廣州某鐵路站場（chǎng）係統（tǒng）防雷方案

 

雷電災（zāi）害被國際電工委員會（IEC）認為是“電子（zǐ）化（huà）時代的一大公害”，它每年帶給全球十億美元以上（shàng）的損（sǔn）失。以廣東（dōng）省為例，1995年“雷電災害”225起，1996年猛增到1197起（qǐ），1997年則為（wéi）1465起。如《1996年廣東省（shěng）雷電災害實例匯編（biān）》的（de）通知，僅（jǐn）收入《匯編（biān）》的1197宗雷擊災害實例中，就（jiù）有雷（léi）擊造（zào）成（chéng）人員傷亡108人，死（sǐ）亡58人（rén），火災爆炸16宗，建築物受損59宗，弱電（電（diàn）子設備）損壞438宗（zōng），供電係統災害（hài）617宗之多。這些統計到的災害造成直接（jiē）經濟損失1.374億元，綜合經濟損失達5億元，近年（nián）有不斷上升的趨勢。隨（suí）著現代化（huà）的進（jìn）展，鐵路站內設備越來越先進。雷擊發生時，雷擊（jī）放電誘發雷擊電磁脈衝過電壓和過電流（liú），經站場電源係統、通信信號傳輸通道、接地係統及建築物直擊雷防護係統，通過傳導、感應的（de）方式損壞站內通信信號設備及網絡通信設備，造成損（sǔn）失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運（yùn）輸生產。

一、對鐵路站場雷電防護的分析

鐵路站場設備遭受過電（diàn）壓和過電流攻擊的途徑（jìng）可分為直擊雷、感應雷、傳導雷、操作過電壓四種。結合站場（chǎng）設備的分布特（tè）點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存在以（yǐ）下特點。

1.           鐵路站場占地（dì）麵積較大，站場主要設備(如數字微（wēi）波通信（xìn）、車站數字通信分係統（tǒng）、站場廣播（bō）機、無線列調通信、平麵調車通（tōng）信（xìn）、信號微機聯鎖（suǒ）等設（shè）備)集中（zhōng）在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應能滿（mǎn）足對整個信號樓、通信（xìn）樓區域（yù）的保護，有效（xiào）防止直擊雷的襲擊。

2.           2.鐵路道軌是接受直擊雷和傳導雷（léi）感應雷的良好導體。與道軌連（lián）接的相關鐵路信號設備，如信號機、軌道電路箱、道岔（chà）電動轉轍機等，將受到雷擊的嚴重威脅。

3.           信號樓微（wēi）機聯鎖及（jí）通信機房、通（tōng）訊樓通訊機房等重要區域的戶外線路可能遭受（shòu）到直擊雷後，線路中的大電流串入各機房內部，從而引（yǐn）起對內部設備的損壞。當雷雨雲之間、雷雨雲對大地之間放（fàng）電時，雷閃電（diàn）流的高頻電磁場（chǎng）對暴露在空間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠遠超過設備抗電強度的感應雷擊過電壓，使設備損（sǔn）壞。

4.           雷電防護的原則是“等電位”。由於機房存在多類接地係統，其衝擊接地電阻不均衡，在雷擊發生時，雷電流引起地電位差，造成“地電位反擊”，使人員和設備遭受損害。

5.           操作過（guò）電壓引起的危害，如儲藏設（shè）備（bèi）的開關、輸電線路的短路（lù）、周圍大容量設備運行時產生（shēng）的工業幹擾或操作過電壓在電源線上會產生5000~6000V、3KA的浪湧過電壓及浪湧電流，它們的竄入也（yě）會將信號樓、通信（xìn）樓內的（de）設備產生很大的破壞後果。

從以上分析中可以得出：為了提高鐵（tiě）路站（zhàn）場建築物安（ān）全及機房設備及（jí）計算機、通信網絡的運行可靠度，整個站場的雷電防護係統一（yī）定要（yào）有良好（hǎo）的避雷針（zhēn）、下引線和統（tǒng）一的接地網，采取完善的直擊雷防護措施。同（tóng）時（shí）必須在車站的供電係（xì）統、天饋係統、信號采集傳（chuán）輸係統、程（chéng）控交換係統、計算機（jī）網絡係統、機房接地係統等進行可靠有效的防護，在攔截、分（fèn）流、均（jun1）衡、接地、布線、布局等（děng）方麵（miàn）作完整的，多層次的綜合（hé）防護。

基於以上分析，廣州江高某鐵路防（fáng）雷選（xuǎn）用了針帶結合作為直擊雷（léi）防護避雷（léi）針，選用世界一流的德國DEHN係列（liè）和AOTEM係列電源及數據信號（hào）防雷（léi）器件，對主要（yào）機（jī）房設備和重要終端（duān）進行雷擊電磁脈（mò）衝防護。

二、設（shè）計參照標準

鐵（tiě）路站場（chǎng）綜合防雷（léi）的設計主要執行或參照以下標準：GB50057-2010《建築物防雷設計規範》2000年版、50343-2004《建築物電子信息係統防雷技術規（guī）範（fàn）》、GA267-2000《計算機信息（xī）係統雷擊電磁脈衝安全防護規範》、 GB7450—87《電子（zǐ）設備雷擊保護（hù）導則》、GB50174-93《電子計算機機房設計規範》、 GB9361—88《計算站場地安全要求》等。鐵路站場（chǎng）雷電防護總的原則是經等電位（wèi）連（lián）接，使過電（diàn）壓(或電流)以最直接的路（lù）徑盡快泄漏到大地，達到保護設備（bèi）的（de）目的。電磁兼容（róng）防護總的原則是利用室內的金屬物（wù）有機（jī）地構成一個“法拉第（dì）籠”，進行接（jiē）地連接。站場綜合防雷設計本著安全可靠、技術（shù）先進、經濟合理的原則（zé），達（dá）到防禦或減輕雷電災害（hài）、提高防雷安全（quán）度的（de）目的。

三、直（zhí）擊雷防護

(一（yī）)避雷針

到現在為止，防避直擊雷都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃（shǎn）器，把雷電流接（jiē）收下（xià）來，然後通過良好的（de）接地（dì）裝置迅速而安全把（bǎ）它送回大地。所有的避雷裝置都隻是把雷擊的幾率（lǜ）和（hé）強（qiáng）度大大地降低，百分之百可靠（kào）的避雷裝（zhuāng）置即使能做出來，造價也是十分昂貴的。

常（cháng）用的接閃裝置，如避（bì）雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等，它們都是用金屬做成，安裝在建築物的最高點，如屋脊或屋角等最易受雷擊的地（dì）方。避雷（léi）網是用金屬線造成（chéng）的網，架在建（jiàn）築物頂部（bù）空間，然後用截麵積足夠大的金屬物（wù）讓它與大地連（lián）接。

當高空出現雷雲的時候（hòu），大地上（shàng）由（yóu）於靜電感應作（zuò）用，必然帶上（shàng）與雷雲相反的電荷（hé），然而接閃設備（避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等）都處於地（dì）麵上建（jiàn）築（zhù）物的最高處，與（yǔ）雷雲的距離最近，而（ér）且與（yǔ）大地有良好的電氣（qì）連接，所（suǒ）以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大（dà），比較（jiào）容（róng）易吸引雷電先驅，使主放電集（jí）中到它上（shàng）麵，因而在它附近尤其是比它（tā）低的（de）物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃（shǎn）器（qì）被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言，它不但不能避免雷擊，相反是招來更（gèng）多的雷擊，它以自身多受雷擊而使（shǐ）周圍免受雷擊。

(二（èr）)直擊（jī）雷防護方案

鐵路站場直擊（jī）雷防護重點區域是通信樓、信號樓和戶外岔群咽喉區設備。

1.      通信樓直擊雷（léi）防護。在安（ān）裝避雷針，避雷針安裝高度按滾球法則計算。針（zhēn）帶（dài）結合原則，引下線采用Φ12mm的熱鍍鋅（xīn）扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小於1歐。避雷針可（kě）保（bǎo）護通信樓、部分鐵軌和場區部分咽喉區的部分信號機（jī）等鐵路設備（bèi），免受直擊雷的侵害。

2.      戶外岔群（qún）咽喉區直擊雷防護。鐵路站場岔群咽喉區的特點是設備分布較為集中，在岔群咽（yān）喉區附近各建立獨立防雷鐵塔，防雷接地裝置接地電阻小於10歐。對咽喉區內大部（bù）分的軌道電路箱、道叉電動轉轍機及信號機等設施進行了直擊雷的保護，免受直擊雷的侵害。

四、雷擊電磁脈衝防護

(一)    防雷器

選用世界一流（liú）的德國DEHN係列電源防雷器件和AOTEM係列信號防雷器件，對鐵（tiě）路站場主要機房設備和重要終端進行雷擊電磁脈衝防護。

(二)    雷擊電磁脈衝（chōng）防護方案（àn）

1.  對纜線布放和接地係統的要求

鐵路站場主（zhǔ）要設備集中在信號樓、通信樓。雷擊電磁脈衝防護的重點是信號樓（lóu）和通信樓內的敏感電子設備（bèi）。在進行（háng）電源和信號線（xiàn）防雷器配置時，根據有關規範要求，應從以下幾個方（fāng）麵進行設計考慮。

(1)   電力電纜應埋地引入建築物（wù），電纜埋（mái）地部（bù）分不應小於15米(GA267-2000第（dì） 7、第8條)。室外衛星饋線和其它（tā）各種通信、信號電（diàn）纜應采（cǎi）用具（jù）有雙層金屬防護層的電纜，其（qí）外層金（jīn）屬防（fáng）護層在頂部及進入機房入口處的外側應就（jiù）近接地。當采用單層屏蔽電纜（lǎn）或無屏（píng）蔽線纜時，應穿金屬管或金屬線槽引入建築物內，金屬管(或線槽)的兩端就近接地，金屬管 (或線槽)的連接處應有效（xiào）跨接(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（yòng）金屬護套電纜或敷設在金屬管（guǎn）內（nèi），纜線金屬護套或（huò）金屬管應在頂部及進入機房入口處的外側（cè）就近分別接地（dì）；進入信號樓（lóu）、通信樓低壓電力電纜宜（yí）全程埋地引入，其電纜埋（mái）地長度不應小於 15m；微波鐵塔上架設的（de）同軸電纜（lǎn）應穿在金屬管內（nèi），金屬管應分別在上下端接地；進入機房的電纜橋架應屏蔽接地。

(2)   信（xìn）號樓、通信樓應采用共用接地係統(GB50057-2010)第（dì）6.3.3條)。因此，一棟樓內（nèi）的電子設（shè）備應共用一組接地裝置，應按均壓、等電位的原理，將工（gōng）作地、保護地（dì）和防雷地組成一個聯合接地網。站內各類接地線應從接地匯集線或接地網上分別引入（rù）。通信樓的接地裝置應（yīng）按照YD5068—98(移動通信基站防雷與接地（dì）設計規範)的要求予以改造（zào）。

2.  信號樓雷擊電磁脈衝防護

    信號樓主要包括微機聯鎖設備、無線列調及平麵調車（chē）車站電台、計算機服務器、站場（chǎng）廣播機及車站數字通（tōng）信分係統等設備。

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（xiāng）安裝兩套 AT PORT /4P-B100第一（yī）級電源防雷箱（xiāng），在交（jiāo）直（zhí）流配電屏電源入線端加兩套AT  T385/4P-C40 電源防（fáng）雷器及在（zài）車站綜合櫃入線端安裝（zhuāng）一套AT T275/2P-C40電源防雷器為第二級電源防（fáng）雷器。需要注意的是第一級與第（dì）二級防（fáng）雷器之間的線（xiàn）路應保（bǎo）持10m以上（shàng）的距離。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（bèi）聯接處安裝GATE-N饋線防雷器，注意設備機殼及防雷器地線良好接地。一級防雷器前端均串接63A動力型空氣開關，二級防雷器前端均串接32A動力型空氣開關。

     戶外信號機、道岔、軌（guǐ）道電（diàn）路與室內相連的信號線，是重要的引（yǐn）雷路徑（jìng），需根據每一根信號線上電壓的不同相應安裝防雷器（qì），分別選擇AT T385/P-C40係（xì）列防（fáng）雷器進行防護：對（duì）於交流和直流220伏信號線采用AT T275/4P-C40電源防雷器進行防護；對於交直流10~24V信（xìn）號線采用AT 24V進行防護；防（fáng）雷器（qì）前端均串接32A動力型空氣開關。

    由於信號設備的保護地與工作地嚴格分開，雷擊發生時，兩個地線係統可能出現瞬間電壓差，造成電子設備及人身的損壞和傷（shāng）害（hài）。為（wéi）了達到有效的防雷（léi）保護，在兩個地之間（jiān）安裝（zhuāng）等電（diàn）位連接器TFS。其特（tè）點是（shì）：正常工作狀態下，兩地相互（hù）無幹擾；雷擊狀態（tài）下，AT TFS迅速導通，兩地電壓均衡，消除反擊電壓；響應時間（jiān）小，納秒級導通（tōng）；安裝方便，直接連接於兩接地匯流（liú）排之（zhī）間。

3.  通信樓雷擊電磁脈衝防護

     針對通信樓電源分（fèn）兩路架空引入，引雷幾率（lǜ）較大，低壓電纜應地埋（mái）15m以上引入通信樓，在（zài）主配電箱（xiāng）安裝兩套AT  PORT/4P-B100第一（yī）級電源防雷箱。在（zài）數字微波入線端第二級電源（yuán）防雷器AT T275/2P-C40。由室外引入（rù）的微波收發饋線（xiàn）均（jun1）安裝GATE-N饋線防雷器。在電纜充氣（qì）設（shè）備電源入線端（duān）安（ān）裝（zhuāng）第二級電（diàn）源防雷器（qì）AT T275/2P-C40。在（zài）機（jī）房內安裝等（děng）電位連接排 ATK008，機房（fáng）內所有設備的機殼及防雷器接地（dì）線都連接至等電位連接排（pái）上。所有設備（bèi）的（de）機殼均可靠接地，所有接地（dì）線共（gòng）用一組接地裝置。接地電（diàn）阻為1歐姆以下（xià）。防雷器前端均（jun1）串接32A動力（lì）型空氣開關。

         4、監控係統防雷

     監控係統由分布在室內外（wài）各處的監控攝象機通過視頻信號、控製信號傳輸（shū）至中（zhōng）心控製主機進行集中（zhōng）監控（kòng）。為了防止雷電產生的感應過電（diàn）壓和過電流，在所有監控設備（bèi）的電源線入口、信號線（xiàn）連（lián）接的設備兩（liǎng）端均安裝相應的避雷器。值（zhí）得一提的是監控係統中的前端攝象（xiàng）機分為室（shì）外安裝型和（hé）室內安裝型，室內型攝象機信號傳輸線纜和電（diàn）源供給線纜均通過“地埋”方式布線，或受雷擊的（de）機率少，遭受（shòu）雷擊的機會較少，如果在工程資金有限（xiàn）的（de）情況下，室內部分攝象機可以不考慮防雷保護。

中心監控室：

1、   第一級防雷：由於監控室處於室內，電源（yuán）線路受太大雷擊的機會較少，對於新建築物，監控（kòng）室內第一級電源防雷可省（若安裝：AT PORT/4P-B100單相電源避雷箱）；

2、   第二級防雷：中心監控室電（diàn）源配電箱處加裝第二級At T275/2P-C40單相（xiàng）電源避雷箱，保護全室（shì）內設備。

3、   第三級防雷：在主機、監視器、視頻切（qiē）換器等電源插座處安裝第三級AT A6420NS電源防雷插座，實（shí）現濾波精細保護設備，同（tóng）時防止瞬間電壓波動功能。

4、   視頻信號線路防雷：在視頻線上安裝AT BNC-VIDEO/A視頻信號避雷器；

5、   控（kòng）製線信（xìn）號線路防雷：在控製線（xiàn）上安裝AT KZ控製線信號避（bì）雷器；

室內外攝像槍防護：

1、   在220V電源線路上安裝AT B140-D10單相電源避雷器（在24V電源線路上安裝的AT 24V單相電源防雷器）；

2、   在視頻線上安裝AT BNC-VIDEO/A視頻信號避雷器；

3、   在（zài）控製線上安（ān）裝AT KZ控製線信號避雷器；

4、   或在（zài）以上1、2、3用ATV-3三合一電源/控製/視頻防雷器代替。

五、接地（dì）係統

接地體選型

根據不同地理環境，接地體有多種形狀可選，根據實際經驗宜采用AT自動降阻接地模塊，安（ān）裝（zhuāng）形狀為環形。

接地（dì）體（tǐ）要求

接（jiē）地電阻要求：R≤1Ω。

接地體（tǐ）結構

接地體由於是獨立的接（jiē）地裝置，所（suǒ）以（yǐ）適合以（yǐ）A型簡易結構建造（zào）。

接地體：沿大樓四周閉合環結（jié）構，接地材料埋於地下與引下線入地焊接相連接，雷擊電流由此發散到大地。通常用400CM×500CM×60CM自動降阻接地模塊AT和AT 優化深打接地棒Φ20mm×4500mm（4.5米（mǐ）長)組成垂直接地體界麵，再（zài）用40mm×4mm熱鍍（dù）鋅扁鋼連接引（yǐn）下線和垂直接地體，組成水平接地體界（jiè）麵，以滿足國家防雷規範接地（dì）電阻R≤1Ω的要求。

六、售後服務條款

1、 標準地線（xiàn）裝置（zhì）電阻三年內保證小於1歐姆。

2、 由本公（gōng）司實施的防（fáng）雷（léi）工程驗收合格後，我公司將定期於每年雷雨季節來臨之前免費上門檢測一次，以確保貴（guì）單位的防雷係統處於正常工（gōng）作狀態。

3、 客戶要求現場技術支（zhī）持時，需聲明正當理由和需支持的（de）詳細內容，我公司將盡快指派技術支持人員提（tí）供（gòng）協助。廣州市（shì）內現場技術支持反應時間不超（chāo）八小時，如因特殊情況不能如期趕赴現場支持，我（wǒ）公司將與客戶聲明原因並協（xié）商具體解決方案。

4、 本公司長期免（miǎn）費為客戶提供技（jì）術谘詢服務，免費傳授防雷係（xì）統日常維護知識及檢測（cè）技術措施。

5、 本條款由廣州市奧天（tiān）科技發展有限公司（sī）負責解釋，如有異議，請與我（wǒ）公司協商。