国际电气工程先进技术译丛 通信系统高电压保护.pdf

国际电气工程先进技术译丛通信系统高电压保护High Voltage Protection for Telecommunications （美）Steven W.Blume 著时卫东 陈秀娟 张刘春 李志远 译 刘长浥 时卫东 校机 械 工 业 出 版 社本书基于电力和通信行业的经验、现场试验结果、相关工作委员会和业界专家的建议，结合相关标准及应用实例，全面论述了高电压环境中的通信线路、设备以及人身安全保护问题。全书共分为7 章，分别介绍了对高电压环境中的关键通信线路进行保护的必要性；阐述了地电位升高和影响区域概念；解释了如何运用变电站接地网、避雷器等设备消除或减小电力故障及雷击对设备的损坏，并最大限度地保障电力设备的可靠性；列举了用于关键线路的高电压保护装置；对高电压接口设备的安装和测试流程进行了规定；提出了进行高电压设备作业的安全问题等。本书主要面向电力及通信行业从事通信运行、工程、维护等工作，关注通信线路免受电力故障和雷击影响的管理人员、工程师和技工，既可以用作专业培训教材或用于自学，也可供高等院校相关专业的学生使用。Copyright2011 by the Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.All Rights Reserved.This translation published under license.Authorized translationfrom the English language edition，High Voltage Protection for Telecommunications，978-0-470-27681-5，by Steven W.Blume，Published by John Wiley&Sons，Inc.No part of this book may be reproduced in any form without the written permission ofthe original copyrights holder.本书中文简体字版由机械工业出版社出版，未经出版者书面允许，本书的任何部分不得以任何方式复制或抄袭。版权所有，翻印必究。本书版权登记号：图字 01-2012-3717 号图书在版编目（CIP）数据通信系统高电压保护/（美）布鲁斯（Blume，S.W.）著；时卫东等译.北京：机械工业出版社，2013.8书名原文：High Voltage Protection for TelecommunicationsISBN 978-7-111-43370-5.通.布时.电力通信系统-高电压-继电保护.TM77中国版本图书馆 CIP 数据核字（2013）第 158433 号机械工业出版社（北京市百万庄大街 22 号 邮政编码 100037）策划编辑：付承桂 责任编辑：闾洪庆版式设计：刘秀芝封面设计：霍永明 责任校对赵颖喆 责任印制2013 年 9 月第 1 版第 1 次印刷169mm 239mm10.5 印张205 千字00012500 册标准书号：ISBN 978-7-111-43370-5定价：49.00元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务社 服 务 中 心：（010）88361066销 售 一 部：（010）68326294销 售 二 部：（010）88379649读者购书热线：（010）88379203网络服务 教 材 网：http：/ 机工官网：http：/ 机工官博：http：/ 封面无防伪标均为盗版保定市中美凯印刷 有限公司印刷杨 曦译者序如何保护在高电压环境中的通信线路、设备以及人身安全是电力和通信领域非常关注的一个问题。随着电网智能化水平的不断提高以及通信应用领域的不断扩展，对通信设备在电力故障和遭受雷击时提出的可靠性要求也越来越高。本书基于电力和通信行业的经验、现场试验结果、相关工作组委员会和业界专家（顾问）的建议，结合相关标准及应用实例，全面论述了高电压环境中的通信线路、设备以及人身安全保护问题。本书旨在帮助电力和通信行业的工程技术人员，以及对高电压环境中的通信线路和设备保护感兴趣的个人，在保证工作安全性的同时提高设备服务的可靠性。本书原作者 Steven W.Blume 是一位拥有电力系统硕士学位和通信技术专业学士学位，在电力系统和通信领域从业 40 多年的专业注册工程师。曾供职于美国洛杉矶城市警务和消防通信（City of Los Angeles Police and Fire Critical Telecommunica-tions）公司和塞拉太平洋电力公司（Sierra Pacific Power Company），在高电压保护设备和通信系统的规划、设计、运行和施工方面拥有丰富的经验。本书主要面向电力及通信行业从事通信运行、工程、维护等工作，关注通信线路免受电力故障和雷击影响的管理人员、工程师、规划人员和技工，也可供高等院校相关专业的学生使用。在公共安全、天然气、水利、公共设施和其他领域的工作人员，想要保证关键通信线路在雷电情况下的安全，也可以从本书中受益。需要指出的是，本书列举的实例大部分是以北美地区为背景，与我国的电力和通信行业实际状况有一定区别，读者在阅读过程中应予以注意。本书翻译人员来自中国电力科学研究院，第 1、2 章由陈秀娟博士翻译，第 3章由李志远翻译，第 4、5 章由时卫东博士翻译，第 6、7 章由张刘春博士翻译。全书由中国电力科学研究院刘长浥教授、时卫东博士审核。限于译校者的水平，译文中难免有不准确甚至错误的地方，请读者批评指正。译 者原书序 1.关于本书本书旨在帮助电力和通信公司的从业人员，以及对高电压环境中的关键通信线路和设备保护感兴趣的个人，在保证工作安全性的同时提高设备服务可靠性。关键通信线路经常位于高电压环境中，如发电厂、变电站、电力杆塔上的基站，以及紧急呼叫中心和山顶通信基站等独立的通信设备。这些设备控制着国家电力系统、无线通信，关系着通过警务呼叫中心寻求公共安全支持的人。对这些通信设备在电力故障和遭受雷击时提出的可靠性要求之高也前所未有。使用本书提供的信息有助于提高通信线路的可靠性，提高在高电压环境中工作的人员的人身安全。本书通贯全书都参考了一些工业标准和良好的应用实例。这些标准和实例均基于系统和通信公司的经验、现场试验、工作组委员会、设备制造商的技术支持，以及建筑承包商和业界专家（顾问）的建议。本书内容全面，将详细的参考信息和基于该信息的实际应用结合了起来。电力和通信领域比较关注的一个问题是，在这个领域中，一大批专家已经退休或接近退休，这个行业正失去解决问题的有价值的专家。本书就是为这个领域中想获取知识概念、设计技术和行业经验的新人准备的。同样，本领域的专业人员也需要了解那些对有可靠性和安全性要求的通信线路有影响的特殊电力现象。本书主要面向关注通信线路免受电力故障和雷击影响的管理人员、工程师、规划人员和技工。在公共安全、天然气、水利、公共设施和其他领域的工作人员，想要保证关键通信线路在雷电情况下的安全，也可以从本书中受益。本书不包括以下通信线路的细节，如数字用户线路、高速数字用户线路、T1、普通老式电话服务、两线和四线线路间的区别等。相关信息可以从互联网和以下资料中获得：Whitman D.Reeve 著的 用户环路指令和传输手册 模拟分册。Whitman D.Reeve 著的 用户环路指令和传输手册 数字分册。本书也不包括特定供应商的高电压隔离装置的详细信息，及相关工业标准的详细资料。本书主要用于解释关键线路是如何免遭雷击和电力故障损坏的，以及线路在建设和维护期间需要采取的安全措施。本书提供了一些正确概念的信息，指出了一些需要避免的情况。读者应该知道，复杂计算程序和在独特情况下的咨询服务指导虽然有用，但本书并不包括这些内容。本书旨在提供一些对于与咨询人员紧密合作和理解复杂计算机程序所必需的知识和背景资料。2.各章内容概要下面给出每章的概要，概述技术信息，帮助了解本书有哪些内容以及它们在哪个部分。第 1 章概述通信系统高电压保护（High Voltage Protection for Telecommunica-tion，HVPT）。本书的开始部分，首先简要讨论关键通信线路处于高电压环境中时可能发生的问题。本章的目的是使读者尽快熟悉一些重要问题、行业标准解决方案和在雷击与电力故障情况下影响通信工作可靠性的安全方面的问题。第 2 章介绍电力系统的基础知识，帮助那些不熟悉高电压设备的读者更好地理解通信的高电压保护应用问题；介绍了电力系统的基本模型，使读者对以下问题有一个基本理解：电力系统的工作原理，以及一些会对关键通信线路产生干扰的电力现象，如果不加以有效保护，它们可能会造成设备损坏和人身伤亡。本章解释了如何运用变电站接地网、继电保护、故障切除装置、避雷器和通信设备去消除电力故障，将设备损坏降到最低，并最大限度地保障电力设备的可靠性。第 3 章阐述了地电位升高和影响区域概念。这两个概念是这个领域的基础。正确的保护设计、安装和维护取决于对这些概念的深入理解。地电位升高和影响区域的有关概念、产生原因、边界条件和计算方法均在本章中进行了讨论。第 4 章讨论了处于高电压环境中的关键通信线路。还讨论了电力和通信公司与公共服务机构采用的必须提供高电压保护的各类关键通信线路。需要高电压保护的有电力系统关键控制中心、相关的继电保护装置、使用拥有包括安装在高压杆塔上的无线电设备的通信线路的通信公司，及对可靠性有特殊要求的紧急呼叫中心。标准服务性能目标（Service Performance Objective，SPO）和标准保护水平均在本章进行了讨论。第 5 章讨论了用于关键线路的实际高电压保护设备。还介绍了用于解决地电位升高问题的现代通信保护方案和设备，以及相关的行业标准和典型工业设备所需的参考信息。第 6 章讨论了高电压接口设备的安装和测试流程。无论从理论上还是实际上来说，可靠的高电压隔离措施的设计和安装目标都是本章的重点。正确的设计和安装是最重要的。但是，也要注意该做什么，不该做什么，以及一般安装容易发生的缺陷。本章还包括了已实际安装设备结构的照片，让读者对实际有直观了解。第 7 章的主题是进行高电压设备作业的安全问题。对于负责技术工人和现场工作人员的监督和管理的人员来说，高电压设备作业人员的安全是非常重要的。例如，在变电站工作的通信公司人员在进入变电站或发电厂之前必须了解所有的安全原 书 序规程和程序，并会正确使用、检查和测试个人防护装备。读者也应该了解这些安全常识，并知道何时及如何正确使用个人防护装备。3.免责声明本书并不能保障人员安全，也不能保证设备在电力故障或雷击发生时不被损坏。本书中所给的忠告、建议和意见仅为一般培训目的，以提高对于通信系统高电压保护的安全意识。本书提供的信息均基于工业标准和实践。本书无意成为法律意义上的或其他专家的建议来源，也不想代替有资质的专业顾问。本书中的信息应该是准确的和有益的，但也许并不够详尽和完善。高电压环境中设备的安全可靠永远是进行该项工作各方的责任。Steven W.Blume通信系统高电压保护致谢非常感谢那些为我本人及本书的成功做出贡献的人。感谢 40 多年来一直支持我的妻子 Maureen，感谢你的指导、理解和鼓励等。感谢 Bill Ackerman、DickKnight、Percy Pool、Tim Conser、Larry Young、Ernie Duckworth、Chuck Keller 和Rich Minetto，感谢你们与我在一起工作的这么多年中无私的技术支持、帮助和鼓励。还要感谢 Positron 公司和 RLH 工业公司为我提供照片和设备资料。Steven W.Blume目录译者序原书序致谢第 1 章 通信系统高电压保护概述1 1.1 主要目的和应用1 1.2 高电压保护的挑战2 1.3 高电压隔离标准5 1.3.1 穿越影响区域的铜缆（IEEE 4