信息通信UPS电源防雷电防护系统的应用

铁路信号设备雷电及电磁兼容容综合防护

摘要：随着铁路信号设备向数字化、网络化、智能化和综合化方向发展，大规模集成电路和低耐压器件在信号设备中大量使用，电磁兼容、雷电所带来的危害越来越大，对雷电的防护已成为保证铁路安全运输的重要问题。本文主要铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护来进行分析。

关键词：铁路信号；信号设备；雷电防护；电磁兼容防护

引言

标志着中国铁路高速时代到来的铁路的大规模建设正蓬勃开展，它为通信信号、列车控制、调度指挥等系统设备提出了新的更高的要求。而这些系统设备采用的大量微电子器件，对雷电和电气化干扰电压极为敏感。因此，必须研究铁路信号设备的雷电防护和电磁兼容问题，以确保信号设备全天候安全运行和列车安全正点。

1铁路信号设备的电磁兼容

1.1过电压对微电子设备的危害

这里所说的“过电压”是指可能对电子设备造成损害或使电子设备失效，超过电子设备所能耐受的电压。过电压是一个相对的概念，对于机电设备，几百伏甚至数千伏的电压是“过电压”，但对于微电子设备，有时十几伏就算是“过电压”了。

1.2电磁兼容

高压电力输电线的谐波干扰、电气化铁路牵引供电系统的工作和故障干扰、无线电射频干扰、工业设备谐波干扰、雷电放电浪涌干扰、高压静电放电干扰和核磁脉冲干扰等都会造成地球上的电磁环境持续恶化。而与此同时，电子设备小型化对干扰的防卫能力降低，使从前不会对设备造成损害的较小的电磁干扰，都有可能损坏微电子设备。所以为了减小恶劣电磁环境对电子设备的危害，必须考虑电磁兼容。“电磁兼容”是一门关于防止电磁干扰(EMl)，专门学科。它有2个含义:一是电力、电子系统和电气、电子设备间在电子环境中相互兼顾、相互包容，相互间的干扰都在相互能够容忍的范围内，任何设备不能成为影响其他设备的干扰源，同时也应避免被其他设备所干扰；二是电力、电子系统和电气、电子设备间在大自然的电磁环境中，能够承受干扰并在有干扰的环境中能按设计要求正常工作。

防雷接地⼯程

防雷接地⼯程6.1、雷电的对通信设备的危害与防护

6.1.1、雷电概述

YDT/5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护⼯程设计规范》明确规定：雷电

过电压保护⼯程应建⽴在联合接地、均压等电位分区保护的基础上。⼯程所选⽤的电涌保护器S PD（Surge ProtectiveDevices）应符合国家标准及通信⾏业标准或参照IEC. ITU-T-K 系统等国际相关建议，经信息产业部认可的检测部门测试合格的产品。还应符合国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》及

（其他国家可以参考，但应符合当地国家的相关标准）通信⾏业防雷接地标准。

雷电灾害雷电灾害就是雷电直击击中通信设施（建筑物、天线等）或通过户外线路（通信、电⼒线路等）侵⼊设备，使线路、串接或终接的电⼦设备受到

损坏。雷电灾害分为 3 种情况：1、直接雷。是指雷电直接击中线路或沿线路流过⼤量的雷电流，持续时间达

若

⼲ us,也可引起⼏千伏的过电压直接加到线路装置和设备终端上，产⽣电效应、热效应和机械⼒，造成实质性的破坏。2、感应雷：雷电放电时，在附近导体上产⽣的静电感应（产⽣⾼电位）和电

磁感应（使附近导体上感应很⾼的电动势）。3、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，危及⼈⾝安全或损坏设备。雷电流通过接地装置流⼈⼤地所引起⼤地电位的升⾼称为地电位升，地电位升将有可能危害设备的对地绝缘。雷电冲击过电压可导致设备的绝缘击穿，冲击过电流可造成电⼦设备元器件损坏。6.1.2、通信⼯程雷电灾害防护最特殊的部位

1）通信电源系统；

；2）⽆线⼯程室外天线、通信线路、天馈线及其引⼊局（站）

3）长途光缆的引⼊局站O DF架；

4）⽤户线路或局间中继线的引⼊（局）站M DF。

5）通信⼯程建筑物、铁塔、室外⽤户线路交接设备等。

6.1.3、通信建设⼯程的防雷措施

通信建设⼯程应根据防雷区的具体要求，采取防直接雷、防雷电感应和防雷电波1)SPD的合理选择运⽤；

收稿日期:2009-03-19作者简介裴成刚(5),毕业于天津工业大学自动化系自动化专业,助理工程师,现任职于内蒙古煤矿设计研究院,主要从事机电设计研究工作。电力信息系统的雷电电磁脉冲防护探讨

裴成刚(内蒙古煤矿设计研究院,内蒙古　呼和浩特　010010)摘　要:根据现代雷灾新特点,探讨如何从外部无源保护、内部防护和接地处理等方面采取有效措施,确保电力信息系统安全。关键词:电力信息系统;雷电电磁脉冲防护LEMP 中图分类号:TM711 文献标志码:C　文章编号:1008-0155(2009)05-0034-02 1、引言到目前为止还没有任何一种装置或方法能阻止雷电的产生,也没有能阻止雷击到建筑物上的器具和方法。因此在电力信息系统设计之初就应该充分估计到防雷的必要性。2、现代雷灾新特点我国大部分地区于2、3月份就进入了雷电期。城市高楼的增加使雷电击穿空气的距离缩短,因为雷击概率与建筑高度成正比,所以雷击概率加大。同时,由于全球气候变暖,城市热岛现象增多,使城市的大气环流出现了新特点,夏季雷暴期延长。而更重要的是,随着科技的进步,微电设备被广泛应用,城市通信电源大幅增多,电磁场发生变化,特别是微电子产品普遍绝缘强度低,过电压耐受力差,容易遭受雷电侵袭,其中电脑网络、通讯指挥系统和公用天线都是重灾区。据统计,在各种灾害造成的损害中,感应雷击造成的损害高居榜首,占全部灾害损失的33.8%。当人类社会进入电子信息时代后,雷电灾害出现的特点与以往将有极大的不同,可以概括为:(1)受灾面扩大。从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,尤其是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等。(2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场,从三维空间入侵到任何角落,无孔不入地造成灾害。防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LightningElectro-magneticPulseProtec2tion,LEMP),即雷电灾害的空间范围扩大了。(3)雷电灾害的经济损失和危害程度显著增加。被袭击对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如1999年8月27日00:02左右,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接损失是有限的,但间接损失远远超过直接损失。(4)雷电灾害的主要对象已集中在微电子器件设备上。这是产生上述特点的根本原因,也是关键特点。雷电本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。当今时代防雷工作的重要性、迫切性、复杂性增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,所以必须站到历史时代的新高度来认识和研究电力信息系统的现代防雷技术,提高防御雷电灾害的综合能力。3、雷电冲击波的入侵途径雷击可分为直击雷和感应雷。随着经济的发展,感应雷和雷电波侵入造成的危害越来越大。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而强大电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及各种弱电设备。对于电力信息系统来说,通常情况下,重点考虑感应雷的防护。常见雷电冲击波的入侵途径有:①雷电击在外部建筑物的防雷系统上;

电力通信自动化系统的防雷措施与接地保护探析

摘 要：随着我国电力建设的不断发展，对通信自动化的安全要求也不断提高。由于气候原因，我国大部分地区都存在雷雨季节，雷电对电力通信造成了极大的危害。本文从雷电的主要种类着手，分析了其对通信自动化系统的危害，并提出了在建设和维护通信自动化系统过程中的防雷方法。

关键词：雷电；通信自动化；防雷措施；接地保护

1 雷电对通信自动化系统的危害

雷电具有雷电流幅值大(可达数十千安至数百千安)、雷电流陡度大(可达50 ka／μs)、冲击性强、冲击过电压高(可达数百千安至数千千安)的特点。其特点与其破坏性有紧密的关系。雷电有电性质、热性质、机械性质等多方面的破坏作用，均可能带来火灾和爆炸、触电、毁坏设备和设施、大规模停电等极为严重的后果。雷电分为直击雷、感应雷和球形雷 3 类。雷电对通信自动化系统的危害如下:

1.1 直击雷的危害。直击雷是带电积云接近地面至一定程度时，与地面目标之间的强烈放电。直击雷的每次放电含有先导放电、主放电、余光三个阶段。大约50％的直击雷有重复放电特征。每次雷击有三、四个冲击至数十个冲击。直击雷击中建筑、通信自动化设备、通信光（电）缆、信号线和操作人员,可能会造成建筑损毁、设备损坏、人员伤亡和电气短路引起火灾等严重后果。

1.2 感应雷的危害。感应雷是由直击雷引起的,感应雷也称作雷

电感应，分为静电感应雷和电磁感应雷。感应雷产生于导体中并沿导体传播,与导体相连的设备或设备中的某些器件都会遭遇损坏（这些设备或器件的耐冲击水平较低）。通信自动化设备中有大量的集成电路通过金属导线相连,并且通信自动化机房也通过电力电缆和各种通信传输电缆以及信号线与外界相连, 这就为感应雷的侵入提供了良好的条件；加上设备中采用了大量高集成度的微电子电路,其耐冲击水平较低,容易被感应雷损坏,产生各种各样的设备故障,如接口板损坏、内部通信口的损坏、整流模块的损坏等；有时感应雷引起故障甚至让我们很难与雷电联系在一起,但却是由雷电引起的。感应雷形成的破坏虽然不及直击雷大,但其损害的往往是通信自动化设备的核心器件,给设备正常运行带来障碍。