[摘要]：雷电干扰和电力系统故障引起的地电位升高会对通信设备造成危害。大气过电压保护目前已形成了多种方式和多级结构，本文讨论多种保护方案的具体设计和实现，重点研究工频过电压的防护问题。

    在夏季多雨天气，一些丘陵地带经常出现雷电干扰，一旦雷电串入通信系统会造成设备的损坏和故障，带来直接或间接的经济损失。此外，位于电力网变电站枢纽附近的通信设备还可能受到另外一种强干扰的影响，即工频过电压。这种由变电设备故障引发的过电压干扰，能量比雷电干扰要强得多，一旦串入用户设备，后果不堪设想。如何有效地预防和避免这两种干扰的影响，对于保障通信设备稳定可靠地运行，有着极其重大的意义。

    一、通信系统中强干扰的特点

    通信系统设备可能碰到的过电压一般分为大气过电压和工频过电压两大类。两种过电压都大大超过了正常通信线路所能承受的电压值。

    1.大气过电压干扰

    大气过电压是由于雷击或感应雷引起，它们通过交换设备之间的中继连接线或用户线串入系统内部。该干扰的主要特点是直接作用于交换和通信设备上，如保护不当，瞬间就可能烧坏设备。

    在日常生活中，雷电一闪即过，持续时间很短，但能量巨大，是一种非常强大的脉冲干扰。经过多年的研究，CCITT制定了K20检测规范标准，对抗雷击干扰和220V、600V工频线路搭接进行模拟测试。这种检测对保护设备是一种行之有效的方法。雷电干扰可以等效为引入线上的电脉冲，干扰能量在10μs时达到最大值(一般参考为电压1500V、电流40A)，在1000μs时衰减为50％，然后逐步衰减为零。用户设备经过防护设计，能有效地承受这一脉冲干扰。

2.工频过电压干扰

    工频过电压主要表现为电力系统变电设备发生单相接地故障时，短路电流在变电所接地电阻上产生的电位升高或者通信线路与电源线直接搭碰。

    由于工频过电压出现的场合比较特殊，对其保护原理的认识及设备的研制相对滞后。通常情况下，通信系统能出现的工频过电压及其幅值主要取决于以下几种因素：(1)电力系统结构及运行方式；(2)设备所在变电所接地网状况；(3)变电所出线回数；(4)系统单相接地故障电流的大小.

    当系统发生接地故障时，故障点在变电站内短路电流最大，因为部分电流经地网直接回到变压器中性点，部分经接地的架空地线流向远处。对地电位升高起作用的是真正的入地电流，即流经地网接地电阻的电流。

    通常情况下，变电所内通信站工频过电压幅值可按2000V计算。考虑到留有足够的保护余度，保护设备的工频耐压取值一般为4000V。

    二、强干扰环境设备保护的设计思想

    大气过电压的保护目前已经形成了多种方式和多级结构。一般分为配线架保护、设备级保护和板级保护。前两种保护沿用多年，已有许多成熟的经验和性能优良的保护设备。

    现在主要考虑板级保护问题。板级保护主要通过两种方式来实现：一是通过目前最先进的电子防护器件对高电压进行限幅；二是通过PTC热敏电阻进行过电流保护，一旦过电流，即将内外线阻断，使板内电路受到保护。实践证明，这对大气过电压是一个很好的保护手段。

    工频过电压主要体现为地电位升高。当配电系统发生故障时，其入地短路电流流经接地网，地网相对于无穷远处的电位较高，这一高电位就可能造成对电源线及通信线路的反击，损坏设备绝缘，造成事故。而变电站继电保护动作时间可长达1s(后备保护动作时)，传统的大气过电压保护器件大都采用限幅型器件(如氧化锌压敏电阻、雪崩二极管等)，其工频耐受水平显然无法企及。

    为有效解决这一矛盾，我们采用限幅型防雷器件加隔离变压器的方式来综合防护。与普通变压器相比，隔离变压器原、副边匝数相等，其原、副边绕组间，绕组与铁芯及屏蔽层间的绝缘很好，可以承受10kV甚至更高的过电压而不损坏。它们之间通过电磁耦合方式工作，将外电源与设备电源从电路上隔离开来，一旦发生系统接地故障，整个站内设备处于等电位，从而保证设备正常工作。