【摘 要】 分析了雷电的的产生的过程，种类以及所造成的危害，从而提出解决雷电防护的方案，进而在实践中了选择合适的雷电防护器进行了施工安装以及接地的改造，解决了雷害问题。
【关键词】 电力 通信信息 雷电 防护
雷击是年复一年危害人类的严重自然灾害之一。随着我国通信技术和计算机网络系统的发展、通信设备的增多、规模的增大，防雷保护已成为一项迫切要求。目前各种变电站的建筑大多数仍采用避雷针（带）保护建筑物的安全，经多年使用，避雷针（带）防直击雷害，是行之有效的和非常经济的措施。但是，随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备、微电子技术的广泛应用，在各行业的计算机、通信网络的运行系统中，这些高精度的微电子设备耐受过压、过流的能力极其脆弱。
变电站机房的电源、通信设备（包括SDH、PCM设备、自动化控制设备、网络设备、弱电电源设备等）的防雷保护环节较为薄弱，每年因雷击电磁脉冲造成的损坏屡见不鲜。雷击放电，可以在建筑物内部或者在一定区域内产生强大的瞬变空间电磁场，对于建筑物内或这一区域内的电气环路产生一定的瞬态感应过电压，产生高达6KV瞬态尖峰电压：当有雷电电磁脉冲引起接地点之间电位差，产生的电磁场干扰会影响前端的中心处理计算机的运行，损坏前端的中心处理计算机的控制板。同时，接地电阻不合格，雷电引起的电位升高，亦会通过设备的接地线引入前端的中心处理计算机中，同时会损坏前端的中心处理计算机的插件。
1 电力通信及变电站建筑物防雷和建筑物电子信息系统防雷分类
1.1 依据GB50057-94（2000版）建筑物分类
变电站划为第一类防雷建筑物，建筑物内的电源设备、远动控制设通信设备防雷应划为A级防雷保护。
1.2 雷击的分类和危害
（1）雷电远点袭击电力线：我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电至低压变压器，经低压变压器的输出给用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线，在电力线上形成每秒50次的交变磁场。根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。
（2）雷电近点电力线的侵入：雷电打在建筑物避雷装置上，按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定，定义建筑物接闪电能力为波形10"350mS三角波，雷击电流为150KA。避雷针引下线由于线路电感的作用，最多只能将50%的电流引人大地。余下的电流将通过电力线屏蔽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷，但也只引下少部分雷电流，余下总电流的25%在大楼流窜至UPS输入输出负载的电源线、局域网线、各类信号线等。
（3）建筑物内感应雷害：建筑物内感应雷击对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据统计微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷击引起的。由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入，它可以危及机房内所有的用电设备，感应雷的能量虽小，但电压较高。所以，对感应雷害的防护，应该是全面的防护。
（4）雷电作用下的网络雷害：1）广域网络：广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地）。在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中，广域网保护的最大雷电流为5kA，对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入防雷器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；2）局域网：在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。在变电站的综合布线中，施工人员把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦建筑物某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。
1.3 雷电高压反击（又称地电位反击）
雷电袭击建筑物避雷针、金属顶面、墙的避雷带，由引下线将雷电流引人大地，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部地电位升高，这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分。
在通过具体分析了雷害入侵被保护系统的各种途径后，我们得出的结论是：防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面因素。为此我们的设计指导思想的主旨是，本着“经济、实用、高标准、严要求、高起点、高可靠性”的原则，按照现场的气象情况，设备要求，选择合适的防雷器。
2 设计技术原则
我们提倡“低残压、全保护”的安全防雷理念，并力求“线路和空间两个干净”，同时又突出重点。
2.1 电源线路防护设计原则
一个完善的调度通信机房、信息中心及变电站二次设备配电线路防护方案应从站用电、充电屏配电、直流输出配电、重要设备配电等全面考虑。电源防雷器的泄放电流不小于20KA/线（8/20us），残压不高于684V，要求具有相线对地线、相线对中线、中线对地线的全保护功能。
2.2 通信线路防护设计原则
一个完善的通信线路防护方案应从进出主控楼的所有有源通信线、主控室内跨系统、屏柜之间的非常重要的数据线、楼内接近或超过30米长的数据线等全面考虑，其它无明显雷击感应点则不予考虑。信号防雷器的泄放电流不小于10KA/线（8/20us〉，残压、频率、阻抗、接口满足信号传输要求。
2.3 接地及等电位设计原则
采用共享接地方式，接地电阻要求不大于4Ω。雷击地电位抬高对低电位线路（主要是对外的电源线、通信线等）形成的电位差，采用线路上加装的SPD的方法进行防护。
2.4 雷电电磁场防护设计原则
变电站主控楼内设备屏柜为金属柜，处于其内的设备所受到的雷电磁场干扰有一定的减小，雷电电磁场的影响主要体现在进出屏柜的电源和信号线路，能采取屏蔽措施的线路就屏蔽，无法实施屏蔽的线路采用加装SPD的方法。
3 防雷技术实施方案
调度通信机房、信息中心及变电站主控楼二次设备防雷方案调度通信机房、信息中心及变电站主控楼内二次设备是西平县电业公司监控、调度、通信管理的重要平台，保证主控楼内弱电子设备的安全非常重要，因此，必须对高压场、高压室、中控室主控楼内二次设备进行全面完善的保护。
3.1 变电站配电线路
（1）站用交流屏：在直流交流屏输入端各并联安装1台三相B级和C级电源防雷器。主要作用是防止雷电从楼外电力线路进入楼内交流配电系统，作为变电站配电线路的总保护。防雷器安装时，其中三条相线与变电站站用母线之间串C63/3P空开，中线接屏内中线排，地线接屏内地线排。
（2）高频开关电源频：在充电柜1路交流电源处并联安装1台220V直流电源防雷器。
主要作用是：作为线路保护屏设备在电源线路雷电防护的精确保护措施；安装交流电源防雷器，作为线路的精确保护措施。防雷器安装时，交流L、N串C20/2P空开
（3）通信柜：在光端机交流电源处并联安装1台220V电源防雷器。主要作用是：作为线路保护屏设备在电源线路雷电防护的精确保护措施：防雷器安装时，交流L、N串C20/2P空开。
（4）35KV及l0KVPT线路保护测控柜：在交流电源处并联安装2台110V电源防雷器。主要作用是：作为线路保护屏设备在电源线路雷电防护的精确保护措施：防雷器安装时，直流正极、负极串C20/4P空开，交流L、N串C20/4P空开。
（5）后台：在交流电源处并联安装1台220V单相电源防雷器。主要作用是：作为线路保护屏设备在电源线路雷电防护的精确保护措施。
3.2 通信机房及信息中心机房的防雷系统
3.2.1 电源线路的防雷保护
交流供电系统应采用TN-S制，即三相二线制供电方式。在这种供电方式的整个系统中，具有单独的中线N和保护接地线PE；在系统中，中线N与保护接地线PE分开。根据供配电线路导体长距离传输的特点、防雷器件的特性、来自线路雷电流的强度，以及配电系统中各部分的耐电水平，必须采用多级、分级防雷保护。对机房供电系统预防LEMP，一般采用用户总电源、用户分电源、设备工作机房电源等多级保护方法治理，分级配置“进户”、“进室”、“单机”及“直流”电源过电压保护器予以保护。
楼层通信机房、信息中心机房部分现状为：3+l相电源进线，有配线柜。要求在电源部分进行防雷，根据其据体情况在其380V总电源输入端并联加装TNRI6B100/4-380型电源防雷器，其雷电通流容量不得小于l00kA，作为其电源部分第一级防雷保护器；在其UPS或重要设备总电源输入端并联加装TNRI2C20/2-220型电源防雷器，其雷电通流容量不得小于40KA，作为其电源部分的第二级过电压防护。供电设备的正常不带电金属部分应作保护接地，严禁作接零保护，其接地线截面积不应小于16mm2，材料为多股铜线；供电系统各个SPD的接地端，应分别连接到强电地的接地汇集线上，从汇集线单独用导线接至室外地网上，接地电阻应不大于4欧姆。
3.2.2 信息中心机房线路防护
（1）中心机房交流总电源输入端加装第一级电源避雷器，其通流容量不小于100KA（8/20us）。注：带雷电计数器
（2）电源配电柜输出端加装第二级电源避雷器，其通流容量不小于40KA（8/20us）。
（3）重要设备（如：95598短信客户服务器、农电排灌管理系统服务器、95598客服系统、服务器、生产管理服务器、核心交换机柜、用电管理信息系统1、2。标准化作业指导服务器，手机短信抄表服务器）总电源输入端加装第三级电源避雷器，其通流容量不小于20KA（8/20us）。
3.2.3 通信、远动机房电源线路防护
（1）在通信机房380V交流总电源输入端加装第一级电源避雷器，其通流容量不小于100KA（8/20uS）。
（2）在通信机房配电柜交流电源输出端加装第二级电源避雷器，其通流容量不小于40KA（8/20uS）。
（3）在逆变器交流220V交流电源输出端加装第三级电源避雷器，其通流容量不小于20KA（8/20us）。
（4）在直流48v电源各个用户输入端加装第三级电源避雷器，其通流容量不小于20KA（8/20us）。
3.2.4 远动柜信号线路
（1）在远动柜GPS天线端口安装TNR一（K）天馈防雷器。
（2）在调度网及信息中心信号线路分别安装网络防雷器RJ45/05。
（3）在远动通信数据线分别安装一台信号防雷器。
（4）在到后台处进监控机信号线路安装号监控信号防雷器T/BNC。
3.3 接地系统
（1）站内及通信机房设备各类接地应采用共同接地方式。利用机房原有地网，其地网要求接地电阻小于4欧姆，各设备金属外壳和框架等不带电金属部分以最短距离与接地母线连接。
（2）设备接地电阻应满足以下条件：R≤2000/短路电流，最大不得大于4欧姆。
3.4 屏蔽
根据国家防雷技术规范要求，通信机房、信息中心及变电站主控楼二次设备屏为金属机柜：大部分线路为屏蔽电缆，对没有采取屏蔽或屏蔽效果不良的线路，已经采取安装SPD的措施。
4 结语
在通过了具体的防雷设计施工后，我们得出的结论是：防雷保护工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面因素。为此我们的设计指导思想的主旨是，本着“经济、实用、高标准、严要求、高起点、高可靠性”的原则，按照现场的气象情况，设备要求，选择合适的防雷器。更重要的是我们的技术维护人员在雷雨到来之前，要勤维护防雷设备，让设备经常处于最佳状态，经常看天气预报，做到心中有数，有备无患。西平县电业局经过以上的防雷设备改造以后，这几年从未发生过雷击设备事件，积累了相当丰富的防雷经验，为电力的发展做出了应有的贡献。
参考文献：
[1]GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.
[2]GB18802.1—2002《低压配电系统用的电涌保护器》.
[3]GA173—2002《计算机信息系统防雷保安器》.
[4]IE1312-1：1995《雷电电磁脉冲的防护.通则》.
[5]DL548-94《电力系统通信站防雷运行管理规程》.