鐵路站場通信信號綜合防雷方案

　　隨著現代化的進展，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沖過電壓和過電流，經站場電源系統、通信信號傳輸通道、接地系統及建筑物直擊雷防護系統，通過傳導、感應的方式損壞站內通信信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。

　　一、對鐵路站場雷電防護的分析

　　鐵路站場設備遭受過電壓和過電流攻擊的途徑可分為直擊雷、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，鐵路站場雷電防護存在以下特點。

　　1、鐵路站場占地面積較大，站場主要設備(如數字微波通信、車站數字通信分系統、站場廣播機、無線列調通信、平面調車通信、信號微機聯鎖等設備)集中在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應能滿足對整個信號樓、通信樓區域的保護，有效防止直擊雷的襲擊。

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

　　3、信號樓微機聯鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等重要區域的戶外線路可能遭受到直擊雷后，線路中的大電流串入各機房內部，從而引起對內部設備的損壞。當雷雨云之間、雷雨云對大地之間放電時，雷閃電流的高頻電磁場對暴露在空間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠遠超過設備抗電強度的感應雷擊過電壓，使設備損壞。

　　4、雷電防護的原則是“等電位”。由于機房存在多類接地系統，其沖擊接地電阻不均衡，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、操作過電壓引起的危害，如儲藏設備的開關、輸電線路的短路、周圍大容量設備運行時產生的工業干擾或操作過電壓在電源線上會產生5000~6000V、3KA的浪涌過電壓及浪涌電流，它們的竄入也會將信號樓、通信樓內的設備產生很大的破壞后果。

　　從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建筑物安全及機房設備及計算機、通信網絡的運行可靠度，整個站場的雷電防護系統一定要有良好的避雷針、下引線和統一的接地網，采取完善的直擊雷防護措施。同時必須在車站的供電系統、天饋系統、信號采集傳輸系統、程控交換系統、計算機網絡系統、機房接地系統等進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方面作完整的，多層次的綜合防護。

　　基于以上分析，兗州礦業集團鐵運處選用了法國先進的法蘭西GUERET預放電型避雷針作為直擊雷防護避雷針，選用世界一流的德國OBOBETTERMANN系列電源及數據信號防雷器件，對主要機房設備和重要終端進行雷擊電磁脈沖防護。

　　二、設計參照標準

　　鐵路站場綜合防雷的設計主要執行或參照以下標準：GB50057-94《建筑物防雷設計規范》2000年版、GA267-2000《計算機信息系統雷擊電磁脈沖安全防護規范》、GB7450—87《電子設備雷擊保護導則》、GB50174-93《電子計算機機房設計規范》、GB9361—88《計算站場地安全要求》等。鐵路站場雷電防護總的原則是經等電位連接，使過電壓(或電流)以最直接的路徑盡快泄漏到大地，達到保護設備的目的。電磁兼容防護總的原則是利用室內的金屬物有機地構成一個“法拉第籠”，進行接地連接。站場綜合防雷設計本著安全可靠、技術先進、經濟合理的原則，達到防御或減輕雷電災害、提高防雷安全度的目的。

　　三、直擊雷防護

　　(一)避雷針

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

　　預放電型避雷針利用了雷云產生的空間電場強度，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近雷云，從而使迎面先導大大提前與雷云的下行先導相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高大大保護，增強了保護性能。

　　預放電型避雷針為先進的純結構型預放電避雷針。它利用雷云在空中感應的電場強度，使針頭的感應電極(空中場強)與針尖(地電位)之間產生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場的作用下形成一條向上的雷電先導，從而使迎面先導提前與雷云的下行先導相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護半徑大大提高。由于其內部無任何電子元件，避免了老化問題，所以更加可靠，不需維護。此類避雷針比普通避雷針提前產生上行先導的時間稱為“預放電時間”，這是考核預放電型避雷針性能的重要指標，已列入法國等一些歐洲國家的國家標準。鐵運處所屬車站選用先進的法蘭西GUERETIF3預放電型避雷針作為直擊雷防護避雷針，對站場可能遭受直擊雷的重點區域實施直接雷的防護。該類避雷針的特點如下。

　　1、最快的搶先預放電時間86us，即優先引雷入地，保護半徑大大增加，為目前國際上中搶先時間最快的預放電避雷針。

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

　　3、避雷針內部無電子部件，更加安全，減少故障隱患，無老化，不需維護。

　　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，對支撐物的荷載要求低。

　　(二)直擊雷防護方案

　　鐵路站場直擊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、通信樓直擊雷防護。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。經計算，避雷針對地面的保護半徑可達119米。引下線采用截面大于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、信號樓直擊雷防護。利用被保護建筑物信號樓，高度約為10米，在信號樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經計算，保護半徑可達109米。樓頂預埋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，引下線采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環相連。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。保護信號樓及場區附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設備及人身安全造成危害。

　　3、戶外岔群咽喉區直擊雷防護。鐵路站場岔群咽喉區的特點是設備分布較為集中，岔群咽喉區段長度約145米，在岔群咽喉區附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經計算，保護半徑可達111米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。對咽喉區內大部分的軌道電路箱、道叉電動轉轍機及信號機等設施進行了直擊雷的保護，免

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