电力通信系统雷电防护解决方案

第一篇：电力通信系统雷电防护解决方案

电力通信系统雷电防护解决方案

1前言

当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段。信息化建设和高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的卫星通信、保护监控、计算机系统和测量等电子设备产品更加广泛地应用于我国电力行业中，尤其在电力变电站这样设备高度集中的地方，含有大量的微电子仪器设备，这些设备大大提高了我国电力行业整体的自动化水平，对国计民生有着至关重要的意义。但另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，更重要的是这些系统所承负的那些须实时运行的后续工作的中断和瘫痪，所造成的不可估量的直接与间接的影响和巨大经济损失，尤其是对于电力这类国家重要关键部门，更为重要。

为此，我们认为对关键的系统和设备进行防雷害和过电压保护，不但是必要的，而且是必须实施的。

通过我们为电力通信机房及二次变电系统防范雷害、保障系统安全运行等工作方面所做出的大量艰苦、细致的工作。我们根据贵处防护现场的实际基础环境情况,及进行保护的工艺设备情况的要求,本着“经济、实用、高标准、高起点、高可靠性”的原则，为贵处做出设计方案，供各位领导和专家评审。

2设计说明 2.1项目的提出

根据省广电集团有限公司领导指示,由市供电分公司通信公司提出，对通信机房及电力变电站进行防雷和整改工作。

对通信机房和变电站内设备供电系统进行雷电防护加固对通信改造机房增加防雷型双电源自动切换配电柜对机房接地与变电站接地实施等电位隔离和地线优化等措施增设雷电环境在线监测记录装置对通信机房平面布置图、机柜正面、背面图、机房外部接线图、电源接线图、机房接地图等资料进行编制、存档对机房内线缆、光缆等制作标识进行区分整理通过防雷改造、机房整改确保通信设备和电气设备运行更安全、更可靠,为日后维护工作的顺利、快速、方便奠定基础。2.2设计原则

由于雷电防护是一个综合性系统工程，防雷工程的系统设计、电涌保护器选型、安装、维护对所保护的设备关系重大，对业务正常运行具有非常重要的作用。因此，防雷保护系统设计应具有先进性、可靠性、易维护性和经济合理性。防雷工程设计及防雷器件的选择应遵从以下的原则：(1)客户利益原则

无论防护工程的大小，防护设备数量选用多少都应以用户对安全期望值为原则，以用户需求为宗旨。本着务实,实用有效的思想，以科学严谨的态度，充分考虑用户设备的可扩展性，通过相互间深层次的技术交流和沟通，达到目标的一致性，取得双赢。(2)安全、可靠性原则

防雷工程的设计应首先考虑的问题就是科学性、合理性、安全性和可靠性。在防雷工程的设计中防护产品应是成熟可靠的产品。

电力通信设备是电力调度与电网控制的关键设备，对人民生活与生产息息相关，任何时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失,以及相关的社会影响。这就要求系统具有高度的可靠性。如何提高系统可靠性是防雷工程师必须关注的首要问题。因此，防雷产品满足以下要求： a)满足系统正常运行，系统传输无损耗和衰减，不出现“乱套”或“暂乱套”；

b)满足在规定的技术条件下的防感应雷、防浪涌过电压的冲击，且能自动复位； c)防护器件失效或损坏时，产品具有声光报警或遥讯接口、自动脱扣装置； d)防护器件失效或损坏时，可在线热维护（热插拔），故障处理无须停机；(3)先进性原则

采用当今国内、国际上最先进和成熟的工业设计技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。从国家电力及电力通信发展来看，系统总体设计的先进性原则，主要体现在以下几个方面：

防雷系统的设计考虑电力系统的基础设施及装备特点，对高压输变电网、电力调度控制网和电力通信网开放的体系结构中的强电设备、弱电设备的安全接地系统的兼容性和协调性；防护设计中的梯度性；

采用产品技术应当是有效的，可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。(4)实用性原则

本着安全最大化原则，配置防雷保护系统的投入与安全的期望值成正比，投入所带来的经济效益是显著的，能减少每年的运行维护费用、提高和延长设备工作时间、避免雷电灾害或重大事故造成的重大经济损失，为用户的系统设备增值，有效的保护用户的投资，保证整个系统的正常运行；实用性就是能够最大限度地满足用户的需要，从实际应用的角度来看,这个性能更加重要。

(5)开放性，可扩充、可维护性原则

防雷保护技术是不断发展变化的，为了保证用户的投资，所选产品必须满足行业的有关技术标准；符合国家或国际有关标准。这样才能对电力网络的未来发展提供保证。

因为系统雷电防护设计是一项系统工程，那么从系统论的角度上讲，系统结构越合理，系统的各个部份（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就越协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。2.3设计依据

SDJ2-92《变电所设计技术规程》

GB/T15153-1994《远动设备及系统工作条件环境条件及电源》 GB/T13729-1992《远动终端通用技术条件》

GB501269-1992《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》

GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB18802.1-2002《低压配电系统用的电涌保护器》 GB18802.2-2003《电信和信号网络的冲击保护装置》 GA173-2002《计算机信息系统防雷保安器》

GA267-2003《计算机信息系统防雷电电磁脉冲安全保护规程》 IEC1024－1∶1990《建筑防雷》

IE1312－1∶1995《雷电电磁脉冲的防护．通则》

2.4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

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、远动控制设备、通信设备防雷应划为A级防雷保护。

其防护措施应有：直击雷防护、侧击雷防护、雷电浪涌入侵的防护、雷击电磁脉冲的防护和等电位联接的措施。3雷击的分类和危害

防护雷电灾害工作的第一步就是首先应确认雷害侵入所保护系统的各种途径，在这个基础上，依据系统防雷的科学理论和我们丰富的防雷设计安装经验，采取相应的防护措施，进行有针对性的防护，从而达到在雷电入侵时能够保障系统安全运行的目的。

为此，首先对于电力变电站的雷电入侵和危害，我们分别从以下几点进行分析： 3.1电力线是雷电入侵的重要渠道 3.1.1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。如遇雷害发生时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式。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，那么，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，这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电设备。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。3.1.2雷电近点电力线的侵入

所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击被保护设备所在的建筑物避雷针或金属屋面（区域管制中心主楼为金属屋面），从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题。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，IEC61312定义最多只能将50％的电流引入大地。也就是说，10′350mS直击雷引下线只能引下50%的电流，余下的电流将通过电力线屏蔽槽、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。结果将击穿UPS输出对地线和输入对地线、终端设备电源对逻辑地线、网口对逻辑地线等。3.1.3错相位雷害

美国空军电磁兼容手册中，描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击，每次不少于26个雷，它有大小和发生先后的区别，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线线之间就会产生一个电压差，侵入设备。这种侵害设备的现象，称错相位雷击，又称雷电的二次破坏。

小结：堵死雷电由电力线入侵电子设备，应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手，实施全方位的保护，才能在发生雷击时，实施有效的保护设备。3.2建筑物内感应雷害

雷电击在建筑物避雷针或金属屋面上，由避雷针或金属屋面通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场，建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。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，据统计资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷击引起的。

以变电站为例，避雷针引下线或主钢筋距机房约10米，假设机房为7′7m2。di=75KAdt=10mS

则感应高压U＝2′10－7′7′Ln＝5571V

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。3.3雷电作用下的网络雷害 3.3.1广域网络

一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，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，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN专线，一类是ISDN专线，一类是帧中继以及微波通讯方式。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；

而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93V振铃电压共计175V，插入防雷器，防雷器的启动电压185V，残留电压小于Vdc330V，因为调制解调器的耐压为Vdc330V。保护模式为线对地和线对线，广域网遭受雷击的概率较大，一般在28％左右。3.3.2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。

我们做过一次试验，在一条连接服务器的网线旁边，约距网线0.5米处，采用雷击发生器对网线0.5米处一条金属线发射雷电流。由小到大，发射电流为10KA，周边磁场污染了网线，瞬间服务器端口、芯片被击穿，这时，示波器记忆感应高压为100V。

在变电站的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，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。

另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs(高斯)的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。3.3.3综合布线

从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：

a)电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离； b)广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设； c)网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装； d)屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地.3.4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、女儿墙的避雷带，由引下线将雷电流引入大地，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。

另外一点值得非常注意的是：防雷的概念不仅仅是对雷电灾害的防护，还有由于大型设备起停，切投等引起的电网波动，而产生的浪涌过电压是目前电子系统最大的威胁，其危害的比例绝对高于自然雷击的比例。雷电过电压，浪涌过电压，均归于瞬态过电压（瞬态浪涌电流）的范畴之内。

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，涉及多方面的因素。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，在遵照执行国际有关标准，国家有关行业标准的基础上，还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求，以期达到更好的防护效果。4设计具体说明

经过对多个变电站的实地勘察，当前变电站中所采用的防雷措施(外部避雷)是比较可靠的，但是,随着电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，单靠传统的避雷针、避雷带等外部避雷设施已不足以防护雷电或开关过电压对微电子设备的冲击，进行内部系统的雷击浪涌防护和加装SPD（电涌保护器）是迫切的和必须的。

本设计主要内容为:(1)所有通信机设备线缆整理、打标签、平面图、走线图、设备明细表等设计绘图(2)110KVA变电站：

电源系统雷电浪涌防护、远动信号端口浪涌防护(3)110KVB变电站：

更换电源柜、增加接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、串口信号端浪涌防护(4)农电所总站：

接地改造、设置地线铜排、配线箱改造、增加防雷保安单元、电源系统雷电浪涌防护(5)生产综合楼客服中心：

增加直流电源配电柜、接地改造、增设接地铜排(6)220KV变电站：

交流配电系统设计及改造，电源系统雷电浪涌防护、数据线防雷(7)110KV变电站：

电源系统雷电浪涌防护、数据线防雷(8)220KVC变电站：

交直流配电柜的设计制造、接地线的引入、电源系统雷电浪涌防护、串口信号端浪涌防护

(9)110KVD变电站：

增加交流配电柜、引上接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(10)110KVE变电站：

交流电源系统雷电防护、信号端浪涌防护、接地均压环处理.(11)旧供电局：

地线引入、增设接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(12)供电所：

电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护(13)供电大厦15楼交换机房：

交流电源系统雷电防护、接地均压环处理(14)供电大厦16楼通信主机房：

地线引入、增设接地铜排、电源系统雷电浪涌防护、信号端浪涌防护 4.1建筑物防雷、二次弱电设备系统防雷及电气安全设计指标 4.1.1电气安全技术指标

(1)供电方式（采用TN或TN-C-S系统）及电网要求

电源电压：380V/220V波动不大于±5%

电源频率：50Hz波动不大于±0.5%

波形失真率：应小于±5%

电压漂移：（N-PE）应小于1V。

第二篇：通信机房雷电防护隐患解决方案

通信机房雷电防护隐患解决方案

【摘要】本文介绍了通信机房雷电防护存在的一些问题，对产生的雷电事故安全隐患和处理方法作了较全面的分析和整治，提醒工程技术人员要重视机房雷电防护相关问题，尽量避免和减少通信机房雷电灾害的发生。【关键字】通信局站

防雷

等电位

接地

一、简介

六安解放路局地处于六安市中心，该局站内部微波落地铁塔（高97米）与机房距离较近（低于6米），同时该铁塔为周围最高构筑物。因此解放路局落雷率高、极易遭受雷击。在历年的雷雨季节，解放路局有多次损坏设备的现象，主要有：机房空调、发电机组控制板、动环监控系统采集设备、交换机、电脑等。所以解放路局为重点防雷保护地区，必须进行防雷改造，保障网络安全。

二、总体思路

为了有效降低解放路局雷击灾害，经对该局现场仔细查勘，主要存在以下隐患：

1、未联合接地

解放路局由于建站时间较早，建筑内有电信设备，也有微波设备，局站内有变压器中性点接地网、电信设备工作地、保护地、落地铁塔地网、建筑地网等这些地网由于建设时间不同，这些地网在地下相互独立，均未达到单独建地网所需距离及共用接地的要求。

2、电源系统防雷措施不够

解放路局的交流输入端无首级电涌保护器，油机房、空调室、数据机房、交换机房的交流电源均未设立次级电涌保护装置。没有达到交流供电系统多级防雷保护的要求。在一楼总直流电源输出端未安装用于抑制直流线路上电压浪涌的防护器件。

3、室内等电位系统未完善

解放路局存在等电位不完善，数据机房静电地板未接地、部分设备保护地未接地，传输机房内光配柜内金属加强芯汇接线未接地，部分电子设备未接地。

机房光配线架未接地

三、隐患整改及处理过程

本次隐患整改工程主要采取等电位联接、区分雷电流引下线和保护接地引上线、正确设计和安装多级电涌保护器，对解放路通信局进行综合防雷改造.1、联合地网

在解放路通信站的铁塔下新建一组地网作为各类接地引出线的抽头点，并将新建地网与原变压器地网、铁塔地网、机房接地之间焊接连通，机房接地引入点与其它地网焊接连通点之间大于5M，在铁塔与机房接地抽头点之间埋设6块高效降阻模块，使得从铁塔入地的雷电流的能量得到有效衰减。并做好新建地网的防腐处理。

解放路局新建地网示意图

2、合理配置多级电源避雷器

电源线是雷电通过电场感应而引雷入室的主要途径，即使是电源线通过地埋方式，也不能完全解决雷电波入侵的问题，因此安装多级电源避雷器以抑制雷电波入侵是首要选择。

实现电源防雷多级保护性能优化的关键技术要求是：各级保护特性的合理分工；每级暂态电流的配比；每级启动电压的合理搭配；级间退耦；每级防雷器材的选用；负载电流的设计等等。

因解放路站是共址局站，微波铁塔为周围最高构筑物，落雷几率较高，属防雷一类站，加之机房周围的电磁环境极为复杂，故电源避雷器的第一级通流容量确定为100KA。第二级通流容量确定为40KA。

第一级100KA电涌保护器装在电源的进线处。市电由此直接进入，所以，第一级电源电涌保护器装在防雷区1区与0区之间，防止雷电波侵入。

第二级40KA交流电涌保护器安装在空调机房、油机房、传输机房和交换机房的分配电屏处安装，实现交流电源的多级保护。由于铁塔离机房距离非常近，安装第二级电涌保护器是极为必要的，也是必须的。

在一楼直流总输出端安装工作电压-48V的直流电源电涌保护器，对机房内各类使用直流电源的设备提供防雷保护。

该局站所有的电脑用插排全部用新采购带防雷模块的插排予以替换，特别要注意防雷插排的接地端子一定要与地线排连接良好。下图为各级防雷模块安装示意图：

解放路局电源防雷系统图

3、室内接地线的隐患整治

在传输机房中设置一块分接地汇接排，作为传输机房的接地汇集排。将传输机房内各类接地线汇接在此，并引至一楼总汇接排。

在空调机房内设置一块分接地汇接排，作为空调机房的保护地，防雷地的接地汇接排。将空调机房各类接地线汇接在此。并引入总汇接排。

（1）完善机房室内接地的连接

对各机房内未良好接地的通信设备重新敷设保护接线，做到完全等电位连接。

（2）信号部分的保护

鉴于信号线是光纤引入，做好所有入局光缆金属加强芯的接地及MODF机架接地工作。（3）机房静电地板接地改造

所有机房防静电地板金属支架加装铜排作等电位连接，并可靠接入总地线排。

机房等电位连接示意图

四、总结及成效

（一）改造成效

解放路局经防雷系统改造过后，截止到目前已经三年多没有遭到雷电破坏发生设备故障了，改造效果非常显著。

（二）经验总结

为了防治雷击灾害事故，排除隐患，确保设备长期、安全、稳定的运行，针对目前通信机房防雷容易忽视的一些问题提出以下几方面的建议，供参考：

1、进户电缆铠装层两头切实做好接地（因为雷击电流的趋肤效应，90%的雷电流集中在电缆的表层，切实做好铠装层入户前的接地，就可以把雷电流在入户前泻放掉大部分，从而最大限度的保护基站设备）；

2、室内防雷设备接线正确,地线连接牢固,尽量垂直走线,并确保捷径路线接入总接地汇流排；基站联合地网的阻值要求小于10欧姆，综合机楼联合地网的阻值要求小于1欧姆，并且应具备一定的散流面积，保证雷电流的有效泻放；

3、每年雨季前例行检查所有防雷器工作情况, 并确保防雷器保护空开处于工作状态；防雷模块是否有发热现象；防雷器失效应及时更换(防雷模块绿色窗口变为橙色或红色后,应及时更换防雷模组)，这里着重指出防雷模块故障，其对地产生漏电流可导致前端漏电保护装置跳闸，直到去除故障防雷模块后前级漏电保护开关方能合上闸；

4、做好局站联合地网及机房内等电位连接。每年雨季前例行检查地网连接可靠性，接地电阻宜小于10欧姆。

第三篇：低压供配电系统雷电防护措施

低压供配电系统雷电防护措施

雷电或大容量电气设备的操作会在供电系统内外产生电涌，其对供电系统和用电设备的影响已成为人们关注的焦点。低压供电系统的外部电涌主要来自于雷击放电，它由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。一个典型的雷电放电过程包括两次或三次闪电，每次闪电之间大约相隔1/20s的时间。大多数闪电电流在10~100kA之间降落，其持续时间一般小于100μs.供电系统的内部浪涌主要来自于供电系统中大容量设备、变频设备和非线行用电设备的使用。供电系统的内、外部浪涌会对一些敏感的电子设备造成损坏，即使是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源部分或整个电子设备损坏。在雷电对设备造成的损害事故中，由电源线引入的雷电波占有相当大的比例，所以对电源线路的安全防护显得格外重要。雷 电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。在此，我仅介绍一下电源防护。

一、电源系统的防雷保护对象

根据国际电工委员会所拟定的IEC1312《闪电电源脉冲的防护》标准，一般电源系统(不包括发电系统)、应在其LPZI雷电保护区。在此区域，不易遭受直击雷，所感应的雷电电流不大于20KA，电压不高于6KA。其防雷保护对象有两个方面：

1、电源输入、输出端口的防雷

不同电源系统设备千差万别，这里以通信电源为例。通信电源一般有交流配电、直流配电、整流模块、监控模块等单元。交流配电单元整流模块的输入端都应设计防雷 网络来吸收雷电流，抑制雷电引起的尖峰电压。这样对整流系统来说，理想的情况是，交流配电单元的防雷网络吸收掉大部分雷电流，并将浪涌电压抑制在远低于6KA的水平，整流模块内的防雷网络再吸收掉剩下的雷电流，并将浪涌电压箝位在模块内器件能承受的水平。这样，才能保证电源系统既有效防雷，又能尽量延长防雷器件的寿命。

2、电源通信端口的防雷

当电源系统通过电话线进行远程通信时，通信电缆就可能引入雷电。雷电进入电源系统通信用的调制解调器或系统的端口时，就可能使其损坏。通信线路的防雷首先要了解线路上的电压水平，据此来选择防雷器件。其次，要注意不能影响通信质量，如产生误码等

二、电源防雷器的配置

防雷器又称等电位连接器、过电压保护器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于电源线防护的防雷器称为电源防雷器。鉴于目前的雷电致损特点，雷电防护尤其在防雷整改中，基于防雷器防护方案是最简单、经济的雷电防护解决方案。防雷器的主要作用是瞬态现象时将其两端的电位保持一致或限制在一个范围内，转移 有源导体上多余能量。进入地下泄放，是实现均压等电位连接的重要组成部分。防雷器的一些主要技术参数：额定工作电压、额定工作电流，特批串并式电源防雷器的载流量。

1、TN-C系统防雷保护

TN-C系统：俗称三相四线制，供电系统中相线与零线并行敷设，由于从变压器中心点引来的N线在该处接地，因此安装防雷器时可在相线与零线之间安装防雷模块，但在有些情况下，由于零线与接地情况不好，接地电阻过大，此时可在配电箱近旁立柱的主钢筋中引一地线，作为防雷电源地。

2、TN-S系统防雷器的配置

PE线与N 线在变压器低压侧出线端相连并与大地连接，而在后面的供电电路中PE线与N线分开布放，因此在选用和安装防雷器时需要分别在相线与PE线之间以及N 线和PE线之间进行保护。

3、TN-C-S系统防雷器的配置

TN-C-S系统是TN-C和TN-S两种系统的组合，其中第一部分是TN-C系统，第二部分为TN-S系统，其分界面在N线与PE线的连接处。该系统一般用在建筑物由区域变电所供电的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处作重复接地，进户后变成TN-S系统。

根据《低压配电设计规范》中的有关条文，建筑电气设计选用TN系统时应作等电位连接，消除自建筑物外沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压，同时减小保护电器动作不可靠带来的危险，有利于消除外界电磁场引起的干扰，改善装置的电磁兼容性能。TN-C-S系统的N线和PE线，在变压器低压侧就合为一条PEN线，这时只需在相线与PEN线之间加装防雷器。在进入建筑物总配电屏后，PEN线又分为N线 和PE线两条进行独立布线，PEN线接在建筑物内总等到电位接地母排上并入地。因此进入配电屏以后，N 线对PE线就安装防雷器。

4、TT系统防雷器的配置

N线只在变压器的中性点接地，它与设备的保护接地是严格分开的，因此在选用防雷器时需要在相线与N线之间以及N线与地线之间进行保护。

5、IT系统防雷保护

IT系统：俗称三相三线制，IT系统中变压器中性点不接地或大电阻接地，线路中无工作零线。此种供电系统适于三相对称负载，常用于工厂供电系统中给电动机供电。其防雷保护需在负载的输入侧做一接地体，作为系统防雷保护地。

对不同的供电系统中SPD的安装位置，原则上应安装在各雷电防护区的交界处，其接地端应就近接到等电位连接带上，但由于各种原因，SPD的安装位置不会正好 设在雷电交界处附近，此时B级SPD 应安装在建筑物内总等电位连接端子处，实行多级保护的末端SPD应靠近被保护设备安装。

三、分级防护

由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，对于有可能发生直接雷击的地方，必须进行CLASS —I的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设备或第三级防雷器而言是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长感应雷的能量就变得足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。

1、第一级保护

目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500—3000V。

入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的最大冲击容量，要求的 限制电压小于1500V，称之为CLASS I级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过电源防雷器时，线路上出现的最大电压称为限制电压）为中等级别的保护，因为CLASS I级保护器主要是对大浪涌电流进行吸收，仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备的。

第一级电源防雷器可防范10/350μｓ、100KA的雷电波，达到IEC规定的最高防护标准。其技术参考为：雷电通流量大于或等于100KA（10/350μｓ）；残压值不大于2.5KV；响应时间小于或等于100ns。

2、第二级防护

目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1500—2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。

分配电柜线路输出的电源防雷器作为第二级保护时应为限压型电源防雷器，其雷电流容量不应低于20KA，应安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电处。这些电源防雷器对于通过了用户供电入口处浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相45kA以上，要求的限制电压应小于1200V，称之为CLASS

II级电源防雷器。一般用户供电系统做到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了

第二级电源防雷器采用C类保护器进行相—中、相—地以及中—地的全模式保护，主要技术参数为：雷电通流容量大于或等于40KA(8/20μｓ)；残压峰值不大于1000V；响应时间不大于25ns。

3、第三级保护

目的是最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，使浪涌的能量有致损坏设备。

在电子信息设备交流电源进线端安装的电源防雷器作为第三级保护时应为串联式限压型电源防雷器，其雷电通流容量不应低于10KA。

最后的防线可在用电设备内部电源部分采用一个内置式的电源防雷器，以达到完全消除微小的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防雷器要求的最大冲击容量为每相20KA或更低一些，要求的限制电压应小于1000V。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备具备第三级保护是必要的，同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

对于微波通信设备、移动机站通信设备及雷达设备等使用的整流电源，宜视其工作电压的保护需要分别选用工作电压适配的直流电源防雷器作为末级保护。

4、根据被保护设备的耐压等级，假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平，就只需要做两级保护，假如设备的耐压水平较低，可能需要四级甚至更多级的保护。第四级保护其雷电通流容量不应低于5KA。

四、电源防雷器分级防护的一般配置

配置电源防雷器时应注意以下事项

1、若电源进线为架空线，则在电源总配电柜处安装标称通流容量在20KA（10/350μｓ）及以上的开头型电源防雷器，其放电电压Usg≥4Uc（Uc为最大工作电压）;也可安装标称通流容量在80KA(8/20μｓ)以上的限压型电源防雷器,标称导通电压Un≥4Uc,响应时间小于或等于100ns,该电源防雷器作为一级防护.2、若电源进线为埋地引入电缆且长度大于50m,则在电源总配电柜处安装标称通流容量在60 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥4Uc、响应时间小于或等于100 ns的电源防雷器作为一级防护。

3、在楼层电源的分配电箱上应安装标称通流容量在40 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥3Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为二级防护。

4、在设备前应安装标称通流容量在20 KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥2.5Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为三级防护。

5、对于重要的电子设备和计算机机房，在不间断电源后宜安装标称通流容量在10KA(8/20μｓ)以上、标称导通电压Un≥2Uc、响应时间小于或等到于50ns的电源防雷器作为精细防护。

6、在二次（直流）电源的设备前宜安装低压直流电源防雷器，其标称容量大于或等于10 KA(8/20μｓ)，标称导通电压Un≥1.5Uz（Uz为直流工作电压），响应时间小于或等于50ns。

为防止电源防雷器老化造成短路，电源防雷器安装线路上应用过电流保护装置；宜选用有劣化显示功能的电源防雷器。

五、电源系统SPD的安装：

1、雷电会在配电线路上感应出雷电过电压，它既可能是相线对地或中性线对地的感应过电压，也可能是相线与中性线之间的感应过电压。在不同的配电系统中SPD的 安装方法是不一样的：TN系统一般采用相线、中性线分别对地加装过压型SPD的方式；TT系统一般采用相线分别对中性线加装过压型SPD的方式，中性线对 地采用放电间隙SPD。

2、根据GB50343-2004中规定，电源线路浪涌保护器的安装应符合下列规定：

2．1、电源线路的各级浪涌保护器应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。浪涌保护器的接线端与配电箱的保护接地线（PE）接地端子板连接，配电箱接地端子板应于所处防雷区的等电位接地端子板连接。各级浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜超过0.5米。

2．2、带有接线端子的电源线路浪涌保护器应采用压接；带有接线柱的浪涌保护器宜采用线鼻子与接线柱连接。

3、如果各级电源的SPD单独安装，则应首先确定各级SPD的安装位置，保证各级间的导线长度符合《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中的有关要求，满足各级能量配合的要求，并且注意最后的一级SPD的安装点与所要保护的设备间的导线距离尽量短，避免在设备前端的线路上产生的感应电压进入设备。在由直流电源供电的设备机房内，在开关电源直流输出端要安装直流浪涌吸收保护器。

六、接地

1、接地的目的和种类：

接地是利用大地作为接地电流回路，在电气设备与大地之间实现低阻抗的电气连接，它将设备接地处的电位固定为所允许的值。接地的目的一是为设备的操作人员提供 安全保障；二是防止设备损坏和提高设备工作的稳定性。接地电位的大小，除与电流的幅值和波形有关外，还和接地体的几何尺寸及大地的电磁参数有关。

在电气设备中，按照接地用途的不同，可分为工作接地、保护接地、屏蔽接地和防过电压接地。

2、电源防雷器接地时应注意以下事项：

2．1为了使接地电位相等，被保护设备与防雷器必须再用一个接汇集排。

2．2为了减小防雷器泄放的雷电流在接地引线上形成残压，防雷器的接地线应尽可能短、粗、直。

2.3为了使被保护设备的地电位与接地汇集排的地电位相等，设备的保护接地线中不能有电流流过，接地连接线可适当加长。

2．4避雷针（带）引下线和其他干扰电流不能流过设备与防雷器用的接地汇集排，以免造成接地汇集排上各连接点的电位不相等。

3、电源装置接地的分类

目前在我国应用的各种电源装置的接地种类繁多，归纳起来可分为以下几类

3.1给电源装置供电电源中性点的工作地：指稳定的供电系统中性点电位的接地；

3.2电源装置的防雷保护接地：指在雷雨季节为防止雷电过电压的保护接地；

3.3电源装置的安全保护地：指为防止接触电压及跨步电压危害人身和设备安全，而设置的微电子装置金属外壳的接地； 3.4电源装置直流系统地又称为逻辑地、工作地，它为微电子装置各个部分、各个环节提供稳定的基准电位（一般是零点位）。这个地可以接大地，也可以仅仅是一个公共点。系统地如果与大地不相连，即系统地处于悬浮工作状态，称之为浮空地；

3.5电源装置的屏蔽地：为抑制各种干扰信号而设置的，屏蔽的种类很多，但都需要可靠的接地。结束语：

雷电防护将是个系统工程，雷电防护的中心内容是泄放和均衡：

1.泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。

2.均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。

电源系统的防护只是雷电防护中的一部分，更科学更详细的做法还需要我们进一步的研究。

第四篇：电力通信网络管理系统方案

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电力通信网络管理系统方案

需求分析

在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定，如网络管 理要求、通信系统规模、通信网络结构、技术经济指标等。网络管理要求应是确定网管系统方案的首要因素。并不是在任何情况下网管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只关心对通信设备的实时监控，那么最佳方案是选择监控系统。在完成监控功能方面，监控系统的实时性能、准确程度都较复杂的网管系统要高。同样 如果管理要求只关心通信设备的信息，只需要建立网元管理系统即可。但如果是一个管理一定规模的通信网络而且提供通信服务的管理单位，那么就应该选择能够涵 盖整个通信网的网管系统。

网络设计

初期的网管系统一般只注重网络某些部分(如通信设备)的管理，其主要原因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。真正的网络管理系统应包括以下各个层次：

网元数据采集层：网元(设备)的数据接入、数据采集系统。

网元管理层：直接管理单个的网元(设备)，同时支持上级的网络管理层。这一层主要是面向设备、单条电路，是网络管理系统的基础内容。其直接的结果实现设备的维护系统。

网络管理层：在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管理。主要功能包括：从网络的观点、互联关系的角度协调网元(设备)之间的关系;创建、中止和修改网络的能力;分析网络的性能、利用率等参数。网络管理层的另一个重要的功能是支持上层的服务管理。

服务管理层：管理网络运行者与网络用户之间的接口，如物理或逻辑通道的管理。管理的内容包括用户接口的提供及通道的组织;接口性能数据的记录统计;服务的记录和费用的管理。

业务管理层：对通信调度管理人员关于运行等事项所需的一些决策、计划进行管理。对运行人员关于网络的一些判断的管理。这一层管理往往与通信企业的管理信息系统密切相关。其功能包括：日志记录，派工维护记录，停役、维护计划，网络发展规划等。

网络管理系统应当是全网络的，对于面向用户服务的规模较大的通信网络，管理的重点应放在网络、服务、业务等层次的管理上。

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系统功能

一个完善的网络管理系统应具备如下功能。

故障管理：提供对网络环境异常的检测并记录，通过异常数据判别网络中故障的位置、性质及确定其对网络的影响，并进一步采取相应的措施。

性能管理：网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分析和控制，确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。

配置管理：建立和调整网络的物理、逻辑资源配置;网络拓扑图形的显示，包括反映每期工程后网络拓扑的演变;增加或删除网络中的物理设备;增加或删除网络中的传输链路;设置和监视环回，以实施相关性能指标的测试。

安全管理：防止非法用户的进入，对运行和维护人员实现灵活的优先权机制。系统结构

为了保证网管系统能较好适应电力通信网的特点，满足电力通信网的管理要求，网管系统应能兼容多机种、多种操作系统;应能设计成冗余结构保证系统可靠性;应能充分考虑系统分期建设的要求，充分考虑不同档次的网管系统的需求。网管系统可采用IP级的网络实现系统中各硬件平台之间的互联，利用现有的各种管理数据网络的路由，组织四通八达的网管系统网络。

数据服务器：是网管管理信息数据库的存储载体，用于存储和处理管理信息。网管工作站：为网管系统提供人机接口功能。它为用户提供友好的图形化界面来操作各被管设备或资源，并以图形的方式来显示网络的运行状态及各种统计数据，同时运行各种网管系统的应用程序。

浏览工作站：通过广域网、Internet或Intranet网接入网管系统，提供网管系统数据信息的浏览功能。

协议适配器：完成网管系统与被管理设备之间的协议转换。

前置机代理：通过远方数据轮询采集及网管系统与采集系统之间的协议转换，实现对各种通信站、通信设备的实时管理。

网管系统的软件由管理信息数据库、网管核心模块、若干应用平台、若干网络高级分析程序及数据转换接口程序组成。

管理数据库：负责存储和处理被管设备、被管系统的历史数据, 以及非实时的资料、统计检索结果、报表数据等离线数据。

网管核心模块包括管理信息服务模块、管理信息协议接口及实时数据库;

通信调度应用平台包括系统运行监视、运行管理、设备操作、图形调用、数据查询等功能。

图形系统实现网管系统图形应用界面，包括图元制作工具、绘图工具、图形文件管理工具、数据库维护工具等。

通信运行管理应用平台提供网管系统所需的各种管理功能，包括运行计划管理、维护管理、报表管理、权限管理等。

网络高级分析软件包括网络故障分析、性能分析、路由分析、资源配置分析。电力通信网络管理系统的开发与应用起步比较迟，相对于公用网和其他一些专用网都落后了一步。目前，在电力通信网中未见真正的规模比较大的网络管理系 统，网络的运行管理主要依靠通信监控系统和一些随通信系统和通信设备引进的网元、网络管理系统。随着网络规模、管理水平的提高，越来越显示出目前这种状况 的不适应性。从事电力通信网运行、管理、开发的建设者们有能力、有决心解决好这些问题。

第五篇：学校监控机房雷电防护

……学校监控机房防雷方案

1.设计概述

雷电的危害简单的分直接雷害和间接雷害，虽然直接雷击可能给人类的生命财产带来无法比拟的危害，但是随着社会的不断发展，弱电子设备的广泛应用，单单的直接雷防护措施已经满足不了社会的防护需求。为了建筑设备内部设备安全、可靠的运行，为了降低雷电给人类带来的巨大损失和间接损失，雷电的间接雷害以及操作过电压的防护显得越来越重要。

雷电的危害从直接雷到雷电感应，然后还有雷电波侵入、雷电电磁脉冲和地电位反击，所以针对雷电的危害途径，我们应该从外到内设计一套完整的综合防雷方案，保证建筑安全，切断雷电的入侵途径。

直接雷：闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者，给建筑带来直接损害。

雷电感应：闪电放电时，在附近导体上感应出的静电感应和雷电感应，它可能使进入建筑物的金属导体之间产生很高的电动势，并产生火花。

雷电波侵入：由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入室内，危机人身安全或损失设备。

雷电电磁脉冲（LEMP）：闪电直接击在建筑物防雷装置和附近引起的效应，使装置电位升高以及产生电磁辐射干扰。

地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，则在接地电阻的两端产生危险的过电压，此过电压由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏的现象。

设计说明 1)勘察报告

……学校教学楼为三层钢筋混泥土结构，直接雷防护验收合格。本次工程范围为学校主控室设备的感应雷雷防护。

学校主控室，位于教学楼二层，机房面积为4.8m×2.7m，地面铺设有防静电地板，千兆网络交换机48口1个，机柜1个，UPS 1个，监控机柜1个；塑钢窗户1个，金属防盗门1个。

学校电源采用埋地引入到一层总配电室，一层配电箱控制开关为200A/3P，主控室内主设备由机房配电箱供电,机房配电箱从总配电箱处直接取电.电源供电制式为TN-S系统。

室外4个定点摄像机、1个云台摄像头，需加装信号SPD。室外监控系统电源由机房AC220V集中供电，在监控终端由开关电源分别转换为DC12V(定点、云台监控设备）；传输线路采用网线传输视频信号。2)设计依据

 GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》

 YD/T5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》  GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》  GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》  08D800-8《民用建筑电气工程设计与施工－防雷与接地》

2.电源系统过电压保护

学校电源供电引入方式采用埋地引入到一层总配电室内，电源SPD安装位置如下： 解决方案：

1)在一层总配电室总配电柜处安装一套380A-A/4电源防雷器，并在该电源SPD前端串接保护空开，空开额定电流选择原则不大于1/1.6倍，该处选择为63A，4个。接地线采用BVR25mm，连接相线BVR16mm。接地线直接与建筑物总配电柜PE排连接。

2)在主控室配电箱处安装380B-B/4电源SPD一套。并在该电源SPD前端串接保护空开，空开额定电流选择原则不大于1/1.6倍，该处选择为32A，4个。接地线采用BVR16mm，连接相线BVR10mm。接地线直接与主控室内配电箱中PE排连接。3)在监控机柜内室外摄像头集中供电线路中和UPS前端各安装一套220C-C/2电源防雷器，并在该电源SPD前端串接保护空开，空开额定电流选择原则不大于1/1.6倍，该处选择为16A，各2个，共4个。接地线采用BVR10mm，连接相线BVR6mm。接地线直接与监控机柜连接。

23.信号系统过电压保护

1)主控室网络机柜内的1个48口交换机安装雷震子RJ45-1000M 24口的以太网防雷器SPD 2台，接地线采用BVR6mm。

2)主控室内监控系统视频线接口前串联安装RS485信号SPD 5套，接地线采用BVR6mm。（传输线路为双绞线，接口处转接同轴线路）

3)主控室内监控系统控制线接口前串联安装RS485信号SPD 1套，接地线采用BVR6mm。

4)在室外监控设备线路上串联安装230BC-2D 4套和230BC-3D 1套（云台），接地线采用BVR6mm压线鼻子接到新增加的SPD防水箱内。222

24.等电位连接

在主控室防静电地板下敷设一圈等电位铜带，规格为30×2mm紫铜，间隔1m采用绝缘子固定。监控室内所有金属装置与等电位铜带连接。

机房内金属体做等电位连接线规格：机柜内设备、UPS、金属防盗门、防静电地板支架等--6mm²；机柜、金属加强芯--16mm²。

5.接地

1)在主控室内剔主筋1点，要求连接主筋直径不小于Φ16mm，采用Φ16mm热镀锌圆钢与剔出的钢筋进行焊接，焊接长度不小于10cm，并两面施焊。引出后焊接一段20cm长40×4mm热镀锌扁钢头，焊接长度不小于8cm，三面施焊。焊接处刷防锈漆。扁钢头预留螺孔方便主接地线连接。一条BVR35mm2连接线与等电位连接带连接。接地阻值要求≤1Ω,不能满足要求时增加人工接地体。

2)在各个监控点下剔主筋1点，要求连接主筋直径不小于Φ16mm，采用Φ16mm热镀锌圆钢与剔出的钢筋进行焊接，焊接长度不小于10cm，并两面施焊。引出后焊接一段20cm长40×4mm热镀锌扁钢头，焊接长度不小于8cm，三面施焊。在焊接处刷防锈漆。扁钢头预留螺孔方便主接地线连接。室外监控终端设备SPD均安装在防水箱内；主接地线使用BVR16mm²压接线鼻子接在防水箱内的汇流排上，另一段接设置的热镀锌扁钢头。接地阻值要求≤4Ω，当不能满足要求时增加人工接地体，直至满足要求。更详细做法参照图集08D800-8《民用建筑电气设计与施工--防雷与接地》埋地的管型接地极安装等执行。人工接地体与地下管道及线缆等金属物以及人行通道之间间距不少于3m。

电源SPD安装图

监控系统图

网络系统图

外部PC机不在本工程范围。如需防护可在每个PC机信号线前端串接RJ45-1000M，PC机原有电源插座以及其他终端用电设备换用电源防雷器插座CP01-6.