電力企業(yè)信息系統(tǒng)的整體防雷保護(hù)

何偉明

摘要：信息系統(tǒng)在電力企業(yè)中極其重要，而雷擊對(duì)其信息系統(tǒng)有著很強(qiáng)的破壞作用，這是對(duì)電力企業(yè)很大的威脅。文章根據(jù)雷電破壞機(jī)理，提出了整體的防雷要求，即將外部防雷和內(nèi)部避雷密切結(jié)合，并根據(jù)電力企業(yè)的實(shí)際情況，闡述了信息系統(tǒng)防雷應(yīng)具備的技術(shù)原則和要采取的有效措施。

關(guān)鍵詞：電力企業(yè)；信息系統(tǒng)；防雷保護(hù)；等電位連接；防雷要求 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM863 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.074

在我國(guó)的華南地區(qū)，雷電比較頻繁，而且非常具有威脅性，比較容易發(fā)生雷電干擾和破壞電力企業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的事故，這對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各類電子設(shè)備造成極大的損壞，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)癱瘓。因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)受損，所以一切以此為基礎(chǔ)的工作無(wú)法正常進(jìn)行，不僅帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)損失，也為人們的生活帶來(lái)了很大的不便。調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司非常重視防雷工作，也充分認(rèn)識(shí)到其重要性，并于2008年對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，用最新的技術(shù)手段進(jìn)行防雷保護(hù)。

1 整體防雷保護(hù)技術(shù)

1.1 防雷保護(hù)的三道防線

雷電具有非常巨大的能量，當(dāng)它們都集中在閃擊點(diǎn)的時(shí)候，就能夠?qū)χ锘驑?gòu)筑物帶來(lái)毀滅性的破壞。由于它最開(kāi)始是對(duì)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行閃擊，所以防雷的第一道防線就是外部防雷，在具體的實(shí)施中，一般是利用金屬接閃體迎擊雷電，并用下線將電流導(dǎo)向大地，這樣雷電就被導(dǎo)開(kāi)，而建筑物則避免被閃擊的危險(xiǎn)。

雷擊除了閃擊破壞建筑物，它在閃擊的時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)大的電磁脈沖（雷電的二次效應(yīng)），它能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的破壞。因?yàn)槠胀ǖ挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子設(shè)備是無(wú)法承受住線路上產(chǎn)生的高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏浪涌過(guò)電壓和數(shù)百千安的瞬間電流的，這就可能直接導(dǎo)致計(jì)算機(jī)癱瘓。因此，阻塞過(guò)電壓波（內(nèi)部避雷保護(hù)），限制被保護(hù)設(shè)備上的浪涌過(guò)電壓幅值（過(guò)電壓保護(hù)），是防雷保護(hù)的第二、三道防線。

1.2 防雷保護(hù)的技術(shù)措施

IEC的防雷技術(shù)組（TC/81）一直在研究雷電現(xiàn)象，并做了大量的實(shí)驗(yàn)，收集到了許多有效的資料和數(shù)據(jù)，最終在此基礎(chǔ)上提出了分級(jí)保護(hù)、整體防雷的理論體系。即將外部防雷、內(nèi)部避雷過(guò)壓保護(hù)和接地技術(shù)三者統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)從外到內(nèi)的整體防雷系統(tǒng)。防雷的具體措施主要是四要素，即均壓、分流、屏蔽、接地技術(shù)。

2 整體防雷保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

避雷器對(duì)于防雷具有不可替代的重要作用，它是一種等電位連接體，線路需要并聯(lián)對(duì)地安裝，這就成為了雷電流疏放的重要渠道。避雷器常態(tài)都處在高阻抗?fàn)顩r，但是一旦遇到雷擊就會(huì)迅速導(dǎo)通，通過(guò)線路將雷電電流導(dǎo)向地面，而且大地、設(shè)備、線路都處在等電位上，這樣就不會(huì)有太大的強(qiáng)電勢(shì)差，從而保證設(shè)備不受過(guò)大的損壞。

然而雷擊或雷擊感應(yīng)具有巨大的能量，如果只是依靠單一的避雷器件，是難以讓所有的雷電流導(dǎo)入大地的。EIC考慮到了這個(gè)問(wèn)題，于是確立了分級(jí)、分區(qū)防雷的理論體系。這種體系強(qiáng)調(diào)的是要根據(jù)不同區(qū)域、不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的空間采用不同的避雷過(guò)壓保護(hù)器件。而且它們之間需要相互協(xié)調(diào)，這樣才能夠在雷擊的時(shí)候迅速將雷電流引入地面，從而使自身免受破壞，并且這樣也能夠延長(zhǎng)避雷器的壽命。

2.1 電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)

在計(jì)算機(jī)等電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)十分必要。電源系統(tǒng)作為其中重要的組成部分，做好電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)也是防雷措施中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在電源系統(tǒng)中，電力進(jìn)線處設(shè)置安裝避雷器，尤其是雷電波容易侵入處，通過(guò)此類方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的避雷過(guò)壓保護(hù)。在防雷過(guò)程中，遵守的技術(shù)原則簡(jiǎn)述如下：（1）根據(jù)防雷保護(hù)級(jí)別選擇合適電源避雷器。在不同的環(huán)境條件和技術(shù)要求下，對(duì)于電源系統(tǒng)的防護(hù)要求是不同的，保護(hù)級(jí)別也有差異。根據(jù)實(shí)際保護(hù)需要選擇合適的電源避雷器，注意電壓保護(hù)水平和額定通流容量的選擇；（2）注意電源避雷器的重要特性。殘壓選擇性是電源避雷器的重要特性，在電源避雷器的選擇中，選擇低殘壓，并且為避免在雷擊過(guò)程中由于工作電壓過(guò)低被破壞，需要通入合適的工作電壓，一般要保證足夠高的最大連續(xù)電壓，以達(dá)到預(yù)期效果；（3）應(yīng)增加電源避雷器預(yù)警模塊。由于電源避雷器會(huì)出現(xiàn)失效等情形，應(yīng)該就此類問(wèn)題增加相應(yīng)的預(yù)警指示，并配備匹配的遙控端口，實(shí)現(xiàn)電源避雷器工作情況的檢測(cè)和管理，并能有效維護(hù)；（4）做好電源避雷器的發(fā)火措施。主要是加強(qiáng)電源避雷器的阻燃功能；（5）在電源避雷器中裝備合適的失效分離裝置。在工作中為應(yīng)對(duì)失效現(xiàn)象的發(fā)生，必須配備失效分離裝置，起到正常供電和避免雷擊的雙重作用；（6）電源避雷器安裝注意事項(xiàng)：連接引線的選擇。連接引線首先要求短，并且截面積盡可能大，達(dá)到25mm2以上，建議把阻燃型銅導(dǎo)線緊湊并排使用；接地線的選擇與連接。與接引線一樣，要保證大的截面積，最好是25～35mm2的阻燃型多股銅導(dǎo)線，注意連接方法和連接地點(diǎn)的選擇，選擇就近與接地網(wǎng)直接連接。

這里以調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司為例，具體分析技術(shù)原則在電源系統(tǒng)防雷系統(tǒng)中的應(yīng)用。根據(jù)基本原則，該公司完善了三級(jí)避雷過(guò)壓保護(hù)：第一級(jí)是把電源避雷器直接并聯(lián)在市電總開(kāi)關(guān)（低壓配電房）的輸出端，采用的是DEHNVentilVGA280/4型避雷器（基本參數(shù)：最大通流量100kA，測(cè)試波形8/20μs，殘壓小于2.5kV）；第二級(jí)是把電源避雷器以并聯(lián)的方式安裝在交流配電屏（計(jì)算機(jī)房）的輸出端，采用的是采用DEHNguard385/3+l型避雷器（基本參數(shù)：最大通流量40kA，測(cè)試波形8/20μs，殘壓小于1.5kV）；第三級(jí)是利用保護(hù)器，以并聯(lián)聯(lián)接的方式，把其接入到中心設(shè)備前端，是通信機(jī)柜等中心設(shè)備，主要利用ASP品牌的保護(hù)器，該公司利用的是國(guó)內(nèi)組裝完成的插座式的浪涌保護(hù)器。

2.2 通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)

通信系統(tǒng)防雷保護(hù)的技術(shù)原則：（1）在數(shù)據(jù)線路中，接口避雷器以串聯(lián)的方式進(jìn)行接入，并且要保證其作用不會(huì)影響數(shù)據(jù)的傳輸；（2）在接口以及轉(zhuǎn)接過(guò)程中，盡可能減少轉(zhuǎn)接方式的使用，這樣會(huì)減少插損，并選擇合適的避雷器，尤其注意數(shù)據(jù)接口的選擇，注意接口速率；（3）在上述的接口速率中，若接口速率較高，在避雷器選擇中，可以就漏電流、插損等方面綜合考慮，選擇合適的數(shù)據(jù)避雷器；（4）由于信號(hào)工作電壓差異，保護(hù)避雷器的選擇過(guò)程中應(yīng)該注意選擇合適的動(dòng)作電壓和限制電壓，總之，注意數(shù)據(jù)接口的選擇；（5）數(shù)據(jù)避雷器接地連接必須達(dá)到安全可靠，接地線以及引線的選擇尤為重要，截面積要有保證，同時(shí)接地線的連接中采取就近可靠連接方式，與被保護(hù)的數(shù)據(jù)設(shè)備的地線進(jìn)行連接。

在通信系統(tǒng)的避雷防護(hù)中要緊緊按照上述原則進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)施，這里提供一個(gè)案例作為參考：在通信系統(tǒng)中把避雷器以串聯(lián)的方式接在服務(wù)器RJ45信號(hào)接口和通信機(jī)柜中的專線MODEM進(jìn)線端RJ45接口上，這里選擇的避雷器是2只DEHNUGKF/R4J5型避雷器（基本參數(shù)：最大通流量5kV，測(cè)試波型8/20μs，殘壓小于35V）。

2.3 計(jì)算機(jī)房的接地改造

接地系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)避雷過(guò)壓保護(hù)技術(shù)中起著關(guān)鍵作用。它一般包括了防雷接地、保護(hù)接地、防靜電接地等類型，而且它們之間又各不相同。一般情況下，會(huì)分設(shè)獨(dú)立接地體，然而一旦遭遇雷擊，各接地體之間會(huì)存在電勢(shì)差，這就容易造成反擊事故，從而對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成破壞。所以要想更好地防雷，應(yīng)當(dāng)以整體防雷技術(shù)為依據(jù)，將所有接地系統(tǒng)等電位連接，這樣就能夠有效避免電勢(shì)差，從而減少反擊事故。

接地系統(tǒng)的施工有嚴(yán)格的要求，特別是對(duì)計(jì)算機(jī)房的接地系統(tǒng)更是如此。調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)房靠近主機(jī)柜的地面安裝一個(gè)設(shè)備地線的匯集排，同時(shí)又建了均壓帶，兩者之間用95mm2的銅纜相接，并通過(guò)壓接線耳與一樓專用變壓器房的地網(wǎng)可靠連接。這樣能夠確保機(jī)房不同位置始終處于等電位。另外該大樓的現(xiàn)在走線槽和走線架能用來(lái)布放和敷設(shè)地線，當(dāng)然也可以用獨(dú)立的鍍鋅鐵皮線槽，并用25mm2的銅纜與接地系統(tǒng)連接。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)于電力設(shè)備的運(yùn)作與操作起著極其重要的作用。然而雷擊是一種自然現(xiàn)象，它很有可能損壞整個(gè)電力系統(tǒng)，那么電力企業(yè)就應(yīng)當(dāng)更加重視防雷，以使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)避免雷擊，從而確保整個(gè)電力系統(tǒng)的絕對(duì)安全。調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司實(shí)事求是、因地制宜，從自己的實(shí)際情況出發(fā)，研究并實(shí)施了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體防雷保護(hù)工程，通過(guò)避雷器等設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)手段實(shí)施了基本的避雷過(guò)壓保護(hù)，從而達(dá)到了整體避雷的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王峰.淺談電力系統(tǒng)防雷技術(shù)及其應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2013，（9）.

[2] 蔡道倫.電力系統(tǒng)防雷措施應(yīng)用探析[J].中小企業(yè)管理與科技，2014，（11）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）