县级电力调度自动化系统防雷设计方案
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县级电力调度自动化系统防雷设计方案 包括电压与UPS过电压保护，载波机过电压保护，接地电阻与屏蔽，以及综合性防雷措施等。 1、随着电力系统容量的增加和自动化水平的不断提高，农电系统的众多县级电力局已使用了相当数量的计算机、RTU和其他微电子设备。 一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至微安级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。【县级电力调度自动化系统防雷设计方案】 在雷雨季节，有的县电力局调度大楼和电力局所属自动化显示系统、通信联络系统(Modem、载波机、程控交换机等)等常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失。尽管有些电力调度自动化系统采取了一定的防雷措施，但仍常出现雷害事故，其原因何在?正确而全面的防雷措施是什么?这些都是本文要探讨的。 2、微电子器件耐冲击水平与TVS管特性 微电子器件中TTL数字电路的抗冲击能力最弱，10V、30ns脉宽的冲击电压可使TTL电路损坏；雷电流产生的磁场达0?07×10－4T时可使微电子器件误动，无电磁异蔽时即使雷电流通道远在1km处，也可能使微电子设备误动。为使微电子器件遇雷击时不致损坏，有效的办法是选用新型保护器件——TVS管。 TVS管即瞬态电压抑制器，当其两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10－12s量级的速度，将两级间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值(一般小于2倍额定工作电压)，有效的保护电子电路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的破坏。 TVS管的伏安特性如图1，其正向特性与普通二级管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。在瞬态脉冲电流的作用下，流过TVS管的电流，由原来的反向漏电流ID上升到IR(25℃下，IR=1mA)时，其两极呈现的电压由额定反向关断电压Uoff上升到击穿电压UBR，TVS管被击穿。随着峰值脉冲电流的出现，流过TVS管的电流达到峰值脉冲电流Ipp，其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压Uc以下；其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS管两极电压不断下降，最后恢复到起始状态。这就是TVS管抑制出现的浪涌脉冲功率，保护电子元件的过程。 TVS管的显著特点：响应速度快(10－12s级)、瞬时吸收功率大(数千瓦)、漏电流小(10－9A级)、击穿电压偏差小(±5％UBR与±10％UBR两种)、箝位电压较易控制(箝位电压Uc与击穿电压UBR之比为1.2～1.4)、体积小等。它对保护装置免遭静电、雷电、操作过电压、断路器电弧重燃等各种电磁波干扰十分有效，可有效地抑制共模、差模干扰，是微电子设备过电压保护的首选器件。 3、电压与UPS过电压保护 感应雷或沿电源线进入室内的雷电侵入波会使电源电压急骤升高，从而导致UPS及后接设备损坏。有些UPS中尽管装有压敏电阻，但还是很难保护自己及后接微电子设备。 对电源，可靠有效的防雷方法是采用四级保护。 每一级用三极气体放电管，将大的雷电限制到后续保护系统可允许的范围；第二级用限流模块；第三级用压敏电阻；第四级用TVS管，使输出的箝位电压达到规定的要求。采用上述四级保护后，UPS或被保护电源一般不会因雷击而损坏。 4、载波机过电压保护 载波机遇雷击易损坏的部分通常为电源盘、用户话路盘及高频电路盘。高频电路盘上通常装有放电管，具有一定的耐雷水平；电源部分可采用上述电源过电压保护方式；用户话路盘由于铃流电压与通话电压不一致需要在保护装置设计上精心考虑，使之在两种不同电压下均能有效的地保护用户话路部分。最好的办法是将保护器件置于载波机内，考虑到实际情况，外置保护模块应设计考虑得周全一些。 为取得好的效果，用户话路盘、程控交换机通信线、Modem及信号线的过电压保护应采用四级保护。过电压保护器最好能同时具有保护模块失效自动报警、过电压次数自动记录、停电后记录的过电压次数不丢失等功能。 |
