鐵路站場(chǎng)通信信號(hào)綜合防雷方案

　　隨著現(xiàn)代化的進(jìn)展，鐵路站內(nèi)設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)。雷擊發(fā)生時(shí)，雷擊放電誘發(fā)雷擊電磁脈沖過(guò)電壓和過(guò)電流，經(jīng)站場(chǎng)電源系統(tǒng)、通信信號(hào)傳輸通道、接地系統(tǒng)及建筑物直擊雷防護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)傳導(dǎo)、感應(yīng)的方式損壞站內(nèi)通信信號(hào)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運(yùn)輸生產(chǎn)。

　　一、對(duì)鐵路站場(chǎng)雷電防護(hù)的分析

　　鐵路站場(chǎng)設(shè)備遭受過(guò)電壓和過(guò)電流攻擊的途徑可分為直擊雷、感應(yīng)雷、傳導(dǎo)雷、操作過(guò)電壓四種。結(jié)合站場(chǎng)設(shè)備的分布特點(diǎn)及雷電攻擊的途徑類(lèi)型，鐵路站場(chǎng)雷電防護(hù)存在以下特點(diǎn)。

　　1、鐵路站場(chǎng)占地面積較大，站場(chǎng)主要設(shè)備（如數(shù)字微波通信、車(chē)站數(shù)字通信分系統(tǒng)、站場(chǎng)廣播機(jī)、無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信、平面調(diào)車(chē)通信、信號(hào)微機(jī)聯(lián)鎖等設(shè)備）集中在信號(hào)樓、通信樓。信號(hào)樓、通信樓的避雷針應(yīng)能滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)信號(hào)樓、通信樓區(qū)域的保護(hù)，有效防止直擊雷的襲擊。

　　2、鐵路道軌是接受直擊雷和傳導(dǎo)雷感應(yīng)雷的良好導(dǎo)體。與道軌連接的相關(guān)鐵路信號(hào)設(shè)備，如信號(hào)機(jī)、軌道電路箱、道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)等，將受到雷擊的嚴(yán)重威脅。

　　3、信號(hào)樓微機(jī)聯(lián)鎖及通信機(jī)房、通訊樓通訊機(jī)房等重要區(qū)域的戶(hù)外線(xiàn)路可能遭受到直擊雷后，線(xiàn)路中的大電流串入各機(jī)房?jī)?nèi)部，從而引起對(duì)內(nèi)部設(shè)備的損壞。當(dāng)雷雨云之間、雷雨云對(duì)大地之間放電時(shí)，雷閃電流的高頻電磁場(chǎng)對(duì)暴露在空間或室內(nèi)的電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)上產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備抗電強(qiáng)度的感應(yīng)雷擊過(guò)電壓，使設(shè)備損壞。

　　4、雷電防護(hù)的原則是“等電位”。由于機(jī)房存在多類(lèi)接地系統(tǒng)，其沖擊接地電阻不均衡，在雷擊發(fā)生時(shí)，雷電流引起地電位差，造成“地電位反擊”，使人員和設(shè)備遭受損害。

　　5、操作過(guò)電壓引起的危害，如儲(chǔ)藏設(shè)備的開(kāi)關(guān)、輸電線(xiàn)路的短路、周?chē)笕萘吭O(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)干擾或操作過(guò)電壓在電源線(xiàn)上會(huì)產(chǎn)生5000~6000V、3KA的浪涌過(guò)電壓及浪涌電流，它們的竄入也會(huì)將信號(hào)樓、通信樓內(nèi)的設(shè)備產(chǎn)生很大的破壞后果。

　　從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場(chǎng)建筑物安全及機(jī)房設(shè)備及計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠度，整個(gè)站場(chǎng)的雷電防護(hù)系統(tǒng)一定要有良好的避雷針、下引線(xiàn)和統(tǒng)一的接地網(wǎng)，采取完善的直擊雷防護(hù)措施。同時(shí)必須在車(chē)站的供電系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、信號(hào)采集傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、機(jī)房接地系統(tǒng)等進(jìn)行可靠有效的防護(hù)，在攔截、分流、均衡、接地、布線(xiàn)、布局等方面作完整的，多層次的綜合防護(hù)。

　　基于以上分析，兗州礦業(yè)集團(tuán)鐵運(yùn)處選用了法國(guó)先進(jìn)的法蘭西GUERET預(yù)放電型避雷針作為直擊雷防護(hù)避雷針，選用世界一流的德國(guó)OBOBETTERMANN系列電源及數(shù)據(jù)信號(hào)防雷器件，對(duì)主要機(jī)房設(shè)備和重要終端進(jìn)行雷擊電磁脈沖防護(hù)。

　　二、設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)

　　鐵路站場(chǎng)綜合防雷的設(shè)計(jì)主要執(zhí)行或參照以下標(biāo)準(zhǔn)：GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》2000年版、GA267-2000《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范》、GB7450—87《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》、GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB9361—88《計(jì)算站場(chǎng)地安全要求》等。鐵路站場(chǎng)雷電防護(hù)總的原則是經(jīng)等電位連接，使過(guò)電壓（或電流）以最直接的路徑盡快泄漏到大地，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。電磁兼容防護(hù)總的原則是利用室內(nèi)的金屬物有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)“法拉第籠”，進(jìn)行接地連接。站場(chǎng)綜合防雷設(shè)計(jì)本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則，達(dá)到防御或減輕雷電災(zāi)害、提高防雷安全度的目的。

　　三、直擊雷防護(hù)

　　（一）避雷針

　　普通避雷針，通常即為一根鐵棒，將端部磨尖，通過(guò)接地引下線(xiàn)將地電位（通常認(rèn)為零電位）引至針尖，利用針尖的高度（比被保護(hù)物高出許多），比被保護(hù)物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達(dá)到引雷入地的效果，保護(hù)其它建筑物免受雷擊的侵害。

　　預(yù)放電型避雷針利用了雷云產(chǎn)生的空間電場(chǎng)強(qiáng)度，預(yù)先使周?chē)目諝怆婋x，空氣離子在空間電場(chǎng)的作用下加速接近雷云，從而使迎面先導(dǎo)大大提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高大大保護(hù)，增強(qiáng)了保護(hù)性能。

　　預(yù)放電型避雷針為先進(jìn)的純結(jié)構(gòu)型預(yù)放電避雷針。它利用雷云在空中感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，使針頭的感應(yīng)電極（空中場(chǎng)強(qiáng)）與針尖（地電位）之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花放電，使針頭周?chē)諝怆婋x，在電場(chǎng)的作用下形成一條向上的雷電先導(dǎo)，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護(hù)半徑大大提高。由于其內(nèi)部無(wú)任何電子元件，避免了老化問(wèn)題，所以更加可靠，不需維護(hù)。此類(lèi)避雷針比普通避雷針提前產(chǎn)生上行先導(dǎo)的時(shí)間稱(chēng)為“預(yù)放電時(shí)間”，這是考核預(yù)放電型避雷針性能的重要指標(biāo)，已列入法國(guó)等一些歐洲國(guó)家的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鐵運(yùn)處所屬車(chē)站選用先進(jìn)的法蘭西GUERETIF3預(yù)放電型避雷針作為直擊雷防護(hù)避雷針，對(duì)站場(chǎng)可能遭受直擊雷的重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┲苯永椎姆雷o(hù)。該類(lèi)避雷針的特點(diǎn)如下。

　　1、最快的搶先預(yù)放電時(shí)間86us，即優(yōu)先引雷入地，保護(hù)半徑大大增加，為目前國(guó)際上中搶先時(shí)間最快的預(yù)放電避雷針。

　　2、在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護(hù)半徑大十幾倍，大大提高了防護(hù)效率。

　　3、避雷針內(nèi)部無(wú)電子部件，更加安全，減少故障隱患，無(wú)老化，不需維護(hù)。

　　4、選用了世界最好的防腐316L不銹鋼材料，永不生銹。

　　5、重量很輕，何載小，對(duì)支撐物的荷載要求低。

　　（二）直擊雷防護(hù)方案

　　鐵路站場(chǎng)直擊雷防護(hù)重點(diǎn)區(qū)域是通信樓、信號(hào)樓和戶(hù)外岔群咽喉區(qū)設(shè)備。

　　1、通信樓直擊雷防護(hù)。利用通信樓附近的高約45米微波塔，在塔頂上安裝IF3避雷針，避雷針安裝高度超出塔頂2.5米。經(jīng)計(jì)算，避雷針對(duì)地面的保護(hù)半徑可達(dá)119米。引下線(xiàn)采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。該避雷針可保護(hù)通信樓、部分鐵軌和場(chǎng)區(qū)部分咽喉區(qū)的部分信號(hào)機(jī)等鐵路設(shè)備，免受直擊雷的侵害。

　　2、信號(hào)樓直擊雷防護(hù)。利用被保護(hù)建筑物信號(hào)樓，高度約為10米，在信號(hào)樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經(jīng)計(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)109米。樓頂預(yù)埋350mm×350mm×10mm厚鋼板，便于焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線(xiàn)，引下線(xiàn)采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環(huán)相連。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。將避雷針與接地裝置貫通。保護(hù)信號(hào)樓及場(chǎng)區(qū)附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號(hào)樓，對(duì)設(shè)備及人身安全造成危害。

　　3、戶(hù)外岔群咽喉區(qū)直擊雷防護(hù)。鐵路站場(chǎng)岔群咽喉區(qū)的特點(diǎn)是設(shè)備分布較為集中，岔群咽喉區(qū)段長(zhǎng)度約145米，在岔群咽喉區(qū)附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經(jīng)計(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)111米。引下線(xiàn)采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。對(duì)咽喉區(qū)內(nèi)大部分的軌道電路箱、道叉電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)及信號(hào)機(jī)等設(shè)施進(jìn)行了直擊雷的保護(hù)，免

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