雷電是一種常見的自然現象,約有15%雷會落到地面產生危害,因此有效地防止雷電對儀表系統所產生的危害,是保證儀表系統安全、穩定運行的重要前提,文章分析了雷電干擾時造成的危害及解決問題的技術---儀表系統防雷保護試驗。
1 引言:
雷電是自然界中強大的脈沖放電過程,基站中使用的儀表遭受著直擊雷、感應雷、雷電瞬間過電壓,零電位漂移等浪涌和過電壓的侵襲,經常會受到各種過電壓,過電流的危害,由于電子設備工作電壓低,傳輸信號的電流很小,對外界的干擾極其敏感,雷電的電壓高達數十萬伏,瞬間電流可高達十萬安,因此具有極大的破壞條件。避雷針能防止直接雷擊,但不能阻止感應雷過電流,因此有效的防止雷電對儀表系統所產生的危害,是保證儀表系統安全。穩定的重要前提。
一般說來,我們可以把雷電放電對通信基站系統設備可能產生的危害形式劃分為以下幾類:
雷電入侵的渠道
2雷電干擾對儀表的危害
雷電的破壞可分成3種情況:
1.雷電直擊,直接雷直接擊中儀表設備,損壞電子設備。
2.雷電感應,當金屬架構、防雷裝置接閃時,在引下線內會通過強大的瞬間電流,對周圍一定范圍內電纜產生電磁感應,或者閃電在云層與云層之間發生放電而產生瞬態電磁場,強大的瞬變電磁場通過電阻耦合、電容耦合和電感耦合在電子設備、線路上感應出很高的瞬態過電壓,通過管道、電纜就可能將高電位引入儀表中,造成干擾和損壞。
3.雷電反擊,由于控制系統采用單獨接地,當儀表附近的設備或建筑物遭受雷擊或雷電擊中具有防雷裝置的建筑物或設施時,由于地電位的浮動,足以將儀表、電子設備擊穿。
對于儀表系統來說,由于控制系統安裝在有保護的建筑物內,現場儀表一般都安裝在設備或管道上,而它們都是良導體,另一方面,裝置區都采取了防雷措施,又加上儀表本身體積較小,因此,儀表系統直接“閃電”的可能性較小。然而連接現場儀表和控制儀表的電纜和儀表接入地的線路,則有傳導雷電感應的可能。
儀表系統遭受雷電干擾時,會使供電電壓跌落、瞬變、傳輸的電信號產生誤差,數據產生誤碼,影響傳輸的準確性和傳輸速率,甚至燒毀電氣設備,造成火災帶來更大的損失。
3 儀表防雷保護的驗證
安科瑞電氣測試中心致力于產品質量的提升,在同行中率先引進專業的防雷測試設備,針對儀表承受來自各個方面(如:信號線路、通信線路、接地線路、電源線路)的雷擊電流瞬時沖擊。適用于通信局(站)用交流配電設備、控制系統、通信用交流不間斷電源、半導體整流設備和高頻開關整流設備的防雷測試。
1通信電源設備的測試設備參數符合國家標準中8/20μs的波形參數要求
沖擊電流波形
2滿足M(15kA)和L(5kA)型防雷電源設備技術要求
3試驗布置參照
4試驗步驟
4.1 采用PZ96L-E4/C進行試驗,針對直流電源端口L-N施加5kA 單方向5次;L-PE施加5kA 單方向5次;N-PE施加5kA 單方向5次。
通訊接口A&B-PE施加3kA,單方向5次;A-PE施加3kA 單方向5次;B-PE施加3kA 單方向5次。
信號輸入接口Va-Vb施加3kA單方向5次;Vb-Vc施加3kA單方向5次;Vc-Vn施加3kA單方向5次;Va-Vn施加3kA單方向5次;Vc-Vn施加3kA單方向5次;
4.2 試驗結果與改進
儀表在進行試驗時施加于直流通訊接口的干擾,儀表出現異響,試驗停止后,產品的通訊功能丟失,經問題查找與分析,確認產品的通訊地未與“地”做好防護,經改版后再次進行試驗,試驗后功能符合要求。
5總結
儀表的防雷是一項復雜、綜合的工程,通訊基站的儀表又有其應用的特殊性,實際布置中應從控制室,儀表的信號和電源線等多方面綜合考慮,需要電氣、建筑、自控等專業協同合作來實現。