鐵路站場通信信（xìn）號綜合防雷技（jì）術

隨著現代（dài）化的進展（zhǎn），鐵路站內設備越來越先進。雷擊發生時，雷擊放電誘發雷擊電磁脈衝過電壓和過電流，經站場電（diàn）源係統、通信信（xìn）號傳輸通道、接地係統及建築物直擊雷防護係統，通過傳（chuán）導、感應（yīng）的方式損壞站內通信信（xìn）號設備及網絡通信設備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產（chǎn）。
　　一（yī）、對鐵路站場雷電防護的分析
　　鐵路站場設備遭受（shòu）過電壓（yā）和過電流攻擊的（de）途徑可分為直擊雷（léi）、感應雷、傳導雷、操作過電壓四種。結合站場設備的分布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站（zhàn）場（chǎng）雷（léi）電（diàn）防護存在以下特點。
　　1．鐵路站場占地麵積較大，站場主要設備（如數字微波通信、車站數字通信分係統、站場廣播機、無線列調通信、平麵（miàn）調車通信、信號（hào）微機聯鎖等設備）集中在信號樓、通信樓。信號樓、通（tōng）信樓的（de）避雷針應能滿足對整個信號樓（lóu）、通信樓區域的保（bǎo）護，有效防止直擊雷的襲擊。
　　2．鐵路（lù）道軌是接受直擊雷和傳導雷感應雷的良好導（dǎo）體。與道軌（guǐ）連接的相關鐵路信號設（shè）備，如信（xìn）號機、軌道電路箱、道（dào）岔電動轉轍機等，將受到雷擊的嚴重威脅。
　　3．信號（hào）樓微機聯鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等（děng）重要區域的戶外線路可能遭受到直擊雷後，線路中的大電流串入各機房內部，從（cóng）而引起對內部設備的損壞。當雷雨雲之間、雷雨雲對大地之間放電（diàn）時（shí），雷閃電流的高頻電（diàn）磁場對暴露在空間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠（yuǎn）遠超過設備抗電強度的感應雷（léi）擊過電壓，使設備損壞。
　　4．雷電防護的（de）原（yuán）則（zé）是“等電位”。由於（yú）機房存在多類接地係統，其衝擊接地電阻不均衡（héng），在（zài）雷擊發（fā）生時，雷電（diàn）流引起地電（diàn）位差，造成“地電位（wèi）反擊”，使人員和設備遭受損害。
　　5．操作過電壓引起的危害，如儲藏（cáng）設備的開關、輸電線路的短路、周圍（wéi）大容量設備運（yùn）行時產生的工業幹擾或（huò）操作過電壓在電源線上會產生5000~6000V、3KA的（de）浪湧過電壓及浪（làng）湧電（diàn）流，它們的竄（cuàn）入也會將信號樓、通信樓內的設備產生很大的破壞後果（guǒ）。
　　從以上分（fèn）析中可以得出：為了提高鐵路站場建築物安全及（jí）機房設備及計算機、通（tōng）信（xìn）網絡的運行可（kě）靠度，整個站場的雷電防護係統一定（dìng）要有良好的避雷針、下（xià）引線和統（tǒng）一的接地網，采取完善的直擊雷防護措施。同時必須在車站的供電係統、天饋係統、信號采集傳（chuán）輸係統（tǒng）、程控交換係統、計算機網絡係統（tǒng）、機房接地係統等進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方麵作完整的，多（duō）層次的綜合防護。

　　基於以上分析，對主要機房設備和重要終端進行雷擊電磁脈衝防（fáng）護。
　　二、設計參照標（biāo）準
　　鐵路站場綜合防雷的設計主要執行或參照以下標準：GB50057-94《建築物防雷設計規範》2000年版、GA267-2000《計算機（jī）信息係統雷擊電磁脈衝安全防護規範》、 GB7450—87《電子設備雷擊保護導則》、GB50174-93《電（diàn）子計算（suàn）機（jī）機房設計規範》、 GB9361—88《計算站場地安全（quán）要求》等。鐵路站場雷（léi）電防（fáng）護（hù）總的原則（zé）是經等電位連接（jiē），使過（guò）電壓(或電流（liú）)以最直接的路徑盡快泄漏到大地，達到保護設備的目的。電磁兼容防護（hù）總的原則是利用室內的金屬物有機地構成（chéng）一個“法拉第籠”，進行接地連接。站場綜（zōng）合防（fáng）雷設計本著安全可靠、技術先進、經濟合理的原則，達到防禦或減輕雷電災害、提高防雷安全度的目的（de）。
　　三、直擊雷防（fáng）護
　　（一）避雷針
　　普通避雷針（zhēn），通常即為一（yī）根鐵棒（bàng），將端部磨尖（jiān），通過（guò）接地引下線將地電位(通常認為零電位)引至針尖，利用針尖的高（gāo）度(比被保護物高出許多)，比被保護（hù）物優先產生上行先導，與雷雲的下行先導相遇，從而達到引雷入（rù）地的效果，保護其它建築物免受（shòu）雷擊的侵害。
　　預放電（diàn）型避雷針利用了雷雲產生（shēng）的空間電場強度，預先使周圍的空氣電離，空氣離子在空間電場的作用下加速接（jiē）近雷雲（yún），從而使迎麵先導大大提前與雷雲的下行先導相遇，使得引雷的可靠性和半徑提（tí）高大大保護，增強了保護性能。
　　預放電型避雷針為先（xiān）進的（de）純結構型預放電避雷針。它（tā）利用雷雲（yún）在空中感應的電場強度，使針頭（tóu）的感應電極(空中（zhōng）場強)與針尖（地電（diàn）位）之間產生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣（qì）電離（lí），在電場的（de）作用下（xià）形（xíng）成一條（tiáo）向上的雷（léi）電先導，從而使迎麵先導提前與雷雲的下行先導相遇，形成主放電通道，從而大大提高了（le）避雷針的效率，使保護（hù）半（bàn）徑大大（dà）提高。由於其內部無任何電子元件，避免了老（lǎo）化問題，所以更加（jiā）可靠，不需維護（hù）。此類避雷針比普通避雷針提前產（chǎn）生（shēng）上行先導（dǎo）的時間（jiān）稱為“預放電時（shí）間”，這是考核預放電（diàn）型（xíng）避雷針性能的重要指標（biāo），已列入法國等一些歐洲國家的國家標準。
　　（二（èr））直擊（jī）雷防護（hù）方案
　　鐵路站場直擊雷防護重點區域是通信樓（lóu）、信號樓和戶外岔群咽喉區（qū）設備。
　　1．通信樓直擊雷防（fáng）護。利用通信樓附近的高（gāo）約45米微波塔，在塔頂上安裝AT6000避雷針，避（bì）雷針安裝高度超（chāo）出塔頂（dǐng）2.5米。經計算，避雷針對地麵的保護半徑可達119米。引下線采用截麵大於12mm×4mm的鍍鋅（xīn）扁（biǎn）鋼。防雷接地裝置接（jiē）地電阻小於1歐。該避雷針可保護通信樓、部分鐵軌和場區部分咽喉區的部分信號機等鐵路設備，免受直擊雷的侵害。
　　2．信號樓（lóu）直擊雷（léi）防護。利用被保護建（jiàn）築（zhù）物信號（hào）樓，高度約（yuē）為10米，在信號樓頂部安（ān）裝IF3避（bì）雷針，針的（de）安（ān）裝高度超出樓頂5米。經計算，保護半徑可達（dá）109米。樓頂預埋 350mm×350mm×10mm厚鋼板，便於焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引（yǐn）下線，引下線采用大於8mm的圓鋼（gāng）沿樓外牆引下（xià）入地，與（yǔ）樓的接地環相連。防雷接地裝置接（jiē）地電阻小於1歐。將（jiāng）避雷針與接（jiē）地裝置貫通。保護（hù）信號樓及場（chǎng）區附近的鐵軌避免（miǎn）由於直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設備（bèi）及人身安全造（zào）成危害。
　　3．戶外岔群咽喉區直（zhí）擊（jī）雷防護。鐵（tiě）路站場岔群咽喉區的特點是（shì）設備分布較為集中，岔群咽喉（hóu）區段長度約145米，在岔群咽喉區附近各建立12米高的鐵塔，塔（tǎ）頂安裝AT6000避雷針。經計算，保護半（bàn）徑可（kě）達111米。引下線采用截（jié）麵大於12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小於10歐（ōu）。對咽喉區內大部分的軌道電（diàn）路箱、道（dào）叉電（diàn）動轉轍機及信號機等設施（shī）進行（háng）了直擊雷的保護，免受直擊（jī）雷的侵害。
　　四、雷擊電磁脈衝防護
　　（一）防雷器
　　選用世界一流的德國AT係列電源防雷器件，對鐵路站場主要機房設備和重要終（zhōng）端進行雷擊電磁脈衝防護。
　　（二）雷擊電磁脈衝防護方案
　　1．對纜線布放和接地係統的要求
　　鐵路（lù）站場主（zhǔ）要設備集中在（zài）信號樓、通信樓。雷擊電磁脈衝（chōng）防護（hù）的重點是信號樓和通信樓內的敏感（gǎn）電子設備。在進行電（diàn）源和信號線防雷器配置時，根（gēn）據有關規範要求，應從以下幾個方麵進行設計考慮。
　　（1）電力電纜應埋地（dì）引入建築物，電纜埋地（dì）部分不應小於（yú）15米(GA267-2000第 7、第8條)。室外衛星饋線和其它各種通信、信號電纜應采用具有雙層金屬防（fáng）護層的電纜，其外層金屬防護（hù）層（céng）在頂部及進入機房（fáng）入口（kǒu）處的外側應就近接地。當采用單層屏蔽電纜或無屏蔽線纜（lǎn）時，應穿金屬管或金屬線槽引（yǐn）入建築物內，金（jīn）屬管(或線槽)的（de）兩（liǎng）端就近接地，金屬管 (或（huò）線槽)的連接處應有效跨（kuà）接(GB50057-94第6.3.1條)。
　　因此，出入信號樓、通信樓的電力電纜(線)、通信纜線、信號電纜應采用金（jīn）屬護套電纜或（huò）敷設在金屬（shǔ）管（guǎn）內，纜線金（jīn）屬護套或金屬管應在頂部（bù）及進（jìn）入機房入口處的外側就近分別（bié）接地；進入信號樓、通信樓低壓電力（lì）電（diàn）纜宜（yí）全程埋地引入，其電纜埋地長度不（bú）應小於（yú） 15m；微波鐵塔上架設的同軸電纜應穿在金屬管內，金屬管應分別在上下端接地；進入（rù）機房的電纜橋架應屏蔽接地。
　　（2）信號樓、通信（xìn）樓應采用共用接地係統(GB5005794第6.3.3條)。因此，一棟樓內的電子設備應共用一（yī）組接地裝（zhuāng）置，應按均壓、等電位的原理，將工作地、保護地和防雷地組成一個聯合接地網。站內（nèi）各類接（jiē）地線應從接地匯集線或接（jiē）地網上分別引（yǐn）入。通信樓的接地裝置（zhì）應按照YD5068—98(移動通（tōng）信基（jī）站防雷（léi）與接地設計規範)的要求（qiú）予以改（gǎi）造。
　　2．信號（hào）樓（lóu）雷擊電磁脈衝防護
　　信號樓（lóu）主要包括（kuò）微機聯鎖設備、無線（xiàn）列調及平麵調車車站電台、計算機服務器、站場廣播機及車站數字通信分（fèn）係統等設備。
　　針對信號樓電源（yuán）線分兩路架空引入，供電方式為TT製式。在總配電箱安裝（zhuāng）兩套 AT PORT/4P-B100第一級電源防雷箱，在交（jiāo）直流配電屏電源入（rù）線（xiàn）端加兩套AT  T385/4P-C40 三相電源防雷（léi）器及在車站綜合櫃入線端安裝一套AT  T275/2P-C40單相電源防（fáng）雷器為（wéi）第二級電源防雷器。需（xū）要注意的是第一級與（yǔ）第二（èr）級防雷器之間的線路應保持5m以上的（de）距離。無線列調及平麵調車車站設備，在天饋線進入調度機房入口與設備聯接處安裝ST-N饋線防（fáng）雷器，注意設備機殼及防雷器地線良好接（jiē）地。防雷器前（qián）端（duān）均（jun1）串接20A動（dòng）力型空（kōng）氣（qì）開關。
　　戶外信號機、道岔、軌道電路與（yǔ）室內相連的信（xìn）號線，是重要的引雷路徑，需根據每（měi）一根信號線上電壓的不同相應安裝防（fáng）雷器，分別選擇AT- T275係列防雷器進行防護：對於交流和直流220伏信號線采用AT-T275/2P-C40電源防雷器進行防護；對於交（jiāo）直流10~24V信號線（xiàn）采用AT DL24V進行防護；防雷器前端（duān）均（jun1）串（chuàn）接32A動力型空氣開關。
　　由於（yú）信號設備（bèi）的保護地與工作地嚴格分開，雷（léi）擊發生時，兩個地線係統可能出（chū）現瞬間電壓差，造成電子設備及人身的損壞（huài）和傷害。為了達到有（yǒu）效的防雷保護，在兩個（gè）地之間安（ān）裝等電位連（lián）接器（qì）TFS。其特點是（shì）：正常工作狀（zhuàng）態下，兩（liǎng）地相互無幹擾；雷擊狀態下（xià）， TFS迅速導通，兩地電壓均衡，消除反擊電壓；響應時間小，納秒級（jí）導通；安裝方便，直接（jiē）連接於兩接地匯流排（pái）之間。
　　3．通信樓（lóu）雷擊電磁脈衝防護
　　針對通信樓電源分兩路架空引入，引雷幾率較大，低壓電纜應地埋15m以上引入通信樓，在主配電箱安裝兩套AT　PORT／4P－B100第一級電源防雷箱。在數字微波入線端第二級（jí）電（diàn）源防雷（léi）箱（xiāng）AT　T385／4P－C40。由室外引入的微波收發饋線均安裝ST-N饋（kuì）線（xiàn）防雷器。在電纜充氣設備電源入（rù）線端安裝第二級（jí）電源（yuán）防雷箱（xiāng）AT　T385／4P－C40。在機房內安裝等電位連接排 AT008，機房內所有設備的機殼及防雷（léi）器接地線（xiàn）都連（lián）接至等電位連接排上。所有設備的機殼均可靠接地，所（suǒ）有（yǒu）接地線共用一組接（jiē）地裝置。接地電阻為1歐姆以下。防雷器前（qián）端均串接32A動力型空（kōng）氣開關。