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程控交换机防雷问题

来源:网友上传  2012-4-25 22:48:54   【一起学:终身教育引导者

  电力通信(电力专用通信网)是现代电力系统不可缺少的重要组成部分,是现代电网安全稳定运行的三大支柱之一,而程控交换机是陕西电力通信网的一个重要组成部分,一旦发生故障,所造成的损失不仅是经济上的,更为严重的是其对电网安全产生了潜在的威胁。因此,加强对程控交换机的安全防护就显得尤为重要。

  程控交换机最主要的部件是集成电路(IC)。IC抗干扰能力比较低,即使是从线路感应过来的雷电电磁脉冲(LEMP),也能把IC元件击穿。所以程控交换机很容易发生雷击事故。下面我将对这个问题进行深入的分析和探讨。

  雷电灾害的分类和预防原则

  雷击可以产生不同的破坏形式,国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”,雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中分析,专家们认为:由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲(LEMP)是通信设备损坏的主要原因。为此我们采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”。力争将其产生的危害降低到最低点。

  防雷主要的应对措施

  接地是防雷体系中最基本的,也是最有效的措施。按照“接地”的作用不同,我们可以将“地”分成“工作地”、“保护地”和“防雷地”等形式。对重要的通信设备系统,一定具备的是“工作地”,它为整个系统提供标准参考电位,有了这个参考电位,系统才能正常工作;如果系统同时由强电电源供电,还需将设备外壳接“保护地”,以保护人身安全;如果系统还有室外架空金属设备或电缆与之相连,还需要系统在合理位置接“防雷地”,以防止雷击高压串入系统中。

  如果通信系统的“工作地”、“保护地”和“防雷地”是分别安装,互不连接,自成系统,我们称作“分设接地系统”。如果三者合并设在一起,形成一个统一接地系统,我们称为“合设接地系统”。目前陕西省调度通信大楼为合设接地的接地方式。合设接地系统消除了不同接地点可能存在的电位差,在发生雷击时,可以较好地抑制不同接地点之间发生的放电现象。程控交换机的接地及其所在整栋建筑的接地很重要。按信息产业部的标准规定,电信建筑防雷接地接冲击接地电阻不应大于10欧姆(yd5003-94《电信专用房屋设计规范》),重要的电信建筑物接地电阻应在1欧姆以下(ydj20-88《程控电话交换设备安装设计暂行技术规定》)。若接地不符合要求,当交换机受到强电力干扰或雷击时,可能会造成严重的伤机事故。陕西省电力公司所辖程控交换机的接地采用联合接地方式,接地体的接地电阻<1Ω(实测0.7Ω)。

  在实际布线过程中,采用类似“分散接地”的布线方式,即工作地线和保护地线都从地线排上引出,两种地线不直接就近相连,如图二所示,其优点是当雷电流流过接地网时,雷电流只纵向流动,即使存在接触不良的接点,也不会造成横向干扰。交换机的接地处理:用一根135mm2的多股铜芯导线,单独连接到接地线线排上。不同于系统的是:(1)不直接与交换机的正极就近相连,也不将机柜与带正极的缆、线随机连接。(2)机柜与高架地板及底座的接触部分都进行了绝缘处理,相当于采用了“悬浮接地”方式,以防止相近面层的静电及建筑物的杂散电流串入机柜,对通信造成干扰。

  总配线架的接地:单独从母线排上引入两根50mm2的多股铜芯导线,其中一根接到配线架底座上,另一根接到配线架上端的接地铜排上。双线分别接地的优点是:一方面可以提高保安设备和告警信号电路的可靠性;另一方面,当通信线路上受到雷击和高压电流而通过保安器入地后,可迅速降低配线架上的电位。采用联合接地方式后,使设备、地板的接地更加可靠,有效地保证了设备和人身安全。

  合理的综合布线

  程控交换机的布线是一项专业性很强的工作,其布线方案,在设计阶段就应该考虑到雷电安全问题。布线工作包括程控交换机的中继线、内线、电力供电线、室内接地线等。交换机的传输网络在室外是采用架空和埋地两种方法。其中对架空线缆应把电话线或电缆在入房前埋地,埋地长度>2ρ(ρ为接地电阻的电阻率,单位为Ω*m),实际长度>50m。而埋地一般是采用金属铠装电缆直接埋地,或非金属屏蔽电缆穿金属管直接埋地。从避雷角度来讲,在有条件的情况下入室电缆应选择埋地方式。

  程控交换机的传输网络在室内应沿专用的信号电缆槽布线,避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设;强弱电电缆不宜同槽敷设,以减小干扰。如陕西某调度中心大楼无专用的信号电缆槽,其信号线和电源线是同槽敷设的,当电源线遭雷击或感应雷电电脉冲时,会在信号线上也感应出一个电磁脉冲,并沿信号线传至交换机,致使交换机遭雷击破坏。

  确定分流限压的措施

  进入室内的程控电话和专用数据线路应安装线路避雷器,要求在选用避雷器件时,启动电压应为保护线路信号电压峰值的1.5倍,雷电流通量大于等于 0.2KA,特性阻抗为600欧姆,工作频率0-5MHZ。对室外有接收装置并有信号线与室内设备相联接的,应在天线接收装置引入线路与设备之间串入相应型号的避雷器。以上线路以及设备上安装的信号避雷器应就近做好接地,接地电阻应小于4欧姆(有的个别对接地有特殊要求的要小于1欧姆)。而且其接地线不能接在避雷针、避雷带上,应接在专用避雷器接地线上并与地网直接连接。在电源线、信号线上加装保安器(俗称避雷器),雷电电磁脉冲侵袭时,及时把雷电流分流入地从而起到保护作用。选用防雷器件时,要注意其响应时间大小。有些保安器在雷电流侵入时,被保护器件被击坏了,保安器在仍完好无损,这是因为其响应时间太慢。现在市场上流行的以氧化锌电阻(又称压敏电阻)为核心器件组成的线路避雷器,反应速度比较快,使用效果比较好。

  其它一些有效的措施

  确定通信机房等电位连接:即所有进出机房的金属装置、外来导电物、电力线路、通信线路及其它电缆均应与总汇流排做好等电位金属连接。机房应敷设等电位均压网,并应和大楼的接地系统相连接。等电位网宜采用M形网络,各设备的直流地以最短的距离与等电位网相连接。交换机的屏蔽原则:交换机的屏蔽(包括空间和线路屏蔽)除了信号线和电源线外,交换机房也应作屏蔽处理,具体作法是把金属门、窗、天花龙骨和防静电专用地板接地。各点电位分布均匀,内部的工作人员和设备会得到较好的屏蔽保护。

  结束语

  在现代通信系统中,一个设计良好的防雷系统对设备的安全运行是至关重要的,而不仅仅是针对程控交换机而言,只有严格按照综合防雷的原则,从各个可能的雷击引入途径进行规划保护,才能保证整个通信网络的安全运行。

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