急！！！就移动通信终端而言
艾默生网络能源有限公司戴传友
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在简要分析通信局站集中监控系统遭受雷击破坏的主要原因和雷电波侵入途径的基础上，提出了监控系统防雷的基本措施。简要介绍了艾默生网络能源有限公司(ENP)集中监控系统防雷的主要技术特点。
集中监控系统；雷电浪涌；防雷保护；线路屏蔽；等电位连接；浪涌保护器
环境监测系统的防雷保护
电信站/站点
戴传友
(深圳艾默生网络能源有限公司518129，
中国)
摘要雷电灾害的主要原因
环境监测系统及其可能的耦合
分析了雷电冲击的路径。闪电
环境监测系统的防护措施
建议使用电信站/站点。在…里
另外，主要防雷特性
ENP PSMS环境监测系统
简要总结如下。
关键词环境监测系统；闪电
汹涌澎湃；雷电防护；电缆的布线；线条
筛选；粘合；电涌保护装置
近年来，随着集中监控系统在通信站尤其是移动通信基站的广泛应用，监控系统遭雷击损坏的事故时有发生。这种情况不仅不利于通信网络的长期稳定可靠运行，而且造成人力、物力和财力的浪费。因此，如何做好集中监控系统的雷电过电压防护，有效降低雷击事故的发生率，是运营商和设备制造商面临的重要问题。
1概述
雷电浪涌造成监控系统损坏的主要原因有:
首先，监控系统使用了大量高度集成的微电子元器件，这些元器件本身抗干扰能力较低。随着微电子技术的飞速发展，微电子元器件不断涌现，集成度越来越高，传输的信号电流越来越小，对外界干扰越来越敏感。
其次，通信站尤其是移动通信基站的实际运行环境比较恶劣。因为大部分通信站都装有铁塔，所以比周围的建筑都要贵/
这些建筑都很高，所以更容易被闪电击中。此外，由于技术或经济困难，一些地方台站没有按照相关规范要求采取整体防雷措施，给站内监测系统留下了雷击隐患。
最后，长期以来，通信站设备的防雷主要是防止沿外线感应雷电浪涌，对站内范围内的监控系统等系统的防雷研究很少。但实际上，由于监控系统中的连接线很多，有些线路最多可以敷设到。
100 ~ 200
米甚至更长，一旦这些线路受到雷电电磁场的影响，雷电浪涌就会传导到各个监控装置的接口电路，从而影响和冲击接口电路。
近年来，国内外相关标准越来越重视地方台范围内各种通信系统(包括监控系统)的防雷保护。例如国际电信联盟。
(ITU)建议书K.40 [1]提出了电信中心雷电电磁脉冲防护的指导性方法，而K.41建议，
[2]
然后规定了电信中心内部通信线路和设备端口的浪涌抗扰度要求。这两点建议表明，国际社会已经开始重视通信站内部设备的雷电浪涌抗干扰要求。并且在最新的通信工业标准中
YD/T5098-2001 [3]也明确提出了监控系统雷电过电压保护的设计要求。
雷电波侵入集中监控系统的两种方式
任何电磁干扰都必须满足以下三个条件:一是干扰源，二是传输干扰能量的方式或介质(耦合方式)，三是对干扰做出反应的设备(敏感设备)。干扰源、耦合路径、敏感设备称为干扰三要素。为了减少到达敏感设备的干扰能量，首先要了解干扰源的性质、干扰的耦合方式以及敏感设备本身的承受能力，从而提出最有效的解决方案。
本文考虑的干扰源是雷电电磁脉冲(LEMP)
)，包括雷电放电电流和雷电放电时在周围空间产生的瞬态电磁场，在设备中反映为雷电浪涌；敏感设备是监控系统；对于监控系统，雷电浪涌的耦合方式主要包括:
1
近场感应。当电信站或其邻近地区遭受雷击时，其周围空间会产生强烈的瞬态电磁场，在其空间范围内的金属导线上感应出一定幅度的瞬态过电压(主要是磁场感应)。感应过电压的大小主要取决于雷电流的变化率、电缆与雷击点的距离、电缆的长度、电缆之间形成的回路面积以及电缆是否得到有效屏蔽等因素。主要应用于电缆连接的设备的端口，以* * *模式分量为主，差模分量的大小取决于电缆的结构类型。感应过电压是通信局站监控系统遭雷击损坏的主要原因。
2
，公共* * *接地阻抗耦合。雷击时，雷电流沿接地体进入地面，会引起接地体地电位升高。如果设备或系统布置不当或接地不当，就会在接地系统和设备之间产生很高的过电压(称为反击过电压)，从而导致设备损坏。另外，当各种电缆(如信号线、数据线等)互连的器件之间存在较大的地电位差时。)，还会导致设备损坏。
三
，导电耦合，主要指雷电侵入波。雷电侵入波又称线路进波，是指沿进线电缆以行波形式冲入室内的雷电浪涌。雷电侵入波的来源可能是感应雷，也可能是直击雷，但从监测系统的角度来看，可以认为是传导耦合。对于需要上报监测信号的无人值守站(尤其是移动基站)，雷电侵入波是造成监测设备损坏的另一个重要因素。
3集中监控系统防雷的基本措施
集中监控系统具有电缆类型多、接口类型多、电缆数量多的特点，其雷害主要是由近场磁场感应过电压和雷电侵入波引起的。因此，监控系统的保护应针对上述特点整体考虑，以达到良好的防雷效果。
监控系统的防雷措施可归纳为以下两个方面:一是抑制或衰减雷电浪涌的耦合方式，主要措施有屏蔽、合理布线、等电位连接和接地；其次，提高监控设备本身的浪涌耐受能力，主要包括内部电路的合理设计和浪涌保护器的安装。
3.1合理布线
如上所述，当电信站或其附近遭受雷击时，雷电电磁场在站内监控系统电缆上产生的感应过电压主要取决于雷电流的变化率、电缆与雷击点的距离、电缆的长度、电缆之间形成的回路面积以及电缆是否得到有效屏蔽。因此，合理布线对降低感应过电压水平和监测设备的雷害率具有重要意义。
实施监控系统接线时，应注意以下问题:
1
在车站范围内，严禁室外架空布线。室外架空线路可能遭受直击雷，严重威胁监控系统的正常运行。另外，架空线路形成的回路面积大，雷击时会产生较大的感应过电压。
2.室外电缆应尽量远离铁塔等可能遭受直击雷的构筑物敷设，并应避免沿建筑物转角处布线。
三
各种室内监控电缆尽量敷设在建筑物中间。雷击时，建筑物中间的空间电磁场相对较弱，在建筑物中间敷设电缆可以有效降低感应过电压。
四
监控电缆和线槽应尽可能靠近建筑物的柱或梁敷设。当不可避免时，应尽可能减少沿柱或梁的布线长度。
3.2线路屏蔽
屏蔽是电磁干扰防护和控制的最基本方法之一。其目的是限制或防止一定区域内外电磁场的相互耦合，将电磁场作用限制在规定的空间范围内，即通过抑制耦合来降低干扰源对敏感设备的影响。对于通信系统的防雷，屏蔽可分为建筑屏蔽、房间屏蔽、设备屏蔽和电缆屏蔽。本文主要讨论线路的屏蔽问题。
线路屏蔽常见的方式有两种:一是采用屏蔽套或屏蔽槽等外部附加屏蔽；其次，使用屏蔽电缆。
屏蔽套管(金属管屏蔽)的主要优点是屏蔽效能好，主要缺点是柔韧性差，施工不方便。因为屏蔽槽有很大的缝隙，所以它的屏蔽效率比屏蔽套差。但由于其施工方便，在施工项目中如果处理好接缝和接头，还是可以达到一定的屏蔽效果的。
屏蔽电缆是屏蔽线路的一种常用方式。虽然它的屏蔽效率不如金属管，但是对于短线(比如小于100m)就不好了
)，在外界电磁干扰不太强的情况下，依然具有良好的屏蔽效能。
屏蔽线路时，请特别注意以下问题:
1
电缆屏蔽层、屏蔽套管或屏蔽槽等屏蔽体的两端必须接地。由于感应过电压主要是由近场磁场的感应引起的，在屏蔽体两端接地后，屏蔽体与接地回路之间形成闭合回路，回路中链接的磁场感应的电势在回路中形成感应电流，电流产生的磁场方向与干扰磁场方向相反， 从而抵消或减少外界干扰磁场对芯线的影响，大大降低芯线的感应过电压。
2
为了充分利用屏蔽体的感应电流，应注意影响电流循环的任何因素。例如，屏蔽必须在整个电缆长度上导电，并在尽可能多的点上接地；做好屏蔽接头和接头的连接，以获得稳定的低阻抗电气连接；做好屏蔽层的接地，尽可能降低接地引线的阻抗。
3.在工程实践中，应充分利用现有的金属线槽和机架，屏蔽电缆与金属线槽的配合可以获得额外的屏蔽效能。
3.3等电位连接和接地
适当的等电位联结和接地是降低反击过电压和地电位差的有效措施。
等电位联结是将防雷装置、建筑物的金属框架、金属装置、外来导体、电气或电子设备等连接起来。在需要用连接导体或电涌保护器进行防雷保护的空间中，其目的是减少需要防雷保护的空间中各种金属部件和系统之间的电位差。通信站的等电位连接和接地包括:建筑物金属框架、防雷装置和外部导体相互连接形成的公共连接网络，站内各种通信系统建立的局部等电位连接网络，以及上述连接网络的连接和接地。
原则上，监控系统外露导电部分形成的局部等电位联结网络可以有以下两种结构类型:S型(星型结构)和m型。
类型(网状结构)。相应地，它们应该分别以Ss型和Mm型连接到公共* * *网络。如图1所示。
星型结构一般适用于小型闭环系统，系统内设备之间、设备与外界之间的连接线很少，容易与公共接地网隔离。当采用星型结构时，系统的所有金属部件，除连接点外，都应与公网充分绝缘，即仅通过一个唯一的点连接到公网而形成。
Ss类型。此时，设备之间的所有电缆应与等电位联结线平行敷设，呈星形结构，以避免感应回路。悬浮物
I型等电位联结网络的主要优点是可以抑制外界低频干扰。它的缺点是维护和扩展麻烦，高频时容易引入干扰。
网状结构一般适用于扩展的开环系统，系统内设备之间、设备与外界之间有许多复杂的连接线。当采用网状结构时，系统的每个金属部件应通过附近的多个点连接到公共接地网。
Mm型。毫米
U形等电位联结网络的主要优点是在高频时可以获得低阻抗网络，对外界电磁场有一定的衰减作用，便于维护和扩展。其缺点是理论上可能会引入低频干扰。
由于监控系统的采集设备与其他设备之间的广泛互联，监控设备之间的连接电缆较多，大量使用屏蔽电缆。适合收养
Mm型等电位连接网络。同时，通信局站的实际运行经验表明，合理的mm设计和施工
I型等电位联结网络一般不会引入低频干扰。
3.4内部电路的合理设计
在采取合理的电缆布局、有效的线路屏蔽以及适当的等电位连接和接地措施后，到达监控设备的浪涌能量将大大减少，从而降低雷电浪涌对监控设备的危害。但是，上述措施并不能完全消除到达监测设备的雷电浪涌，特别是当一些地方台站没有按照相关规范的要求采取整体防雷措施，导致站内监测设备所处的电磁环境恶劣时，雷电浪涌对监测设备的危害依然存在。因此，在有效抑制雷电浪涌耦合路径的同时，应提高监测设备的浪涌耐受水平。
因为感应过电压、反击过电压或地电位差对设备造成损坏，主要原因是* * *模式过电压。适当提高监控设备中模块的* *模式容限水平可以有效防止这种损坏。
实际运行经验表明，监控设备的损坏大多表现在设备的接口部分，因此应精心设计监控设备的接口电路，提高其浪涌耐受能力。为了达到这个目的，可以采用的方法有:优化接口芯片，采用电
/光电隔离技术，内置浪涌吸收电路等。
3.5接口保护(带电涌保护器)
运行经验表明，综合采取上述保护措施后，可基本防止大部分监测设备因感应过电压、反击过电压或地电位差而造成的损坏。但是，在以下两种情况下，监测设备仍可能因雷电冲击而损坏:
1.对于需要上报监控信号的无人值守站(尤其是移动基站)，外部引线(如E1线、电话线或RS422)
相等的信号线)可能将大幅度的雷电侵入波引入监控系统。
2.当通信站遭受直接雷击且雷击强度较高时，站区内的远程监控电缆可能会感应出较大的过电压。
这时可以安装电涌保护器(SPD)来降低雷击事故率。
信号线用电涌保护器的选择应注意以下问题:
1和SPD的防护等级应满足监控设备浪涌耐受等级的需要。
2.SPD应满足信号传输速率和带宽的需要，其接口应与被保护设备兼容。
3.电涌保护器的插入损耗应满足监测设备的要求。
4.SPD的标称放电电流应满足标准[3]的要求。
4 . ENP集中监控系统(PSMS)的防雷技术特点
在认真研究雷电危害和集中监测系统故障机理的基础上，我们提出了ENP。
集中监控系统防雷总体方案具有以下主要技术特点:
1.从监控系统整体考虑，综合采用了线路屏蔽、合理布线、等电位连接和接地、SPD。
抑制雷电浪涌与监控系统的耦合路径等措施，最大限度地降低感应过电压、反击过电压和雷电侵入波对监控系统的危害，大幅提升监控系统的整体防护性能；
2.通过内部电路的合理设计，提高了监控设备本身的浪涌耐受能力；
3.针对雷击的关键部位，采取了有效的接口保护措施，大大提高了监控系统的防雷能力。主端口的标称放电电流高达
5kA以上，远高于YD/T5098-2001 [3]的相关要求。
参考
[1] ITU-T K.40 (1996)针对LEMP的保护
电信中心
[2] ITU-T K.41 (1998)内部电阻
电信中心与电涌的接口
过电压
[3] YD/T 5098-2001，通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范
http://www.caqlp.org/
摘要:阐述了加强远动设备防雷及过电压保护的紧迫性，并提出了具体措施。。关键词:遥控设备；雷电防护；摘要:阐述了加强远动设备防雷和过电压保护的紧迫性，并提出了具体的保护措施。关键词:远动设备；雷电防护；过电压保护分类编号:TP806.3；TM862文件识别码:b由于早期RTU选用元器件的限制，RTU对雷电等电磁脉冲和过电压的耐受能力很低。当雷电等过电压及伴随的电磁场达到一定阈值时，会对元器件甚至设备造成永久性损坏，严重影响RTU的可靠运行。变电站有比较完善的防雷系统，雷击远动设备的可能性不大。而雷电击中附近的土地、架空线路、空中雷云时直接形成的，或因静电、电磁感应而形成的浪涌过电压，可能通过与之相连的电源线、信号线或接地系统，穿过各种接口，以传导、耦合、辐射等形式侵入远动设备，造成严重干扰或事故。因此，加强和改善远动设备的保护，最大限度地减少雷电等冲击干扰对远动设备的损害，已成为一个迫切需要解决的问题。1远动设备雷击损坏南海电业局从1993开始调度自动化工作，从1996开始试行无人值班。但每年雷雨季节，雷电损坏四遥功能变电站的RTU和本地监控计算机串口的事故较多(RTU结构见图1)，一年最多时达20多起。损坏程度不一，最严重的是官窑10 kV变电站5块远动通信隔离板、1通信扩展板、1主板遭雷击损坏。110千伏海北、沙涌、冬儿变电站* * *损坏通信扩展板、主板十余块；6台监控计算机串口损坏，给远动维护带来很大麻烦。只有解决好变电站远动设备的防雷问题，才能保证变电站无人值守的安全运行。图1 RTU结构框图2远动设备遭雷击损坏的原因2.1变电站远动设备与外围设备相连，RTU各功能模板通过各种方式与其他设备直接相连。变电站典型的RTU电气接线如图2所示，其中连接到本地监控计算机和微机保护装置的串行通信电缆全部在控制室，部分二次测量、控制和信号电缆直接连接到高压现场的一次设备。图2变电站RTU的电气连接2.2 RTU被雷电损坏的原因a)雷电引起的瞬时高压引入电力线路。如果不加以遏制，会直接从电源线引入RTU，影响其电源模块的正常工作，使各功能模块的工作电压升高，工作不正常，严重时甚至会损坏模块，烧坏元器件(IC)。b)雷电进入通信线路。雷电造成的通信线路两端设备间的电位差直接作用在相对脆弱的串口通信端口上，会损坏RTU的串口和与之通信的设备，严重时甚至会损坏整个功能板。c)直接连接到一次设备的二次电缆引入的雷电感应过电压作用在RTU的隔离板上，击穿隔离板的输入隔离装置，导致RTU板损坏。d)接地不规范由于接地不规范，不同接地点之间雷击时容易形成较高的电位差，产生的电磁干扰会影响RTU的运行，损坏RTU模板；同时，雷电引起的地电位升高也通过设备的接地线传入RTU，这种过电压也会损坏RTU模板。3防护措施电子设备的防雷和过压防护是一个系统工程，必须贯彻综合防护的思想。分流(漏电)、均压、屏蔽、接地和保护(箝位)技术的综合应用构成一个完整的保护系统，适用于电力系统、建筑防雷和各种电子设施的通用保护方式。对于一个具体的电子系统(设备)，如遥控系统，需要根据遥控设备的特点和变电站的实际情况灵活应用和采取具体措施。近年来，通过对远动设备雷害的分析，我们在实际远动中采取了以下措施:a)远动设备的工作电源可以是DC电源，首选DC电源；b)安装电源保护器。对于带交流电源的远动设备(包括本地监控计算机)，在UPS前安装CRITEC交流电源避雷器。该产品运行稳定，性能可靠，可将输出电压箝位在240 V左右，即当避雷器输入端瞬时电压不超过6 kV时，其输出电压不会超过240v C)安装光电隔离器。对于所有串行通信端口，安装9C4光隔离长线收发器，使相互通信的两台设备的通信端口之间没有直接的电气连接，有效防止通过通信线路引入的过电压；相互通信的两个设备之间的电位差被隔离，从而有效地保护被保护设备的串口不被损坏。d)拆除RTU内部的信号接地点。RTU内部的信号地与地隔离，防止地电位升高直接侵入RTU，损坏RTU模块板。e)采用等电位联结。当需要防雷的空间内发生雷电等过电压时，所有相关部分(电路板)没有明显的电位差[2]来保护电路板不受损坏。4结论从1997来看，采取上述措施后，南海电业局运行中的RTU工作稳定，达到了理想的运行效果，保证了无人值班工作的顺利进行。作者简介:陈国军(1970-)，男，湖北孝感人，助理工程师，工学学士，主要从事变电站远动设备维护工作。作者:广东佛山市南海电力工业局528200参考【1】张伟元。仪征输油站仪表微机监控系统的防雷与过电压保护[J].电网技术，1997。[2]苏邦礼。现代防雷技术中最重要的就是等电位联结[J]。广东电力，6597。