。

對電子裝置防雷，以前的做法是選用壓敏電阻（氧化鋅迅雷器——MOA）保護，一般選用MOA的直流lmA電壓UImA為被保護器件工作電壓的2．2倍至2．5倍。通雷擊時，MOA的殘壓達UImA電壓的2倍左右，即壓效電阻的殘壓約為被保護器件工作電壓的4．4－5倍。對TTL電路其工作電壓為SV，用MOA保護，遇雷擊時器件上的殘壓約為44xSV二22V，此已遠遠大于12．SV、30us的受損水平標準雷電壓波頭為1．2us）。更何況目前市場上能買到的直流lmA電壓小的壓敏電阻UImA＝15V。可見壓敏電阻不能使TTL器件免遭雷害！為使微電子器件遇雷擊時不損壞，有效的辦法是選用保護器件——TVS管或固態放電管。

TVS管即瞬態電壓抑制器。當其兩受到反向瞬態B高能量沖擊時，它能以（l－00）X10－12S量級的速度，將其兩間的高膽抗變為低阻抗，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩間的電壓嵌位于一個預定值（一般小于2·5倍額定工作電壓），有效的保護電路中的元器件免受各種浪涌脈沖的破壞。

TVS管的伏安特性如圖1所示。其正向特性與普通二管相同，反向特性為典型的PN結雪崩器件。在瞬態脈沖電流的作用下，流過TVS省的電流，由原來的反向漏電流ID。上升到IR（25℃下，IR二lmA）時，其兩呈現的電壓由額定反向關斷電壓UBR上升到擊穿電壓UBR，TVS管被擊穿。隨著峰值脈沖電流的出現，流過TVS管的電流達到峰值脈沖電流IPP，其兩的電壓被給位到預定的精位電壓Ue以下。其后，隨著脈沖電流按指數衰減，TVS管兩電壓不斷下降，后恢復到起始狀態，這就是TVS管抑制出現的浪涌脈沖功率，保護電子元件的過程。

TVS管的特點為：響應速度快（ps級）、瞬時吸收功率大（數千瓦）、漏電流小（nA級）、擊穿電壓偏差?。ㄍ?％UBR與土10％UBR兩種）、箝位電壓較易控制（箝位電壓隊與擊穿電壓Uc。之比為l．2一．4）、體積小等。它對被保護裝置免遭靜電、雷電、操作過電壓、開關打火等各種電磁波干擾十分有效，可有效地抑制共模、差模干擾。

固態放電管是基于可控硅（亦稱晶閘管）的原理和結構的一種三端負阻器件。用于保護敏感易損的集成電路，使之免遭雷電和操作波的沖擊。其所具有的精確導通電壓。

上千安的通流容量、快速響應和小的間電容，使其成為通信設備防雷保護的重要器件。固態放電管的工作狀態如同一個開關，如日2所示。

在斷開狀態下，其漏電流IDRM小，不影響保護電路的工作。當瞬間過電壓超過其斷態峰值電壓UDRM時，產生瞬間雪崩效應，一旦瞬間電流超過開關電流IS，其電壓即降為UT（約5V），瞬間涌電流就此旁路而保護了并聯的敏感電子器件。浪涌之后，當到電流降到小維時電流IH以下，固態放電管自然恢復，回到其斷開狀態。

電源與UPS的過電壓保護

感應雷或沿電源線進入室內的雷電侵入波會使電源電壓急聚升高，從而導致UPS及其后接設備損壞。有些UPS中盡管裝有壓敏電阻，但還是很難保護自己及后接微電子設備。

對電源裝五，可靠而有效的防雷方法是采用四級保護。級用三氣體放電管，將大的雷電限制到后續保護系統可允許的范圍；第二級用限流模塊；第三級用壓敏電阻；第四級用TVS管．使輸出的箱位電壓達到規定的要求。采用上述四級保護后，UPS或被保護電源一般不會因雷擊而損壞。

油機過電壓保護

載波機遇雷擊易損壞的部分通常為電源盤、用戶活路盤及高頻電路盤。高頻電路盤上通常裝有壓敏電阻，具有一定的耐雷水平；電源部分可采用上述電源過電壓保護方式；用戶話路盤由于鈴流電壓與通話電壓不一致，來要在保護裝置上扭已考慮，使之在兩種不同電壓下均能有效地保護用戶話路部分。好的辦法是將保護器件置于載波機內，考慮到實際情況，外量保護模塊應設計考慮得周全一些。

為取得很好的效果，用戶話路盤、程控交換機通信線、Modem及信號線的過電壓保護應采用四級保護。過電壓保護器好能同時具有保護模塊失效自動報警、過電壓次數自動記錄、停電后記錄的過電壓次數不丟失等功能。

接地電阻與屏蔽

接地良好的接地是防雷中至關重要的一環。接地電阻值越小過電壓值越低。因此，在經濟合理的前提下應盡可能降低接地電阻，其要求如表1所示[3][4]。

通信調度綜合樓的通信站應與同一樓內的動力裝置共同接地網并盡可能與防雷接地網直接相連。通信機房內應敷設均壓帶并圍繞機房敷設環行接地母線。

在電力調度通信綜合樓內，需另設接地網的設備，其接地網與大樓主地網之間可通過擊穿保險器或放電器連接，以保證正常時隔離，雷擊時均衡電位。

接地的其他方面均應嚴格按有關規程辦理。

為減少雷電電磁干擾，通信機房及通信調度綜合樓的建筑鋼筋、金屬地板均應相互焊接，形成等電位法拉第籠。設備對屏蔽有較高要求時，機房大面應敷設金屬屏蔽網，將屏蔽網與機房內環行接地母線均勻多點相連。

架空電力線由站內終端引下后應更換為屏蔽電纜；室外通信電纜應采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地；對于既有銷帶又有屏蔽層的電纜，在室內應將錯帶與屏蔽層同時接地，而在另一端只將屏蔽層接地。電纜進入室內前水平埋地10m以上，埋地深度應大于0．6m；非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平埋地10m以上，鐵管兩端應接地。若在室外人口端將電力線與鐵管間加接壓敏電阻，防雷效果會更好。

綜合性防密措施與應用

為避免雷害，對電力調度自動化系統，應采用“整體防御、綜合治理、多重保護”的方針。除采用上述保護與接地措施外，配電變壓器高低壓側均應裝接氧化鋅避雷器，并且高低壓側避雷器與變壓器二次測中性線三點聯合接地。程控交換機室外進出線、Modem等應裝過電壓保護器；當RTU等裝置離顯示屏較遠時應裝信號線過電壓保護器。根據上述原理和方法，我們在多雷區——湖北省通山縣電力局與安陸市電力局等單位進行了防雷措施實施。除進行適當的地網改造外，在易受雷擊的設備前安裝了載波機過電壓保護器、電源過電壓保護器、過電壓保護器、信號線過電壓保護器。通過兩年的實際運行考驗，凡按們提出的防雷接地要求進行改造且安裝了過電壓保護器的被保護裝置均安然無恙。整個縣級電力調度自動化系統由每年雷擊至使調度設備連年受損，變為平安無事。

結論

嚴格按防雷接地規程辦事，應用新技術新裝置，采用綜合性的防雷措施是電力調度自動化系統減少雷害的重要手段。良好的接地與屏蔽并安裝過電壓保護器后可使被保護裝裝的耐香水平提高10倍以上。

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