浪涌保护器方面论文参考文献

驳斥手机引雷的异端邪说 作者：原子弹炸东京2004年7月，居庸关长城数十游客钻在烽火台里避雨， 遭遇雷击，数十人被击倒，15名游客受伤住院。各大网站报社引用文章中，有如下一段文字：“据专家介绍，手机电磁波是雷电很好的导体，能在很大的一个范围内收集引导雷电。在使用手机时，如遇高空向下电流极易造成雷击；在雷雨天气，手机开通电源都极易引来感应雷，而在雷击区打手机，手机无疑就充当了避雷针的角色。而且据研究，如果手机信号过强，有时连避雷针也不起作用。”而且后来网络接着劝诫游客不要在雷雨天打电话。”目前GSM手机功率密度每平方厘米小于40微瓦，其电场强度小于12V/M，即，这与雷击需要的电场强度要求30000V/CM，相差250000倍，用的电场强度引发需要30000V/CM电场强度的雷击，这种说法的想象力太丰富了，使我想起流传于互联网上的一则笑话：蚂蚁在大象走的路上伸出一条腿，对兔子说：“嘘，别吱声，我要绊死这野仔”，真是可笑。按照这样的理论，微波塔强大的功率应该是比避雷器更能引雷，不过，你还能用得上手机么？手机真正的危害是它的高频电磁波对于微电子设备的损害。再说“电磁波导电”说，“据专家介绍，手机电磁波是雷电很好的导体”简直是胡说八道，概念错误！电磁波不是介质何来导电不导电之说，这就像有人说，“我的目光会放电”一样，这应该属于后现代的文学作品，而不是科学！如果电磁波导电我们就不需要再开采铜矿、铝矿做电缆了，发射一束电磁波就够了，多么可笑！“手机能够引来感应雷”更荒唐，感应雷是直击雷几万安培的强电流产生的电磁感应，或者带电云层在大地上产生静电感应，在直击雷在别处落地后，电荷来不及泄放出现的暂时高电压，没有直击雷就不会有感应雷，而报章竟然说手机引来感应雷，这不是说：“石头生了个猴子”神话故事么？！这种报道误导民众，祸害下一代！ 还说“手机电磁波是雷电很好的导体，能在很大的一个范围内收集引导雷电”、“而且据研究，如果手机信号过强，有时连避雷针也不起作用。”让这些记者去捕捉些花边新闻、女网球运动员内裤漏光的照片还行，报道科学新闻简直瞎扯，手机如果有这么大作用我们让它作避雷针好了，全世界多少真正的电气专家学者研制避雷针、消雷器还不如用手机了。而且目前最好的消雷器也就能够向空中2米发射先导电晕，如果用手机产生的电磁波能够导电，岂不可以直接发射到1000米高的雷云层去了，还费那么样大的事么！ 还有报载最近秘鲁发生一场雷击造成240只羊死亡， “据专家分析是因为羊脖子上的铃铛”，对于有人遭雷击就归因于耳环、项链，这种报道却过欠缺想象力了。如果是这样，木结构的塔不应该遭雷击吧，可是相反，山西的木塔基本上全是遭雷击焚毁的，因为即使木头在雷雨天气它也会积聚大量的电荷，只是它可能积聚的慢，但雷电不是M134速射机枪，有足够的时间来积聚电荷。国内目前只有应县木塔存留，应县木塔的结构特点是塔顶立一铁刹，全为铁杵制成，由迎莲覆钵、相轮火焰、仰目宝瓶及宝珠组成，中间有铁轴一根，插入梁架之内，有避雷针的功能，四周八条铁链，相当于引下线，也许是古人无意中做了避雷装置方才使木塔保存到现在。《生活时报》报道：巴西一名青年近日遭雷击身亡，他口腔内的金属牙套被怀疑是“死神”的帮凶。据报道，3月20日，巴西的老港市下起了大雨，22岁的克雷贝松正骑着自行车，车上还带着两个七八岁大的小孩。突然，一道闪电凌空劈来，克雷贝松应声倒地，脸部完全被烧焦，两个孩子也吓得大叫起来，但身体没有受伤。根据克雷贝松脸部烧焦的情况分析，可能是他戴的矫正牙齿用的金属牙套引来了雷电。从报道的情况看绝不是牙套引雷，牙套放在嘴里还能引雷那是缺少常识的表现，是雷电并非牙套引来，克雷贝是受到强烈的雷电电磁感应使牙套产生较高的感应电动势而致死。需要明确是，避雷针之所以能够引雷，不是因为它是金属，而是因为它站得高！你把避雷针放到室内它能引雷么？如果放室内还能引雷，那生产避雷针的工厂的工人可没法活了！我们知道树木没有金属，但是也经常招雷击，难道它有“铃铛”？它有“牙套”？不是，就是它长的高！我们的思维可以翻过来考虑这个问题，云地放电就是雷云与大地之间产生放电现象，我们也可以说大地的异性电荷同样轰击了云彩，雷云同样承受了巨大的电荷，我们能说某一片云彩把大地的电荷引来了？那是带有“铃铛”那的一片？不是的，应该是距离最近、电场强度最高的那片云彩开始的。避雷针之所以使用金属是因为它导电率高，能够快速将电流泄放，但是这种做法现在已经遭到质疑。1989年8月12日，与青岛市区相隔4海里的黄岛油库的原油罐群因雷击发生爆炸起火。这场事故造成5个油罐报废，4万吨原油燃烧，损失1401万元，19 人死亡，74人受伤。油库没有安装避雷针么？不是的，避雷针安装了并且起了作用，但是也正是避雷针接受的强大电流引起的强烈电磁感应触发了油料燃烧。如果在避雷针增加回路的阻抗装置，增加几条并联引下线分流，也许就不至于引起火灾了。有人说是“滚地雷”（球雷），那说法我认为是瞎摆乎总书记的，总书记日理万机，肯定也听不明白这不伦不类的术语就糊弄过去了，我在油库呆过，油罐都是密封的，那“滚地雷”还能钻到油罐里边不成，而且雷电击穿不了超过4mm厚度的钢板。所以现在新一代避雷针考虑的是增加避雷针的电阻，限制雷击电流，近年来出现半导体消雷器或高阻避雷针就是基于这种思想的产品。不过，网上还有许多人举例许多证实某人打手机被雷击，这种说法还是没有依据，在雷雨天你在外边小便也会遭雷击，能说你的命根子引来雷击？我认为手机引雷肯定是错误的，雷电的电磁场能够毁坏手机可是真的。居庸关雷击的真正原因可能是直击雷击中居庸关烽火台，使内部避雨的人受到跨步电压或者靠近墙壁遭受的接触电压，也可能还有直雷击产生的激波和次声波同时作用，使许多人同时被击倒、晕倒。因为巨大的雷击在闪道附近可产生10个大气压的冲击！另外还有网站上关于雷电性别选择的报道，如下：有趣的是雷电对于男人比女人更青睐，有关雷电选择性的最早记录见于1878年9月1日，法国博内勒地区。三个妇女和一个男人正在路上行走，忽然间雷电交加，他们只得躲到大树下避雨。女人们害怕把裙子弄脏，没有靠着树干，而那个男子则背靠大树站在那里。突然一道闪电从天而降，男子身上的衣服瞬间燃烧起来。女人们冲过去救他，却惊恐地发现，他已经死了。 这位男子的死亡似乎可以得到科学合理的解释，但还有更离奇的雷击选择性的记载。在英国，一对夫妇同样躲在树下避雨。冷风吹过，凉意袭人，他们搂抱着站在一起。忽然一道闪电过后，女人发现丈夫不见了，只在地面上看见一小堆灰烬。原来，她的丈夫已在瞬间被蒸发了：闪电的温度可达太阳表面温度的5倍。不过，这位可怜的女人自己则安然无恙。 这种说法也是有疑问，除非这个女人穿着金属屏蔽服。 1966年，日本发生了一起震惊全国的雷击事件。一群中学生在攀登一座不算高的山峰时，天空传来了轰隆隆的打雷声。老师用绳子把孩子们相互连接在一起，以免有人滑倒跌下山去。可是，就在此时，一道强烈的闪电刺过天空，三分之一的人被击倒。倒下的全部是男孩。雷电青睐男性的说法传奇有趣而且活跃气氛，但是却没有科学依据，缺乏事实，均是道听途说，雷击每年死那么多人，但是列举的事件确是一百多年前的事情，一百多年前，我们湖南的老表还能赶鬼回家，这有依据么！如果说存在这种事情可能是偶然事件也可能是由于男孩个子较高，而且脂肪少导电率高的原因。让我们再看以下报道：南方网-南方都市报报道广州一件雷击事件 ：9月1日下午，一名广西女子骑单车行走时，在白云区人和镇东华工业区突遭雷击，当场昏死过去，随后在现场经医生抢救无效死亡，当时她身边的丈夫却毫发无损。2001年4月29日下午5时许，在琼山市三江镇黑牛山北合铺村后坡一果园里，一位年轻妇女肩背上背着小孩正在地里劳动。突然，一道刺眼的蓝电将其劈倒在地，孩子揪心撕肺的哭声惊来了正在附近劳作的农民，待他们奔来现场时，被吓得退倒在地：年轻母亲俯卧在地，身上的衣裤里里外外全被烧光，头发被烧焦，胸部左右乳房被雷电各击有一小洞。母亲已经死亡，但目击者说，当时母亲的右手弯向后背，仍紧紧地护住孩子的头部，孩子安然无恙。这次没有性别选择，我们能据此说雷电选择母亲不攻击幼子么？母亲临死时俯卧，右手弯向后护住孩子，这说明妇女不是立即死掉，在死去之前她还能有时间护住孩子，而且临死之前还有能力选择一种俯卧扑到的姿势以保护孩子，这说明雷击不是特别严重，只是烧了衣服，而没有肉体焚毁，而母亲可能劳作不可避免淋雨，而且劳作会有汗水加重了身体的导电能力，结果就发生悲剧，但是孩子可能有防雨措施，衣服没有湿，而免于劫难。母亲是伟大的，她凭强烈的母爱的意志俯卧，如果身体后仰可能会压死孩子。也许真正的专家、学者没有时间上网来理论这些新闻，我从事电气工程，但是也经常上网，上网我一般看新闻看库娃、看李玫。最近准备写一篇论文找一些文献看到这些文章，气得不行，这样的新闻误导民众而且言辞凿凿，“专家进行现场勘察”、“气象专家共赴现场分析”“某教授解释”，我觉得这有些误导，缺乏科普知识了，网站的新闻也只能看看库娃的裤衩或者黑社会的砍刀了！这些不需要分析，不需要理论，一看就明白！明天也不需要记住它！最后觉得要说一点就是雷击是神秘的大自然现象，到现在人们并未真正完全揭开它的真实面纱，即使揭开它的面纱人类也不一定能够彻底逃得了。最后给大家补充一点雷电知识。0. 前言我国每年雷击死亡约3000人，受伤致伤约6000人，由于雷击引发的火灾、设备损毁等带来的经济损失约70亿人民币。《重庆晚报》载2004年6～11月，仅重庆市因雷击损失2个亿，《江南时报》载南京市每年雷击损失1亿元。 闪电的平均电流是30KA，最大电流可达300KA；0. 2 闪电的电压约为一亿伏至十亿伏；0. 3 一般雷击分为3个阶段，即先导放电、主放电、余光放电，整个过程一般不会超过60μs；直击雷电流峰值时间通常负闪击只有5μs到15μs，雷电流变化梯度大，有的可达10kA/μs； 0. 4 一个中等强度雷暴的功率可达30亿千瓦，相当于1997年全世界发电机装机总容量之和，但只有短短几十μs，可以计算出闪击发出的能量约100兆焦耳，约30度电的能量，相当于2千克汽油所放出的能量。0. 5 雷击破坏范围可覆盖～2km；0. 6 雷电波的频谱位于几十HZ至一兆HZ之间，其能量主要集中于几十KHZ频段上； 闪电通道内的气压可达10个大气压以上，产生的冲击波以约3000米/秒的速度向外传播。0. 8 雷电通道的温度可达6000～10000°C（太阳表面的温度为6000°C），甚至更高，雷电流通过金属导体，当导体截面不够大时，甚至可使其熔化，遇到易燃物质，可能引起火灾；雷击点产生的热能足以熔化直径4～6mm的钢球，可以击穿厚度小于4mm的钢板。0. 10 在全世界范围内，每秒钟的雷击次数约为600 次。

这是我在网上看到的一篇物理论文范文，希望对你有帮助。摘要：可靠性问题一直以来是各个行业关注的重点，伴随着电子工业的迅猛发展，可靠性分析将会越来越多的应用到该领域。在过电压防护领域中，SPD(Surge Protection Device)及浪涌保护系统的可靠性在电源、信号及射频显得尤为重要。本文使用系统性分析的方法对SPD的可靠性进行了分析，提出了提高SPD可靠性的途径，为今后的SPD技术发展提供了参考。关键词：可靠性；SPD；过电压；浪涌保护0 引言近代科技中，对元器件、零部件、整机、系统的可靠性提出了越来越高的要求。随着人们越来越多的使用电子元器件，电子元器件不能承受过电压和过电流的缺陷导致过电压保护器件在越来越多的行业中使用。于是各个行业针对SPD的可靠性提出了更高的要求。因此，为了适应现代科技的发展及基于设备、系统安全的考虑，对SPD的可靠性问题进行系统的分析并提出提高其可靠性的途径是很有必要的。1 串联系统与并联系统的可靠性评价方法由于包括SPD在内的各种产品都是通过若干个单元为了完成规定的功能而组合在一起的。因此除了针对单个部件和真个产品性能的评估外，还需要对系统结构进行可靠性评价。针对系统最基本的评价方法有串联系统和并联系统两种，因为任意的系统均可由这两种关系组成。 串联系统的可靠度串联系统指的是对于一个系统来说，如果只要有一个单元失效就导致整个系统的失效，或者只有当所有单元都正常工作时，系统才正常工作。串联系统的模型如图一所示：设在时间t内，SPD的压敏单元Ai正常工作的事件为Xi，则串联系统的可靠度R（t）就是所有这n个单元同时正常工作的概率。即：R（t）=P（x1•x2•……•xn ）若各单元可靠度相互独立，则串联系统的可靠度为：P（x1）= R1（t）P（x2︳x1）= P（x2）=R1（t）……P（xn︳x1•x2•……•xn ）= P（xn）=Rn（t）于是串联系统的可靠度为：R（t）= ∏ni-1 Ri（t）由此式可见，单元数目越多，串联系统的可靠度越低。 并联系统的可靠度并联系统指的是只要有一个单元还未失效，则整个系统就不发生故障，或者说只有当所有单元都失效时，整个系统才失效。并联系统模型如图二所示：设在时间t内，压敏单元Bi，发生故障的事件分别为Yi，则系统不可靠度为：F(t)= P（y1•y2•……•yn ）同理得到：F（t）= ∏ni-1 Fi（t）则可得出，并联系统的可靠度为：R（t）=1- ∏ni-1 Fi（t）=1- ∏ni-1 [1-Ri（t）]由此式可见，单元数目越多，并联系统的可靠度越高。 并串联系统的可靠度对于SPD和其他的产品来说，很少有单一串联的系统或单一并联的系统，往往都是综合两者的系统。串并联系统指的是各单元的关系先串联，然后并联组合。并串联系统指的是各单元的关系为先并联，然后串联组合。SPD的应用中多采取并串组合的方式，如图三所示：其中并串联系统的可靠度为：Rsp =1-（1-Rn）k由此可以看出，SPD最终采取的还是MOV与GDT的串联组合且系统已经简化到极致。因此要保证SPD的可靠性，均需要保证MOV和GDT单元的可靠性，即我们通常所讲的可靠度、瞬时故障率及平均故障间隔时间。2 保证和提高SPD可靠性途径基于上述的分析可以看出保证SPD可靠性的问题集中在保证MOV和GDT的可靠性上了，因此两个器件的参数正态分布将直接影响到SPD的可靠性。除此之外，选取器件的过程中，减额使用的原则也是非常重要的，即设计时让元器件、零部件和组件在低于负荷的情况下使用。 静态参数一致性控制对于SPD中的静态参数来讲，在设计阶段均做过SPD的极限测试，即MOV和GDT电压分别在最高和最低情况下的不同组合，这样制定出的上限下限将作为器件参数正态分布时参考的关键指标。根据R（t）= ∏ni-1 Ri（t）可以看出，要保证R（t）越低，前提是保证RMOV（t）和RGDT（t）的可靠度。通过静态参数的正态分布图可以看出，只要保证参数的一致性即可在很大程度上保证系统的可靠度。如图四所示： 器件的标准化选取标准化的器件和参数是经过权威部门鉴定或者长期的实验验证的结果，比起新设计的或者定制的器件更可靠。若保存或建立一个具有基本失效率值的标准元器件手册以备设计者选用，则产品的可靠性设计将大大减少系统可靠性设计的工作量。3 结论本文使用质量管理中的可靠性分析方法针对SPD进行了研究，根据SPD具体的系统设计及结构方式进行评估后，可以得出以下结论：1. 由于SPD系统通常均采用MOV与GDT串联的方式组合，因此SPD的可靠性主要由MOV和GDT的可靠性决定。2. 为了保证器件的可靠性，需要重点注意的是MOV与GDT的静态参数一致性，器件选型的标准化和减额使用的设计方法。3. 后续需要进一步就元器件的可靠性进行研究，以保证从工艺层面上寻找出更加有效的控制手段。[参考文献][1] 郎志正 质量管理及其技术方法 2003，345～361.[2] 马逢时 刘传冰 等 六西格玛管理统计指南--MINTAB使用指导 2007，第四章

避雷器和电涌保护器运用说明目录一、 定义二、 防雷器与浪涌保护器的比较三、 线路避雷器运用及其说明四、 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴五、 参考依据与文献一、定义1.避雷器 避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。2.浪涌保护器也叫防雷器，是一种为各种电力设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护的装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。  从以下资料可以看出，浪涌保护器也是防雷器的一种，但是有很大的区别。二、避雷器与浪涌保护器的比较避雷器指建筑物避雷器，与避雷针、接地排等一起形成一个法拉第笼，防止建筑物被损坏，避雷器的基本原理是把雷击电磁脉冲(LEMP)导入地进行消解。但是为什么在安装避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的设备被雷击损坏呢?首先，避雷器的导线采用铜铁合金，因此其导线性能是有限的，反应速度仅为200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量达到最大值)为20微妙(uS)，也就是说LEMP的速度快于避雷器，这样避雷器把第一次直击雷导入地后，对于二次雷、三次雷往往反应不过来，直接泄漏打在设备上。也就是说，避雷器对二次雷、三次雷几乎不起作用。其次，LEMP导入地后，会从地返回形成感应雷。感应雷会从所有含有金属的导线上泄漏到设备(网线、电源线、信号线、传输线等)。由于避雷器是单向作用的，因此它对感应雷不起作用，感应雷可以直接打坏设备。更何况，导线部分往往不会安装避雷器。再次，浪涌只有20%来自雷击等外部环境，80%来自系统内部运行，避雷器对这80%是不起任何作用的。根据分析来回答电涌保护器(SPD，有的称浪涌保护器)和避雷器的区别：1、应用范围不同(电压)：避雷器范围广泛，有很多电压等级，一般从低压到500kV超高压都有(详见楼上分析)，而SPD一般指1kV以下使用的过电压保护器;2、保护对象不同：避雷器是保护电气设备的，而SPD浪涌保护器一般是保护二次信号回路或给电子仪器仪表等末端供电回路。3、绝缘水平或耐压水平不同：电器设备和电子设备的耐压水平不在一个数量级上，过电压保护装置的残压应与保护对象的耐压水平匹配。4、安装位置不同：避雷器一般安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，保护架空线路及电器设备;而SPD浪涌保护器多安装于二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施;所以避雷器多安装在进线处;SPD多安装于末端出线或信号回路处。5、通流容量不同：避雷器因为主要作用是防止雷电过电压,所以其相对通流容量较大;而对于电子设备，其绝缘水平远小于一般意义上的电器设备，故需要SPD对雷电过电压和操作过电压进行防护，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不会直接与架空线路连接，经过上一级的限流作用，雷电流已经被限制到较低值，这样通流容量不大的SPD完全可以起到保护作用，通流值不重要，重要的是残压。)6、其它绝缘水平、对参数的着眼点等也有较大差异。7、浪涌保护器适用于低压供电系统的精细保护，依据不同的交直流电源电床可选择各种相应的规格。电源浪涌保护器一精细由于终端设备离前级浪涌保护器距离较大，从而使得该线路上容易产生振荡过电压或感应到其他过电压。适用于终端设备的精细电源浪涌保护，与前级浪涌保护器配合使用，则保护效果更好。8、避雷器主材质多为氧化锌（金属氧化物变阻器中的一种），而浪涌保护器主材质根据抗浪涌等级、分级防护（IEC61312）的不同是不一样的，而且在设计上比普通防雷器精密得多。9、从技术上来说，避雷器在响应时间、限压效果、综合防护效果、抗老化特性等方面都达不到浪涌保护器的水平。共同点：都能防止雷电过电压因为上述原因，SPD也就应运而生。SPD的原理是把LEMP转化为热能进行消解，由于不是导通式，反应速度非常快，可低于纳秒，可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分为电源SPD，精密仪器SPD，数字线路SPD，而且也是双向作用的，因此可以有效防止感应雷。因此，IEEE标准规定，在安装避雷器的同时应该加上SPD，以形成防雷的双保险。此外，SPD对于内部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用，这是避雷器所不能做到的。总体上讲，避雷器是专门针对电气设备免受雷电冲击波所设置的防护设备，而浪涌保护器是比避雷器更先进的防护设备，除开雷电冲击波，还可以极大程度消弱电力系统自身所产生的其它破坏性浪涌冲击。在用电单位高压进线系统（10KV及以上）已装设避雷器的情况下，在低压系统中就应装设防护功能更精密的浪涌保护器。三、避雷器运用与说明1、线路避雷器防雷的基本原理雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为Ut=iRd (1)式中i——雷电流；Rd——冲击接地电阻；——暂态分量。当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1＞U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1 Um＞U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的，这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现。2线路避雷器使用及动作情况淄博电业局管辖的110kV龙博1线和35kV南黑线、炭谢线位于丘陵和山地，多年来经常发生雷击跳闸故障，据统计110kV龙博1线在1989～1996年共发生5次雷击掉闸，35kV南黑线、炭谢线分别在1994～1997年各发生6次雷击掉闸，虽然采取了各种措施，效果均不明显。1997年在易遭雷击的龙博1线62～64号和南黑线87、89、90号及炭谢线51号分别装设了7组共20只线路型氧化锌避雷器，安装方式是在龙博1线和南黑线各悬挂3组9只，在炭谢线51号上相和下相各悬挂1只(该杆不久前遭雷击)，经过2个雷雨季节的考验，线路未发生故障及掉闸事故。3避雷器的选型及安装维护线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。线路避雷器安装时应注意：(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；(2)垂直排列的线路可只装上下2相；(3)安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。投运后进行必要的维护：(1)结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；(2)检查并记录计数器的动作情况；(3)对其紧固件进行拧紧，防止松动；(4)5a拆回，进行1次直流1mA及75参考电压下泄漏电流测量。四、 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同 ——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时，该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围，电流的强度将足以使气体电离，从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线，直到电压恢复正常水平，随后它又会变成不良导体。这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路，而是通过降低流过火线的电量。基本上说，这些抑制器在检测到高电压时会储存电能，随后再逐渐释放它们。制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护，因为它反应速度更快，并且不会向地线分流，但另一方面，这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7.  抑制二极管的技术参数主要有 ：（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在～范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在～200V范围内。 （2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。 （3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。 （4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。 （5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。 （6）响应时间：10-11us 作为辅助元件，有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器，当电流低于某个标准时，它的导电性能非常好。反之，当电流超过了可接受的标准，电阻产生的热量会烧断保险丝，从而切断电路。如果MOV不能抑制电涌，过高的电流将烧断保险丝，保护连接的设备。该保险丝只能使用一次，一旦烧断就需要更换。  SPD前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。 如厂家没有规定，一般选用原则： 根据（浪涌保护器的最大保险丝强度A）和（所接入配电线路最大供电电流B）来确定（开关或熔断器的断路电流C）。 确定方法： 当：B>A时 C小于等于A 当：B＝A时 C小于A或不安装C 当：B

通信局站集中监控系统的雷电防护 艾默生网络能源有限公司 戴传友 摘 要在简要分析通信局站集中监控系统雷击损坏的主要原因和雷电浪涌侵入途径的基础上，提出了监控系统雷电防护的基本措施。简单介绍了艾默生网络能源有限公司(ENP)集中监控系统雷电防护的主要技术特点。 关键词 集中监控系统 雷电浪涌 雷电防护 布线 线路屏蔽 等电位连接 浪涌保护器 LIGHTNING PROTECTION FOR ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM OF TELECOMMUNICATION STATIONS/SITES DAI Chuanyou (Emerson Network Power Co., Ltd ， Shenzhen 518129 ， China) Abstract The main causes of lightning damage on environment monitoring system and the probable coupling paths of lightning surge are analyzed. The lightning protection measures for environment monitoring system in telecommunication stations/sites are recommended. In addition, the main lightning protection characteristics of ENP's environment monitoring system—PSMS are summarized in briefly. Key Words environment monitoring system; lightning surge; lightning protection; routing of cables; line screening; bonding; surge protective device(SPD) 近年来，随着集中监控系统在通信局站特别是移动通信基站中的广泛应用，监控系统因遭受雷击而损坏的事故时有发生。这种状况不仅不利于通信网的长期稳定、可靠运行，还造成人力、物力和财力上的浪费。因此，如何做好集中监控系统的雷电过电压防护，有效降低雷击事故发生率，是摆在运营商和设备制造商面前的一个重要问题。 1 概述 雷电浪涌造成监控系统损坏的主要原因有： 首先，监控系统采用了大量的高集成度微电子元器件，而这些元器件本身抗干扰的能力很低。随着微电子技术的迅猛发展，微电子元器件不断涌现，其集成度越来越高，所传递的信号电流也越来越小，对外界的干扰也越来越敏感。 其次，通信局站，特别是移动通信基站的实际运行环境比较恶劣。由于大部分通信局站内设有铁塔，比周围的建筑物 / 构筑物都高，遭受雷击的可能性比较大。加之由于技术或经济上的困难，部分局站没有按照相关规范的要求采取整体防雷措施，为站内监控系统留下了雷击隐患。 最后，长期以来，通信局站设备防雷都是以防止雷电浪涌沿局外线路感应为主，对监控系统等在局站范围内的系统的防雷研究较少。但事实上，由于监控系统的连接线路较多，有些线路的敷设长度可达 100 ～ 200 米甚至更长，一旦这些线路遭受雷电电磁场的影响，将雷电浪涌传到各监控设备的接口电路中去，从而对接口电路产生影响和冲击。 近年来，国内外相关标准对局站范围内部的各种通信系统（包括监控系统）的防雷问题也日益重视。如国际电信联盟 (ITU) 的 建议 [1] 对电信中心的雷电电磁脉冲的防护提出了指导性方法，而 建议 [2] 则规定了电信中心内部的通信线路和设备端口的浪涌抗扰性要求。这两个建议的提出表明，国际上已经开始重视通信局站内部设备的雷电浪涌的抗扰性要求。而在最新的通信行业标准 YD/T5098-2001 [3] 中也已经明确提出监控系统的雷电过电压保护的设计要求。 2 雷电浪涌侵入集中监控系统的途径 任何一个电磁干扰都必须具备以下三个条件：首先是干扰源，其次是传递干扰能量的途径或媒介（耦合途径），最后是对干扰产生反应的设备（敏感设备）。干扰源、耦合途径和敏感设备被称为干扰三因素。为减小到达敏感设备的干扰能量，必须先弄清干扰源的性质、干扰的耦合方式以及敏感设备自身的耐受能力，才能有的放矢，提出最有效的解决办法。 本文所考虑的干扰源就是雷电电磁脉冲（ LEMP ），它包括雷电放电电流以及雷电放电时在其周围空间产生的瞬态电磁场，反映在设备上就是雷电浪涌；敏感设备就是监控监控系统；对监控系统而言，雷电浪涌的耦合途径主要有： 1 、近场感应。雷击通信局站或其邻近区域时，会在其周围空间产生强大的瞬态电磁场，该电磁场会在处于其空间范围内的金属导线上感应出一定幅值的瞬态过电压（主要是磁场感应），感应过电压的大小主要取决于雷电流的变化率、线缆与雷击点的距离、线缆的长度、各线缆间形成的回路面积以及线缆是否有效屏蔽等因素。它主要施加在与线缆相连的设备端口上，以共模分量为主，差模分量的大小则视线缆的结构型式而定。感应过电压是造成通信局站内监控系统雷击损坏的主要原因。 2 、公共地阻抗耦合。雷击时，雷电流沿接地体入地时会引起接地体的地电位升高，如果设备或系统布置不当或者接地不当，会在接地系统与设备间产生较高的过电压（称为反击过电压），从而导致设备损坏。此外，当通过各种线缆（如信号线、数据线等）互连的设备间存在较大的地电位差时，也会导致设备的损坏。 3 、传导耦合，主要是指雷电侵入波。雷电侵入波又称为线路来波，它是指沿进局电缆以行波的方式窜入室内的雷电浪涌。雷电侵入波产生的根源可能是感应雷，也可能是直击雷，但从监控系统的角度来看，则可视为传导耦合。对于需要将监控信号上报的无人值守站（特别是移动基站），雷电侵入波是造成监控设备损坏的另一重要因素。 3 集中监控系统雷电防护的基本措施 集中监控系统具有线缆类型多、接口类型多、线缆数量大等特点，其雷电损坏以近区磁场感应过电压和雷电侵入波为主，因此监控系统的防护应针对上述特点，从整体上加以考虑，才能起到良好的防雷效果。 监控系统的雷电防护措施可以归纳为以下两个方面：其一、抑制或衰减雷电浪涌的耦合途径，主要措施包括屏蔽、合理布线、等电位连接和接地等；其二、提高监控设备本身的浪涌耐受能力，主要包括合理设计内部电路、加装电涌保护器等。 合理布线 如上所述，通信局站或其近区遭受雷击时，雷电电磁场在站内监控系统的线缆上产生的感应过电压主要取决于雷电流的变化率、线缆与雷击点的距离、线缆的长度以及各线缆间形成的回路面积以及线缆是否有效屏蔽等因素。因此，合理布线对减小感应过电压水平、降低监控设备雷击损坏率有着十分重要的意义。 在实施监控系统布线时应注意以下几个问题： 1 、局站范围内，严禁室外架空走线。室外架空走线有可能遭受直击雷，严重威胁监控系统的正常运行。此外，架空走线形成的环路面积较大，雷击时会产生较大的感应过电压。 2 、室外线缆的布放应尽量远离铁塔等可能遭受直击雷的结构物，应避免沿建筑物的墙角布线。 3 、室内各种监控线缆的布放应尽量集中在建筑物的中部。雷击时建筑物中部的空间电磁场相对较弱，因此将电缆布放在建筑物的中部可有效降低感应过电压。 4 、监控线缆及线槽的布放应尽可能避免紧靠建筑物的立柱或横梁。在不可避免时，应尽可能地减小沿立柱或横梁的布线长度。 线路屏蔽 屏蔽是电磁干扰防护及控制的最基本方法之一，其目的是限制或防止某一区域内外电磁场的相互耦合，将电磁场作用限制在规定的空间范围之内，即通过抑制耦合途径来减小干扰源对敏感设备的影响。对通信系统的雷电防护而言，屏蔽可分为建筑物的屏蔽、房间的屏蔽、设备的屏蔽和线缆的屏蔽。这里主要讨论线路的屏蔽。 常见的线路屏蔽方式主要有两类：其一、采用屏蔽套管或屏蔽槽等外部附加屏蔽；其二、采用屏蔽电缆。 屏蔽套管（金属管屏蔽）的主要优点是屏蔽效能良好，其主要缺点是柔软性差，施工不便。由于屏蔽槽存在较大的缝隙，其屏蔽效能比屏蔽套管的差。但由于其施工方便，如果在施工工程中做好接头和接缝处的处理，还是能取得一定的屏蔽效果。 采用屏蔽电缆是一种常用的线路屏蔽方式。尽管其屏蔽效能不如金属管屏蔽，但在线路不长（如小于 100m ）、外界电磁场干扰不是太强烈时，仍具有较好的屏蔽效能。 在实施线路的屏蔽时应特别注意以下几个问题： 1 、电缆屏蔽层、屏蔽套管或屏蔽槽等屏蔽体的两端必须接地。由于感应过电压主要是由近区磁场感应所致，屏蔽体两端接地后，在屏蔽体与地回路间形成一个闭合的环路，该环路中所链接的磁场所感应出的电势在环路中形成感应电流，该电流产生的磁场方向与干扰磁场方向相反，从而抵消或减小外界干扰磁场对芯线的影响，大幅度降低芯线的感应过电压。 2 、为最大限度地利用屏蔽体的感应电流，任何影响电流流通的因素都应加以注意。如屏蔽体在整个电缆长度上必须是导电贯通的，并尽可能多点就近接地；做好屏蔽体接头和接缝处的连接，以期获得稳定的低阻抗电气连接；做好屏蔽体的接地，尽可能降低接地引线的阻抗等。 3 、在工程实际中，应充分利用现有的金属走线槽和走线架，屏蔽电缆和金属走线槽的配合使用可获得附加的屏蔽效能。 等电位连接和接地 适当的等电位连接和接地是减小反击过电压和地电位差的有效措施。 等电位连接是用连接导体或浪涌保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来导体、电气或电子设备等连接起来，其目的是减小需要防雷空间内的各金属部件以及各系统之间的电位差。通信局站的等电位连接和接地包括：由建筑物金属构架、防直击雷装置以及外来导体等相互连接而成的公共连接网，局站内各通信系统所建立的局部等电位连接网，以及上述各连接网间的连接和接地。 原则上讲，监控系统的外露导电部分所形成的局部等电位连接网可具有以下两种结构型式： S 型（星形结构）和 M 型（网型结构）。相应地，它们与公共连接网的连接方式应分别采用 Ss 型和 Mm 型。如图 1 所示。 星形结构一般适用于较小的闭环系统，系统内设备间以及设备与外界的连接线较少，容易与公共接地网隔离。当采用星形结构时，系统的所有金属组件除连接点外，应与公共连接网有足够的绝缘，即仅通过唯一的点连接到公共连接网中形成 Ss 型。此时，设备间的所有线缆应按照星型结构与等电位连接线平行敷设，以避免产生感应环路。 Ss 型等电位连接网的主要优点是能抑制外界的低频干扰。其缺点是维护和扩容比较麻烦，且在高频下易引入干扰。 网状结构一般适用于延伸较大的开环系统，系统内设备间以及设备与外界的连接线较多而且复杂。当采用网状结构时，系统的各金属组件应通过多点就近与公共接地网相连形成 Mm 型。 Mm 形等电位连接网的主要优点是在高频时可获得一个低阻抗网络，对外界电磁场有一定的衰减作用，且维护和扩容比较方便。其缺点是理论上可能会引入低频干扰。 由于监控系统的采集设备与其它设备间存在广泛的互连，监控设备间的连接线缆也比较多，而且采用了大量的屏蔽电缆。适合于采用 Mm 型等电位连接网。同时，通信局站的实际运行经验表明，合理设计和施工的 Mm 型等电位连接网一般不会引入低频干扰。 内部电路的合理设计 在采用了合理的线缆布置、有效的线路屏蔽以及适当的等电位连接和接地措施后，到达监控设备的浪涌能量会大幅度降低，从而减小雷电浪涌对监控设备的危害。但上述措施不能完全消灭达到监控设备的雷电浪涌，特别是当部分局站没有按照相关规范的要求采取整体防雷措施而导致站内监控设备所处的电磁环境比较恶劣时，雷电浪涌对监控设备的危害仍然存在。因此，在有效抑制雷电浪涌耦合途径的同时，应提高监控设备自身的浪涌耐受水平。 由于感应过电压和反击过电压或地电位差对设备造成损坏的主要原因是共模过电压，适当提高监控设备内模块的共模耐受水平可有效地防止此类损坏。 实际运行经验表明，监控设备的损坏大部分表现在设备的接口部分，因此应审慎地设计监控设备的接口部分电路，以提高其浪涌耐受能力。为达到这一目的，可采用的方法有：优选接口芯片、采用电气 / 光电隔离技术、内置浪涌吸收电路等。 接口防护（加装电涌保护器） 运行经验表明，在综合采用上述防护措施后，基本上可以防止绝大多数由感应过电压和反击过电压或地电位差造成的监控设备的损坏。但在以下两种情况下，监控设备仍有可能因雷电浪涌而损坏： 1 、对于需要将监控信号上报的无人值守站（特别是移动基站），外引线（如 E1 线、电话线或 RS422 等信号线）可能会将较大幅值的雷电侵入波引入监控系统。 2 、当通信局站遭受直接雷击且雷击强度较大时，在站区内的长距离监控线缆中可能还会感应出较大的过电压。 此时，可采用加装浪涌保护器（ SPD ）来降低雷击事故率。 信号线用 SPD 的选用应注意以下几个问题： 1 、 SPD 的保护水平应满足监控设备浪涌耐受水平的需要。 2 、 SPD 应满足信号传输速率及带宽的需要，其接口应与被保护设备兼容。 3 、 SPD 的插入损耗应满足监控设备的要求。 4 、 SPD 的标称放电电流应满足标准 [3] 的要求。 4 ENP 集中监控系统（ PSMS ）的防雷技术特点 在认真研究集中监控系统雷击损坏原因和失效机理的基础上，我们提出了 ENP 集中监控系统的雷电防护的整体方案，该方案具有以下主要技术特点： 1 、将监控系统作为整体进行考虑，综合采用线路屏蔽、合理布线、等电位连接和接地、加装 SPD 等措施，抑制了雷电浪涌与监控系统间的耦合路径，最大程度地减小了感应过电压、反击过电压以及雷电侵入波对监控系统的危害，大幅度地提高了监控系统的整体防护性能； 2 、通过内部电路的合理设计，提高了监控设备自身的浪涌耐受能力； 3 、对于雷击重点部位，采用有效的接口防护措施，极大地提升了监控系统的雷电防护能力。主要端口的标称放电电流达 5kA 以上，远高于 YD/T5098-2001 [3] 的相关要求。 参考文献 [1] ITU-T (1996) Protection against LEMP in telecommunications centres [2] ITU-T (1998) Resistibility of internal interfaces of telecommunication centres to surge overvoltages [3] YD/T 5098-2001 ，通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范 转帖]远动设备的防雷及过电压保护远动设备的防雷及过电压保护 （2004-5-31） 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：；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 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 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.

电力机车在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。下面是我整理的电力机车新技术论文2500字，希望你能从中得到感悟!

电力机车新型智能真空主断路器的研制

[摘要]针对现有电力机车主断路器的不足，研制一种新型电力机车真空主断路器，以“1+1”方式安装，在某主断路器发生故障时，司机可通过开关切换到另一台主断路器，保证机车不因为主断路器故障而发生机破。

[关键词]“1+1” 电力机车 智能 真空主断路器

主断路器是用来接通和分断电力机车的高压电路，是机车的电源总开关，同时，当机车发生故障时它又可迅速切断机车总电源以保护其他设备，是机车最主要的保护装置，所以主断路器具有控制和保护的双重功能，其可靠性直接影响机车的安全运行。

目前，电力机车安装的主断路器分空气断路器和真空断路器。由于空气断路器结构复杂、故障率高而不被新型机车采用，但普通真空断路器也存在绝缘强度薄弱等不足，

因此我们于2008年9月立项研制一种电力机车新型真空主断路器，以“1+1”安装方式，即两台主断路器安装在同一底座上，控制装置也相互独立。实现一台机车上有两台主断路器交替工作，避免因单台主断路器发生故障而引起的机破，保证机车安全运行。

1设计思路

两台主断路器、两套装置

目前，电力机车上主断路器只有一台，无论是空气断路器还是真空断路器，在运行中一旦主断路器发生故障，则机车只能停止运行等待救援。因此我们设计增加一台主断路器，当一台主断路器发生故障时可以有另一台替代使用，确保机车正常运行。同时为了不过多地改变机车原有的构造和尺寸，我们设计将两台主断路器放置在同一台底座固定板上，以便于安装。

采用真空灭弧

为提高主断路器的使用寿命和减小主断路器的体积，我们取消原空气断路器的隔离开关，并把灭弧室改用真空灭弧室。真空灭弧的电性能和机械性能高，绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，同时由于采用真空灭弧，所需的间隙很小，可以实现提高使用寿命和减小体积的设想。

采用永磁机构

为保证主断路器分合闸动作的可靠性，我们将传统的

电空机械装置改成永磁机构，使整个操动机构结构简单可靠、工作寿命长、操作功率小、作用特性与断路器的反力特性很好匹配，且能做到合闸速度较小而分闸速度较高的理想结构。

2结构和原理

“1+1”电力机车智能真空断路器以底座为界，分为高压和低压两部分。高压部分位于机车顶部，由引出线和断路器主体组成。低压部分由永磁机构和智能控制装置组成。永磁机构的运动部件只有一个，具有合闸、分闸两种状态。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。

图3新型智能真空主断路器结构示意图

灭弧室单元由长寿命真空灭弧室和复合绝缘材料组成，通过固体绝缘密封技术和连接件组成一体，永磁机构通过连接螺杆直接安装在开关体上，通过控制得电动作，控制连接螺杆上推和下拉。合闸时，连接螺杆上推，压动开关体内绝缘拉杆，带动触头弹簧和传动件，使真空灭弧室动触头闭合，并以恒定压力压紧，使动静触头紧密接触;分闸时，连接螺杆下拉，同样通过开关体内绝缘拉杆和传动件拉开灭弧室动触头，使开关打开。在开关动作的同时，安装在永磁机构上的联锁拨杆同时上下移动，带动直线凸轮，使联锁开关打开或闭合。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ―磁力线分布图;

①―静铁芯;②―动铁芯;③―合闸线圈;④―永久磁铁;⑤―分闸线圈;⑥―导向轴。

永磁机构处于合闸位置，永久磁铁产生的磁力线如图中Ⅰ。这时，下部磁路磁阻远大于上部磁路，动铁芯②保持在合闸位置。分闸时，分闸线圈⑤通电，分闸线圈中的电流产生磁场，其磁力线方向如图中磁力线Ⅱ。分闸线圈在上部工作气隙产生的磁场方向与永久磁铁所产生的磁场方向相反。当分闸线圈中的电流达到某一值时，机构上端的磁力线被抵消殆尽，动铁芯开始在触头簧(或分闸簧)及少量电磁力的作用下向下运动。随着底部气隙的减小，气隙磁阻也逐渐减小，当下部气隙的磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度时，动铁芯向下将呈加速运动。当动铁芯运动至行程一半后，线圈电流和永久磁铁产生的合成磁场，其方向是向下的，于是，又进一步加速了动铁芯的运动，直到断路器分闸到位。断路器分闸到位后，连锁装置将信号返回控制器，自动切断分闸线圈⑤中的电流，动铁芯保持在分闸位置上。

3各部件的设计

灭弧室的设计

普通真空灭弧室还不能直接应用到电力机车上。因为普通灭弧室的寿命为1万次，而电力机车上断路器分合动作频繁，1万次的寿命使用期限也就一年左右，所以我们采用双断口串联，可提高分断高电压的能力;触头间距为小开距，可极大地提高灭弧室的寿命。为了保证断口同步断开，设计采用特殊的传动机构，使不同步度小于1ms，小于2ms的安全值。另外，我们还采用特殊结构的波纹管，以配合小开距，使灭弧室的寿命>30万次。大量的动态分析试验证明，本文所述的真空断路器的机械寿命达到20万次以上。

我们设计分断最大短路电流为10kA，但灭弧能力为20kA，实际裕度为l倍之多。灭弧室中，动静触头材料选择铬铜合金，截断电流为5A以下，可有效防止操作过电压的发生。

操作机构及传动的设计

在各种条件下都应可靠地分、合闸，是主断路器对操动机构的基本要求之一。目前广泛使用的操动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动，但其机械故障率占主断路器总故障的70%左右。为此，我们采用无磨耗件精密型永磁机构，不但保证了主断路器长期动作的可靠性，而且满足主断路器分、合闸及灭弧特性要求。灭弧室需要的闭合力为1000～1200kN，永磁机构闭合力设计为3300kN，足以确保机构的正常动作，传动中的触头弹簧寿命>500万次，机构动作安全可靠。

我们采用钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体，因为它有高的剩余磁感应强度，Br可以达到(退磁曲线上磁场强度H为零时，相应的磁感应强度，也成为剩磁)以及高的矫顽力，使永磁体很不容易退磁。永磁机构的压力和触头压力相比，留了100%的裕量，以保证足够的安全性。

永磁机构通过电磁机构和永磁铁的特殊结合实现传统机构的功能，电磁线圈和磁路为静止机构，只要设计合理，没有外力破坏，一般它不会损坏。大量试验证明，只要选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以达到100万次以上。

永久磁铁与分、合闸线圈相配合，较好地解决了合闸时需要大功率能量的问题，因为永久磁铁可以提供磁场能量，作为合闸之用。永磁机构工作时，只需瞬时供电，一般小于60ms，在分、合闸状态时，线圈没有电流通过，保持力由永磁铁提供，不再消耗能量。这就使我们可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。

绝缘设计

高压开关的绝缘设计至关重要。由于车顶空间的限制，绝缘距离不能很大。电瓷绝缘材料绝缘优良、价格便宜，但联接须采用金属连接件，体大物重，不耐碰撞，内外温差大时容易开裂。根据电力机车上的使用环境条件，我们选用粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性的APG工艺复合绝缘材料，双断口上进上出，在空气湿度100%饱和情况下，空气间绝缘距离>400mm，电压等级，外爬距、内爬距，对地耐压80kV/lmin，断口间耐压85kV/lmin。APG工艺复合绝缘材料与水不亲和，可防止因雨水绝缘放电，从而有效地防止瓷瓶放电事故的发生。

智能控制器及联锁设计

永磁操动机构必须在控制器的驱动下才能实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠工作，就必须要有一个可靠的控制器。

系统组成的原理

智能控制器主要由5部分组成：电源模块、输入模块、输出模块、CPLD智能控制模块、驱动模块。我们采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，借助于计算机，在EDA工具软件quartus II平台上，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段，自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在工作可靠性方面有很大的优势，这是因为硬件电路不管受到什么干扰，其电路结构不会发生变化。采用EDA技术的全硬件实现方式，由于非法状态的可预测性以及进入非法状态的可判断性，从而确保了从非法状态恢复到正常状态的各种措施的可行性。

可靠性设计

电磁兼容性设计

永磁操动机构在运行中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中，电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：①电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止通过电源线的传导干扰;②专用芯片通过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证专用芯片安全运行;③模拟电路滤波和专用芯片数字滤波同时使用，确保不会发生误动的情况;④电路板精心设计，精心布线，避免线路之间的串扰。

电力电子电路的可靠性设计

电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之工作电流很大，使器件有可能同时受到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的工作亦很关键。

①在设计中使用抗冲击能力强、dv/dt性能好的IR公司生产的IGBT和IGBT控制芯片;

②精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好;

③精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定工作;

④过流保护电路，确保电力电子电路的安全运行;

⑤为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。

智能自诊断、自检测设计

控制器采用全硬件状态机作为整个系统的工作调度，这就使其可以充分发挥全硬件电路容错技术的优势，在运行中可以对各种状态进行跟踪，可以监视各种非法状态，由非法状态转入正常状态只需要几个微秒，因而不会因进入非法状态而对系统造成影响，确保在运行中不会出现死机现象，即确保控制器永远保持在运行状态。

零位断合

利用电子操控计算机的多余功能和精密性永磁结构优势，设计零电流打开和零电压闭合的智能控制技术，即适时采样，计算发令，自适应修正等，使断合点在零位正负2ms以内。经模拟试验表明，该项技术达到了预期效果，较好地抑制了过电压的产生。

传动关节点的固体润滑技术

为了使断路器实现其真正意义上的少维护、不检修，甚至不维护，断路器的几个转动关节，采用了二硫化铝加石墨的固体润滑技术，寿命试验的结果基本达到了预期的目标。

4主要技术指标

工作电压：AC25kV;最大工作电压：AC30kV;

工作电流：ACl000A;最大工作电流：AC1250A;

工作频率：50Hz;

额定短路开断电流：ACl0kA;

额定峰恒耐受电流：;

最大开断电流：AC20kA;

控制器工作电压：DC110V;

开关动作反应时间：≤20ms;

开关动作时间：≤50ms;

开关动作控制器永磁机构通电时间：≤25ms。

5执行标准

TB/(机车车辆电气设备、第四部分，电工器件交流断路器规则)

TB/T2055-1999(机车真空断路器技术条件)

TB/T3021-2001(铁道机车车辆电子装置)

GB/(电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验)

6主要技术特点

①采用先进的复合绝缘材料，具有抗老化、防紫外线、高强度及优良的电气绝缘性能;

②断路器主体采用先进的APGP注射成型工艺加工技术;

③专门研制的长寿命的真空灭弧室;

④国家专利技术的永磁操动机构;

⑤开关内部结构简洁、稳定性好;

⑥可靠性高;

⑦与机车原有主断路器有互换性。

7结束语

“1+1”电力机车智能真空主断路器于2009年5月19日在福州机务段的SS3B4045机车上安装试用，运用至今仅出现过一次真空断路器控制预备中间继电器联锁线断，导致继电器不得电，机车无压无流。但正因为这种断路器有两台断路器，运行中司机通过切换，启用另一台断路器，照常运行，回段处理，不造成机破。这也正体现了这种断路器的优越性。

浅析电力机车空转原因及处理

[摘 要]本文通过对电力机车空转故障分类、故障原因、故障判断检测以及故障处理方法进行分析，为保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行提供一定的理论依据。

[关键词]电力机车 空转故障 处理方法

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0330-01

铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。随着机车运行速度的提高和牵引定数的增加，机车出现空转故障的几率越来越大，对机车安全运行的影响也越来越明显，因此，完善机车控制系统和提高乘务员操作水平，防止机车空转故障的发生，是保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行的关键所在。

1.电力机车空转现象及防空转系统

空转故障分类

轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：一是非正常空转，即大空转或真空转，恶化后会导致轮轨擦伤：二是正常空转，即假空转，及时采取人工补砂的措施会有明显的效果。

防空转系统

电力机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，该系统是以提高黏着利用率及防止大空转为主，允许一定程度的微小空转。当轮对空转趋势达到一定程度，就将相应的电机电流高速大幅度削减，可使空转很快得到抑制，然后再以一定规律恢复牵引电流。

2.电力机车空转故障的原因分析

正常空转的原因

(1)机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线断路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。

(2)光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路断路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。

(3)光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将导致假空转。

(4)电子插件故障。防空转系统电子元件超出使用寿命期限，造成插件程序故障。

非正常空转的原因

(1)电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘润滑装置，防止真空转。

(2)司机操作不当。电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行驶时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。

3.电力机车空转故障判断及检测方法

一般故障的显示

机车在运行中遇到启车加速、持续大坡道大电流运行、过岔区、曲线运行、轨面有油、冰、雨、雪天气经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象，机车乘务员可采取人工补砂的措施。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行即可让防空转系统正常保护动作。

机车进行库内检测

机车在运行中发生空转故障回段报修时，可利用光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供均匀的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运行，减少了检修或技术人员跟车处理的次数，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。

跟车进行动态检测

由于机车在运行中产生剧烈振动，使空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号丢失，从而造成空转，这种情况是极少数的。这类故障在库内机车静止的情况下是很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。

4. 空转故障的处理方法

运行中对空转故障的处理

(1)如果是正常空转，乘务员只需及时采取人工补砂的措施就会有明显的效果。

(2)机车电流、速度大于某值，空转、撒砂不止，电流卸载不能恢复，可能是某一速度传感器发生故障，乘务员可根据防空转系统自动查找出故障传感器，自动切除该位置速度传感器，并在插件面板上显示，然后可正常操作机车运行，回段后向检修人员报修。

(3)微机防空转插件板故障可能使电机电流达到某一值而卸载，机车并没有发生空转就发出减载指令，牵引时无恒速控制。此类故障乘务员可通过将防空转故障开关转到故障位运行来判断，如果正常，就可判断为防空转系统故障，回段后报修。

回段对空转故障的处理

(1)机车回段后，检修人员对报空转故障的机车要详细了解运行中的情况，例如空转发生区段的自然状况，乘务员是否采取自诊断功能，是否切除防空转功能等。

(2) 光电传感器信号线故障的检测及处理

若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路断路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。

(3)光电传感器故障的检测及处理

电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。

总而言之，能够根据电力机车空转的具体情况，对机车产生空转故障的原因进行正确综合的分析，并提出故障处理方法，可减少因空转引起的机车故障及行车事故发生率，提高机车的运用效率，确保机车运行的安全性。

参考文献：

[1] 王迁.浅谈电力机车的空转故障[J].机车电传动，2009(6)：60-61.

浪涌保护器就是压敏电阻，不能抗电磁干扰的。保护计算机、智能设备必须用电磁抗干扰器，才能防止雷电感应干扰和工业干扰（电机电器干扰、接触器干扰、可控硅干扰、变频器干扰、电子点火器干扰、电焊机干扰）。雷电破坏作用包含三层内容，直击雷、感应雷、雷电感应干扰。相应的防雷措施包含三级。第一级避雷针（线），防止直击雷毁坏建筑物；第二级防雷器，防止感应雷破坏电气设备；第三级设备防雷，防止雷电感应干扰电子设备。第一、二级防雷，大家都熟悉；而第三级防雷，鲜为人知。第三级设备防雷，防止雷电感应干扰，是新的技术领域，叫“电磁兼容”。可以采用“抗电磁干扰器”。它自身能吸收电磁干扰并转化成热量消耗掉，能独立消除几千伏工业干扰，使智能产品抗扰度达到国际标准最高等级，而且无需接地，从而能彻底拒绝雷电感应干扰。在百度上查————————抗电磁干扰器抗电磁干扰器无需接地