陈国俊，谭永忠

Lightning and over-voltage protection of telecontrol equipment

CHEN Guo-jun，TAN Yong-zhong

(Nanhai Power Bureau，Foshan，Guangdong 528200，China)

　　Abstract：The urgency of strengthening lightning and over-voltage protection of telecontrol equipment is expounded with specific measures presented.
　　Key words：telecontrol equipment；lightning protection；over-voltage protection

　　摘　要：阐述了加强远动设备防雷及过电压保护的紧迫性，并提出了具体的防护措施。
　　关键词：远动设备；防雷；过电压保护
　　中图分类号：TP806.3；TM862　　　　文献标识码：B

　　由于早期RTU所选用元器件的局限性，RTU对雷电等电磁脉冲和过电压的耐受能力很低。当雷电等过电压和伴随的电磁场达到某一阀值时，会导致元器件甚至设备的永久性损坏，严重影响RTU的可靠运行。
　　变电站都有比较完善的防雷系统，因而雷电直击远动设备的可能性不大，但是，雷击附近大地、架空线路和空中雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，却可能通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，穿过各种接口，以传导、耦合、辐射等形式，侵入远动设备并酿成严重的干扰或事故。
　　因此，加强和改进远动设备的防护，尽量减少其遭受雷电等冲击干扰的损害，已成为变电站实现无人值班亟待解决的问题。

1　远动设备雷击损坏情况
　　南海电力局从1993年开展调度自动化工作，1996年开始试行无人值班。但是，在每年 的雷雨季节，具备四遥功能的变电站(RTU结构见图1)，都发生多次雷电损坏RTU和当地监控电脑串行口的事故，最多的一年达二十多起。损坏的程度不一，其中最严重的一次，官窑110 kV变电站因雷电损坏遥信隔离板5块，通信扩展板1块，主板1块；110 kV海北、沙涌、东二等变电站共损坏通信扩展板、主板十多块；6台监控电脑串行口损坏，给远动维护护工作带来很大的麻烦。只有很好地解决变电站远动设备防雷击损坏问题，才能保证变电站无人值班安全运行。

图1　RTU结构框图

2　远动设备受雷电损坏的原因
2.1　变电站远动设备与外围设备相连接
　　RTU各功能模板以各种方式与其他设备直接相连。变电站中比较典型的RTU电气连接见图2， 其中与当地监控电脑及微机保护装置相连的串行通信电缆均处在控制室范围内，二次测量、控制及信号电缆一部分则直接与高压场地一次设备相连。

图2　RTU在变电站中的电气连接

2.2　RTU受雷电损坏的原因
　　a)电源线引入雷电
　　雷电引起的瞬时高电压，如果不加遏制，直接由电源线引入RTU，会影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高而工作不正常，严重时甚至会损坏模块，烧坏元器件(IC) 。
　　b)通信线引入雷电
　　由雷电引起通信线两端设备之间电位差直接作用于相对脆弱的串行通信口，会损坏RTU及与 其通信的设备的串行口，严重时会损坏整个功能板。
　　c)二次电缆引入雷电
　　直接与一次设备相连的二次连接电缆感生的感应过电压作用于RTU的各隔离板，击穿隔离板 输入隔离器件，造成RTU板件损坏。
　　d)接地不规范
　　由于接地不规范，不同接地点之间雷电时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，亦通过设备的接地线引入RTU，此过电压同样会损坏RTU模板。

3　防护措施
　　电子设备的防雷和过电压保护是一个系统工程，必须贯彻综合防护思想。综合运用分流(泄流)、均压、屏蔽、接地和保护(箝位)等技术，构成一个完整的防护体系，它适用于电力系统、建筑防雷和各种电子设施的通用防护模式，而对于一个特定的电子系统(设备)，例如远动系统的防护，则需根据远动设备的特点，结合变电站的实际情况，灵活应用，采用具体措施，构成一个完整的防护体系［1］。
　　近几年，我们通过对远动设备受雷击损坏的分析，在实际远行中采取了如下措施：
　　a)远动设备的工作电源，可用直流电源的、优先采用直流供电；
　　b)加装电源保护器。对于采用交流电源的远动设备(包括当地监控用电脑)，在UPS前加装了CRITEC交流电源防雷器。该产品工作稳定，性能可靠，且能将输出电压箝位在240 V左右。即当防雷器输入端瞬时电压不超过6 kV时，其输出电压不会超过240 V。
　　c)加装光电隔离器。对于所有的串行通信口，加装9C4型光隔离长线收发器，使相互通信的两设备通信端口之间无直接的电联系，有效地防止通过通信线引入的过电压；对相互通信的两设备之间的电位差进行隔离，从而有效地保护被保护设备的串行口不被损坏。
　　d)解除RTU内部的信号接地点。将RTU内部的信号地与大地脱离开，防止地电位升高直接侵入 RTU而损坏RTU模块板件。
　　e)采用等电位连接。在需要防雷的空间遭遇雷电等过电压时，使所有各相关部分(电路板)不 存在明显电位差［2］，保护电路板不受损坏。

4　结束语
　　从1997年开始，采用以上措施后，南海电力局运行中的RTU工作稳定，取得了理想的运行效果，保证了无人值班工作的顺利进行。

　　作者简介：陈国俊(1970-)，男，湖北孝感人，助理工程师，工学学士， 主要从事变电站遥动设备的维护工作。
作者单位：南海电力工业局，广东 佛山 528200

　　参考文献

　　［1］　张伟钹.仪征输油站仪表微机监测系统的防雷及过电压保护［J］.电网技术，1997.
　　［2］　苏邦礼.现代防雷技术最重要的是等电位连接［J］.广东电力，1998.