廣州某鐵路站場係統防雷（léi）方案

 

雷電災害被國際電工委員會（IEC）認為（wéi）是“電（diàn）子化時代的（de）一大公（gōng）害”，它每年（nián）帶給全球（qiú）十億美元以上（shàng）的損失。以廣東省為例，1995年“雷電（diàn）災害”225起，1996年猛增到1197起，1997年則為1465起。如《1996年（nián）廣東省雷電災害（hài）實例匯編（biān）》的通知，僅收入《匯編》的1197宗雷擊災害實例中（zhōng），就有雷（léi）擊造成人員傷亡108人，死亡58人，火災爆炸16宗，建築物受損59宗，弱電（電子設備）損壞438宗，供電係統災害617宗之多。這些統（tǒng）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，近年有不斷上升的趨勢。隨著現代（dài）化的進展，鐵路站內設備越來越先進。雷擊發生時（shí），雷擊放電（diàn）誘發雷擊電磁（cí）脈衝（chōng）過電（diàn）壓和過電流，經站場（chǎng）電源係統、通信信號（hào）傳輸通道、接地係統及（jí）建築物直擊雷防護係統，通過傳導、感應的方式損壞（huài）站內（nèi）通信信號設備及網絡通信（xìn）設備（bèi），造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產。

一、對鐵路（lù）站場雷電防護的分析

鐵路站場設備遭受過電壓（yā）和過電流攻擊的途徑可分（fèn）為直擊雷、感應雷、傳導雷、操作過電壓四種。結合站場設（shè）備的（de）分（fèn）布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵（tiě）路站場雷電防護存在（zài）以下特點。

1.           鐵路站場（chǎng）占地麵積較大，站場主要（yào）設備(如數字微波通信、車站數字通信（xìn）分係統、站場（chǎng）廣播機、無（wú）線（xiàn）列調通信、平麵（miàn）調車（chē）通（tōng）信、信號微機聯鎖（suǒ）等設備)集中在（zài）信號樓、通信樓。信號樓（lóu）、通信（xìn）樓的避雷針應能滿足對（duì）整個信號樓、通信樓區域的保護，有效防止（zhǐ）直擊雷的襲（xí）擊。

2.           2.鐵路道軌是接受直擊雷和傳導（dǎo）雷感應雷的良（liáng）好導（dǎo）體。與道軌連接的相關鐵路信號（hào）設備，如（rú）信號（hào）機、軌道電路箱、道岔電動（dòng）轉轍機等，將受到雷擊的（de）嚴重（chóng）威脅。

3.           信號樓微機聯鎖及通信機房、通訊（xùn）樓通（tōng）訊機房等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，從而（ér）引起對內部設備（bèi）的損壞（huài）。當雷雨雲（yún）之間、雷雨雲對大（dà）地之間放（fàng）電時，雷閃（shǎn）電（diàn）流的高頻電磁場對暴露（lù）在空（kōng）間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠遠（yuǎn）超過（guò）設備抗電強度的感應雷擊過電壓，使設（shè）備損壞。

4.           雷（léi）電防護的原則是“等電位”。由（yóu）於機房存在多類接（jiē）地係統，其衝擊接地電阻不均衡，在（zài）雷（léi）擊發生時，雷（léi）電流引起地電位（wèi）差，造成“地電位反擊”，使人（rén）員和設備（bèi）遭受（shòu）損害。

5.           操作過電壓引起的危害，如儲藏設備的開（kāi）關、輸電線路的短路、周圍大容量（liàng）設備運行時產生的工業幹（gàn）擾（rǎo）或操作過電壓在電源線上（shàng）會產生5000~6000V、3KA的浪湧過電壓及浪湧電流，它們（men）的竄（cuàn）入也會將信號樓、通信樓內的設（shè）備產（chǎn）生很大（dà）的破壞後果。

從以上分析中（zhōng）可以得出：為了提高鐵路站場（chǎng）建築物安全及機房設備及計（jì）算機、通信網絡的運行可（kě）靠度，整個站場的雷（léi）電防護係統一（yī）定要有良好的（de）避雷針、下引線和統一的接地網，采取完善的直擊（jī）雷防護措施。同時必須在車站的供電係統、天饋係統、信號采集傳輸係統、程控交換係（xì）統、計算機網（wǎng）絡（luò）係統、機房（fáng）接地係（xì）統等進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、接（jiē）地、布線、布局（jú）等（děng）方麵作完整的，多層次的綜（zōng）合防護。

基於以上分析，廣州江高某鐵路防雷選用了針帶結合（hé）作為直擊雷防護避雷針，選用世界一流的德國DEHN係列和AOTEM係列電源及數據信號防雷器件，對主要機房設備和重要終端（duān）進行雷擊電磁脈衝防護。

二、設計參照標準

鐵路站場綜合防雷的設計主要執（zhí）行或（huò）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（xìn）息係統防雷技術規範》、GA267-2000《計（jì）算機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《電子計算機機房設計規範》、 GB9361—88《計算站場地安（ān）全要求》等。鐵路站場雷電防護總的原則是經等電位連接，使過電壓(或電（diàn）流)以最直接的路徑盡快泄漏到大地，達到保（bǎo）護設備的目的。電磁兼容防護總的原則是利用室內的金屬物有機地構成一個（gè）“法（fǎ）拉第籠”，進行接（jiē）地連接。站場綜合防（fáng）雷設計本著（zhe）安全可靠、技術先進、經濟合理（lǐ）的原則，達到防禦或減輕雷電災害、提高防雷安全度的目的。

三、直擊雷防護

(一)避雷針

到現在為止，防避直（zhí）擊雷都是采用避雷針、避雷帶、避雷（léi）線、避（bì）雷網作為接閃器，把雷電流接收下來，然後（hòu）通過良好的接地（dì）裝置迅速而安全把它送回大地。所有的避雷裝置都隻是把雷擊的幾率和強度大大地降低，百分之百可靠的（de）避雷裝置（zhì）即使能做（zuò）出來，造價也是十分昂貴（guì）的。

常用的接閃裝置，如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等，它們都是用金屬（shǔ）做成（chéng），安裝在建築物的最高點，如屋脊或屋角等最易受雷擊的（de）地方。避雷網是用金屬線造成的網（wǎng），架在建築物頂部空間，然後（hòu）用截麵積足夠大的金屬（shǔ）物讓它與大地連接。

當高空出（chū）現雷雲的時候，大地上由（yóu）於靜電感應作用，必然帶（dài）上與雷雲（yún）相反的電荷（hé），然而接閃（shǎn）設備（避雷（léi）針、避雷帶、避（bì）雷線、避雷網等（děng））都處於地麵上建築物的最高處，與（yǔ）雷（léi）雲（yún）的距離最近，而且與大地（dì）有良好的電氣連接，所以它與大（dà）地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強（qiáng）度相對比較大，比較容易吸引雷電先驅，使主放電集中到它上麵，因而在（zài）它（tā）附近尤其是比它低的（de）物體受（shòu）雷（léi）擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊（jī）的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言，它（tā）不但（dàn）不能避免雷擊，相反是招來更（gèng）多的雷擊（jī），它以自身（shēn）多受雷擊而使周圍免受雷擊。

(二)直擊雷防護方案

鐵路站場直擊雷防護（hù）重點區域（yù）是（shì）通信樓、信號樓和（hé）戶（hù）外岔群咽喉區設備。

1.      通信樓直擊雷防護。在安裝避（bì）雷針，避雷針安裝高度按滾球（qiú）法則計算。針帶（dài）結合原則，引下線采用Φ12mm的熱鍍鋅扁鋼（gāng）。防雷接地裝置接地（dì）電阻小於1歐。避雷針（zhēn）可保護通信樓、部分鐵軌和場（chǎng）區部分咽喉（hóu）區的部分信號機等鐵路設備，免受（shòu）直擊雷的侵害。

2.      戶（hù）外岔群咽喉（hóu）區直擊雷防護。鐵路（lù）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（fù）近各建立獨立防雷鐵塔，防雷接地裝置接（jiē）地電阻小於10歐。對咽喉區內（nèi）大部分的軌（guǐ）道電路箱、道叉電動轉轍機及信號機等設施（shī）進行了直擊雷的保護（hù），免受直擊雷的侵害。

四、雷擊電磁脈衝防護（hù）

(一)    防雷（léi）器

選用世界一流的德國DEHN係列電源防雷器件（jiàn）和AOTEM係列信號防雷器件（jiàn），對鐵路站（zhàn）場主要機房設備（bèi）和重要終端（duān）進行雷擊電磁脈衝防護。

(二)    雷（léi）擊電磁（cí）脈（mò）衝防護方案

1.  對纜線布放（fàng）和接地係統的要求

鐵路站場主要設備集中在信號樓、通信樓。雷擊電（diàn）磁脈衝防（fáng）護的重點是信號樓和通信樓內的敏感電子（zǐ）設備。在進行電（diàn）源和信號線防雷器配置（zhì）時（shí），根據有關規範要求，應從以下幾（jǐ）個（gè）方麵（miàn）進行設計考慮。

(1)   電力（lì）電纜應埋地引入建築物，電纜埋地部分（fèn）不應小於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（yòng）具有雙層金屬防護層的電纜，其外層金屬防護（hù）層在頂部及進入機房入口處的外（wài）側應就（jiù）近接地。當采用單層屏蔽電纜或無（wú）屏蔽（bì）線纜時，應穿金屬管（guǎn）或金屬線槽引入（rù）建築物內，金屬管(或線槽)的兩端就近接地，金（jīn）屬管 (或（huò）線（xiàn）槽)的連接處應有效跨接(GB50057-94第6.3.1條（tiáo）)。

 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（cǎi）用金屬護套（tào）電纜或敷設在金（jīn）屬管（guǎn）內（nèi），纜線金屬護套或金（jīn）屬管應在頂部及進入機房入口處的外側就近分別接地；進入（rù）信號樓、通信樓低壓電力電纜宜全程埋地引入，其電纜埋地長度不應小於（yú） 15m；微波鐵塔上架設（shè）的同軸電纜應穿在金屬管內，金屬管應（yīng）分別在上下端接地；進入機房的（de）電纜（lǎn）橋架應屏蔽接地。

(2)   信號樓、通信樓（lóu）應采用（yòng）共用接地係統(GB50057-2010)第6.3.3條)。因此（cǐ），一棟樓內的電子設備應共用一組接地裝置，應按均壓、等電位的原理，將工作地（dì）、保護地和防雷地組（zǔ）成一個聯合（hé）接地網。站內各類（lèi）接地線應從接地（dì）匯集線或接地網上分別引入。通信（xìn）樓的接（jiē）地（dì）裝置應按照YD5068—98(移動通信（xìn）基站防雷（léi）與接地設計規範)的要求予以改造。

2.  信號（hào）樓雷擊電磁（cí）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車站電台、計算機服務（wù）器、站場廣播機及（jí）車站數字通信分係統等設備。

針對信號樓（lóu）電源線分兩路架空引入，供電方（fāng）式為TT製式。

     在總配電箱安裝兩（liǎng）套 AT PORT /4P-B100第一級電源防雷箱，在交直流配電屏電（diàn）源入（rù）線（xiàn）端加兩套AT  T385/4P-C40 電源防雷器及在車站綜合櫃入線（xiàn）端安裝一套AT T275/2P-C40電源防雷器為第二級電源防雷器。需要注意的是第一級與第二級防（fáng）雷器（qì）之間的線路應保持10m以上的距離。無線列調及平（píng）麵調車車站設（shè）備，在天饋（kuì）線進入調（diào）度（dù）機房入口與設備聯接處安裝GATE-N饋線防雷（léi）器（qì），注意設（shè）備機殼及（jí）防雷器地線良好接地。一級（jí）防雷器前端（duān）均串接63A動力型空氣開關，二級防雷器前端均串接32A動力（lì）型空氣開關。

     戶外信號機、道岔、軌道電路與室內相連（lián）的信號線，是重要的引雷（léi）路徑，需根據每一根信號線上電（diàn）壓的不同相應（yīng）安裝防雷器，分別選擇AT T385/P-C40係列（liè）防雷器進（jìn）行防護：對於交流和直（zhí）流220伏信號線（xiàn）采用AT T275/4P-C40電源防雷器（qì）進（jìn）行防護；對於（yú）交直流10~24V信號線采用AT 24V進行防（fáng）護；防雷器前端均（jun1）串接32A動力型空氣開關。

    由於信（xìn）號（hào）設備的保護地與工（gōng）作地嚴格分開，雷（léi）擊發生時，兩個地線係統可能出現瞬間電壓差，造成（chéng）電（diàn）子設備及（jí）人身的損壞和傷害。為了達到有效的防雷保護，在兩個地（dì）之間安裝等電位連接器TFS。其特點是：正常工作（zuò）狀態（tài）下，兩地相（xiàng）互無幹擾（rǎo）；雷擊狀態下，AT TFS迅速導通，兩（liǎng）地電壓均衡，消（xiāo）除反擊電壓；響應時間小，納秒級（jí）導通；安裝方便，直接連接於兩接地匯（huì）流排之間。

3.  通信樓雷擊電磁脈衝防護

     針對通（tōng）信樓電源分兩路架空引入，引雷幾率（lǜ）較大，低壓電纜應地埋15m以上引（yǐn）入通信樓，在主配電箱安（ān）裝兩套AT  PORT/4P-B100第一級電源（yuán）防（fáng）雷箱。在數字微波入線（xiàn）端第二級電源防雷器AT T275/2P-C40。由室外（wài）引入的微波收發饋線均安裝GATE-N饋線防雷器。在電纜充氣設備電源入線端安裝第二級電（diàn）源防雷器AT T275/2P-C40。在機房內安裝（zhuāng）等電位連接排 ATK008，機房內（nèi）所有設備的機（jī）殼及防雷器接地線都連接至等電位連接排上。所有設備的機殼均可靠接（jiē）地，所有（yǒu）接地線共用一組接地裝置。接地電阻為1歐姆以下。防（fáng）雷器前端均串接32A動力型空氣開關。

         4、監控係統防雷（léi）

     監控係統由分布在室（shì）內外各處（chù）的監（jiān）控攝象機通過視頻信號、控製信號傳輸至中心控製主機進行集中監（jiān）控。為了防止雷電（diàn）產生的感應過電（diàn）壓和過電流，在（zài）所有監控設備的電源線入（rù）口、信號線連接的設備兩端均安（ān）裝相應的避雷器。值得一提的是監控係統中的前端攝象機分為室外安裝型和室內安裝型（xíng），室內型攝象機信號傳輸線纜和電源供給線纜均通過“地埋”方式布線（xiàn），或受雷擊的機（jī）率少，遭受雷擊的機會（huì）較少，如果在工程資金有限的情（qíng）況（kuàng）下，室內部分攝象機可以不考慮（lǜ）防雷保護（hù）。

中心監（jiān）控室：

1、   第一級防雷：由於監控室處於室內（nèi），電源線路受太（tài）大雷擊（jī）的機會較少，對於新建（jiàn）築物，監控室內（nèi）第一級電源防雷可省（若（ruò）安裝：AT PORT/4P-B100單相（xiàng）電源避雷箱）；

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

3、   第三級防雷：在主機（jī）、監視器、視頻切換器等電源插（chā）座處安裝第三級AT A6420NS電源防雷插座，實現濾波精細保護設備（bèi），同時防止（zhǐ）瞬（shùn）間（jiān）電壓波動功能。

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

5、   控製線信號線路防雷：在控製線上安裝AT KZ控製線信號避雷（léi）器（qì）；

室內外攝像槍（qiāng）防護：

1、   在220V電源線路上（shàng）安裝AT B140-D10單相電源避雷（léi）器（在24V電（diàn）源線（xiàn）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、   在控製線上安裝（zhuāng）AT KZ控（kòng）製線信號（hào）避雷器；

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

五、接地係統

接地體選型

根據不同地理環境，接地體（tǐ）有多種形狀可選，根據實際經驗宜采用AT自（zì）動降阻接地模塊，安裝形狀為環形。

接地體要求

接地電阻要求：R≤1Ω。

接地體結構

接地體由於是獨立的接地裝置，所以適合以A型簡易（yì）結構（gòu）建造。

接地體：沿大樓四周閉合環結構，接地材料埋於地下與（yǔ）引（yǐn）下線入地（dì）焊（hàn）接相連（lián）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米長)組成垂直接地體界（jiè）麵，再用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼連接引下線和垂直接地體，組成水平接地體界麵，以滿足國家防雷規範（fàn）接（jiē）地電阻R≤1Ω的要求。

六、售（shòu）後服務條款

1、 標準地線裝置電阻三年內保證小於1歐姆。

2、 由本公司實施的防雷工程驗收合格後，我公司將定期（qī）於每年雷雨季節來臨之前免費上門檢測一次，以確（què）保貴單位的防（fáng）雷係統（tǒng）處（chù）於正常工（gōng）作狀態（tài）。

3、 客戶要求現場技術（shù）支持時，需聲明正當理由和需（xū）支持的詳（xiáng）細內容，我公（gōng）司將盡快指派技術支持人（rén）員提供（gòng）協助。廣（guǎng）州市內現場技術支持反應時間不超八小時，如因特殊情況不（bú）能如期趕赴現場支持，我公司將與客戶聲明原（yuán）因並協商具（jù）體解決方案。

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

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