通信设备的过电压保护
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摘 要：根据永安火电厂通信设备运行情况，以及对光通信设备、数字微波、PCM终端、交换设备极其终端、交换用户等损坏的原因分析，主要是过电压引起的。针对这点分析通信设备过电压损坏的原因以及地网的改进，并介绍采取的主要防护措施，以解决通信系统的过压保护问题。
关键词：接地网 接地电阻 均压网 光电隔离器
1.概况
永安火电厂通信机房搬迁后设备经常受到损坏，设备受损坏可能发生在任何天气情况下。永安火电厂地处山区，雷电活动非常频繁，属于多雷区。每年在雷雨季节程控交换机信道均被损坏十几个甚至几十个，数字微波与远动信号接口的4E&M板被损坏多次。日常工作中还发现，在非雷雨季节发生过ISDX交换机计费终端、数字微波4E&M板等被损坏，共同现象都是集成块被烧毁，影响正常的通信。
2.接地系统的分析与改进
根据以往通信设备受损情况统计，主要体现在电路板集成块烧毁或过压保护装置受损，从统计情况分析，主要是因为设备遭遇过电压而造成的。通信系统受到的过电压一般分为大气过电压和工频过电压。大气过电压是指直击雷过电压和感应雷过电压；工频过电压主要表现为系统发生接地故障时短路电流在接地电阻上产生的电位升高。
永安火电厂通信设备都安装在办公楼四楼，由一套供电系统向程控机房和微波载波机房内的通信设备供电。在通信机房楼顶设有避雷针和闭合均压网，并通过接地引下线与建筑物防雷接地系统相连。曾经根据《电力系统通信站防雷运行管理规程》的有关技术要求，对通信接地网进行改进。
然而查阅早期办公楼的施工资料，办公楼在施工时主体钢筋并没有按照均压网的技术要求采用焊接方式，无法保证主体钢筋构成的均压网相互之间可靠连接，造成了由主体钢筋构成的均压网在技术上存在一定的问题，可能使整个系统处在不同的电位上。建筑物遭遇雷击的可能性较大，当建筑物遭受雷击时，此时办公楼内同一部位将可能产生电位差，这一电位差引入到机房内，就有可能对设备造成损坏，更严重的可能危及人身安全。同时，当永安火电厂发生电力系统接地故障时，短路电流流经地网的接地电阻，若接地电阻值在较大的情况下，可能造成地电位的升高，也将使接地系统内部产生电位差，这一电位差引入到机房内，也必然危及设备和人身的安全。
结合永安火电厂接地网改造工作，对通信接地网进行改造。改造过程中接地系统按照均压等电位的原则进行。在离办公楼6米处挖设一个环形的接地网，深埋接地体，接地体之间采用截面6×40mm2的扁铝条连接，并作防腐处理，使接地电阻满足电力系统通信站防雷技术标准，并尽可能地减小接地电阻。断开机房内设备外壳、直流电源“+”极、环形接地母线及引下线与建筑物防雷接地网的连接，使通信接地网与防雷接地网分开。房顶的避雷针及均压带通过扁铁作引下线引入到防雷接地网，但引下线与办公楼之间用瓷屏隔开，避免将雷电引入办公楼的可能。将机房的交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地接到机房内的接地铜排上，铜排与机房内环形母线相连，并用多根25mm2铜芯聚乙烯绝缘电力电缆作接地引下线，将机房环形接地母线引至办公楼外的通信专用接地网，从而使通信地网与建筑物防雷接地网分开，避免了将雷电引入到机房的可能。由于通信接地网与建筑物接地网相距只有10m，在建筑物遭遇雷击时，在两个接地装置间势必产生较大的电位差，这个电位差引至楼内也可能引起通信设备的损坏。为了避免这一电位差的影响，在两个接地网之间用一长25m的电感线圈相连，以减小过电压的反击，使得通信设备不会承受高电压。
3.保护措施
良好的接地是防雷措施至关重要的一环，接地电阻值越小过电压值越低（改造完后实测接地电阻值为1.5Ω，满足防雷技术要求），对整个系统将起到很重要的作用。因此，每年在雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护，确保连接紧固、接触良好、接地引下线无锈蚀等异常情况，满足《防雷技术标准和措施》的要求。
（1）电源系统：电源系统的交流电输入端安装装防雷保护过压保护装置。根据要求交流380V中性线在电源室与接地母线相连接。直流电源“+”极在电源侧和通信设备侧均直接接地，直流电源“―”极对地之间在电源侧和通信设备侧接压敏电阻，且电源室内各屏蔽层均与接地铜排连接，保证电源系统的可靠性。（2）交换设备：配线架应可靠接地外，音频电缆分布很广，由于电缆几乎都经过升压站强电磁场，为了保证电缆的感应电及时泄放，音频电缆的屏蔽层在电缆的两端都应接地。在音频线路上装设相应的保护设备。（3）音频传输设备：音频传输设备其信号为交流信号叠加直流电压，可采用光电隔离器将机房内设备与机房外设备通过光电耠合方式工作。远动信号分别通过载波和微波来传送，其传输信号都为低电压的交流信号，在载波和微波设备的远动信号入口接光电隔离器，将机房外线路与机房内设备隔离开来，使过电压无法进入微波和载波传输设备。（4）终端与交换设备的连接保护：交换机外接有维护终端、计费终端等，交换机与终端之间进行数据通信，为了保证设备发生异常时相互之间互不影响，在两设备的连接线上安装隔离变压器，防止终端设备受损坏时危及到交换机。但在安装隔离变压器时应注意设备的通信方式，有时可能要对连接线作相应的改动。
4.效果
自接地网改造完成后，经过近几年时间的运行，从设备运行情况看，微波设备、各类终端都没有遭遇过电压的危害，交换机用户信道的损坏数量和保安单元损坏数量也大大降低，减小了经济损失，提高了通信设备的正常运行水平。今后还应根据现场的实际情况出发，利用《电力系统通信站防雷运行管理规程》的技术规范，进一步巩固设备的过电压保护工作。
作者简介:陈德文 工程师
福建华电可门发电有限公司维修部
脱硫点检员
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