中心議題：

• 鐵路站場通信信號綜合防雷方案

解決方案：

• 分析鐵路站場雷電 防護
• 設計參照標準
• 直擊雷防護
• 雷擊電磁脈衝防護

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衝過電壓和過電流，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tong訊xun樓lou通tong訊xun機ji房fang等deng重zhong要yao區qu域yu的de戶hu外wai線xian路lu可ke能neng遭zao受shou到dao直zhi擊ji雷lei後hou，線xian路lu中zhong的de大da電dian流liu串chuan入ru各ge機ji房fang內nei部bu，從cong而er引yin起qi對dui內nei部bu設she備bei的de損sun壞huai。當dang雷lei雨yu雲yun之zhi間jian
、雷雨雲對大地之間放電時，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，它們的竄入也會將信號樓、通信樓內的設備產生很大的破壞後果。

從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建築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係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係統
、天饋係統
、信號采集傳輸係統
、程控交換係統、計算機網絡係統、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
，多層次的綜合防護。

基於以上分析
，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

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，與雷雲的下行先導相遇，從而達到引雷入地的效果
，保護其它建築物免受雷擊的侵害。

yufangdianxingbileizhenliyongleleiyunchanshengdekongjiandianchangqiangdu
，yuxianshizhouweidekongqidianli
，kongqilizizaikongjiandianchangdezuoyongxiajiasujiejinleiyun，congershiyingmianxiandaodadatiqianyuleiyundexiaxingxiandaoxiangyu，shideyinleidekekaoxinghebanjingtigaodadabaohu，zengqianglebaohuxingneng。

預放電型避雷針為先進的純結構型預放電避雷針。它利用雷雲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(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)強(qiang)烈(lie)的(de)火(huo)花(hua)放(fang)電(dian)
，使(shi)針(zhen)頭(tou)周(zhou)圍(wei)空(kong)氣(qi)電(dian)離(li)

，在(zai)電(dian)場(chang)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)形(xing)成(cheng)一(yi)條(tiao)向(xiang)上(shang)的(de)雷(lei)電(dian)先(xian)導(dao)，從(cong)而(er)使(shi)迎(ying)麵(mian)先(xian)導(dao)提(ti)前(qian)與(yu)雷(lei)雲(yun)的(de)下(xia)行(xing)先(xian)導(dao)相(xiang)遇(yu)
，形(xing)成(cheng)主(zhu)放(fang)電(dian)通(tong)道(dao)，從(cong)而(er)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)避(bi)雷(lei)針(zhen)的(de)效(xiao)率(lv)，使(shi)保(bao)護(hu)半(ban)徑(jing)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。由(you)於(yu)其(qi)內(nei)部(bu)無(wu)任(ren)何(he)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)
，避(bi)免(mian)了(le)老(lao)化(hua)問(wen)題(ti)，所(suo)以(yi)更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)，不(bu)需(xu)維(wei)護(hu)。此(ci)類(lei)避(bi)雷(lei)針(zhen)比(bi)普(pu)通(tong)避(bi)雷(lei)針(zhen)提(ti)前(qian)產(chan)生(sheng)上(shang)行(xing)先(xian)導(dao)的(de)時(shi)間(jian)稱(cheng)為(wei)“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不鏽鋼材料
，永不生鏽。
5.重量很輕，何載小，對支撐物的荷載要求低。[page]
(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

，避雷針對地麵的保護半徑可達119米。引下線采用截麵大於12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小於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.信號樓直擊雷防護。利用被保護建築物信號樓
，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，便於焊接避雷針底座
，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線，引下線采用大於8mm的圓鋼沿樓外牆引下入地
，與樓的接地環相連。防雷接地裝置接地電阻小於1歐(ou)。將(jiang)避(bi)雷(lei)針(zhen)與(yu)接(jie)地(di)裝(zhuang)置(zhi)貫(guan)通(tong)。保(bao)護(hu)信(xin)號(hao)樓(lou)及(ji)場(chang)區(qu)附(fu)近(jin)的(de)鐵(tie)軌(gui)避(bi)免(mian)由(you)於(yu)直(zhi)擊(ji)雷(lei)擊(ji)中(zhong)鐵(tie)軌(gui)雷(lei)電(dian)流(liu)竄(cuan)入(ru)信(xin)號(hao)樓(lou)，對(dui)設(she)備(bei)及(ji)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)造(zao)成(cheng)危(wei)害(hai)。

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。引下線采用截麵大於12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小於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

選用世界一流的德國OBOBETTERMANN係列電源防雷器件，對鐵路站場主要機房設備和重要終端進行雷擊電磁脈衝防護。它具有以下特點。
1.應用新型高能量密度的石墨電極材料，特性耐久不變。
2.采(cai)用(yong)多(duo)電(dian)極(ji)堆(dui)保(bao)證(zheng)了(le)可(ke)控(kong)製(zhi)的(de)能(neng)量(liang)分(fen)配(pei)，並(bing)聯(lian)電(dian)容(rong)控(kong)製(zhi)對(dui)模(mo)塊(kuai)達(da)到(dao)低(di)殘(can)壓(ya)水(shui)平(ping)，通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)，具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)續(xu)斷(duan)遮(zhe)斷(duan)，達(da)到(dao)對(dui)續(xu)流(liu)的(de)完(wan)全(quan)熄(xi)滅(mie)。
3.密封設計，安裝方式沒有限製，無電弧外泄
，無須使用大體積的隔離金屬箱。
4.無須斷電，所有模塊都可取下檢測和更換，可大量節約維護費用。
5.安裝簡單
，支持凱文接線，N/PE端的隧道式連接，免除調線的繁瑣。
6.容通電流大，反應速度快
，插入損耗小。
7.采用NPEmokuaidefangleiqikezaidianwangchuxianguzhangshi，jishidizuzhigaohuodixianbuliangdeqingkuangxia，liujingfangleiqidedianliukeshiqianjibaoxiansituotao，fangleiqiyudianwanggeli，fangzhifangleiqisunhuai。

(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

鐵路站場主要設備集中在信號樓、通tong信xin樓lou。雷lei擊ji電dian磁ci脈mai衝chong防fang護hu的de重zhong點dian是shi信xin號hao樓lou和he通tong信xin樓lou內nei的de敏min感gan電dian子zi設she備bei。在zai進jin行xing電dian源yuan和he信xin號hao線xian防fang雷lei器qi配pei置zhi時shi，根gen據ju有you關guan規gui範fan要yao求qiu，應ying從cong以yi下xia幾ji個ge方fang麵mian進jin行xing設she計ji考kao慮lv。

(1)電力電纜應埋地引入建築物
，電纜埋地部分不應小於15米(GA267-2000第 7
、第8條)。室外衛星饋線和其它各種通信、信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)應(ying)采(cai)用(yong)具(ju)有(you)雙(shuang)層(ceng)金(jin)屬(shu)防(fang)護(hu)層(ceng)的(de)電(dian)纜(lan)，其(qi)外(wai)層(ceng)金(jin)屬(shu)防(fang)護(hu)層(ceng)在(zai)頂(ding)部(bu)及(ji)進(jin)入(ru)機(ji)房(fang)入(ru)口(kou)處(chu)的(de)外(wai)側(ce)應(ying)就(jiu)近(jin)接(jie)地(di)。當(dang)采(cai)用(yong)單(dan)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)或(huo)無(wu)屏(ping)蔽(bi)線(xian)纜(lan)時(shi)，應(ying)穿(chuan)金(jin)屬(shu)管(guan)或(huo)金(jin)屬(shu)線(xian)槽(cao)引(yin)入(ru)建(jian)築(zhu)物(wu)內(nei)
，金(jin)屬(shu)管(guan)(或線槽)的兩端就近接地
，金屬管 (或線槽)的連接處應有效跨接(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
、信號電纜應采用金屬護套電纜或敷設在金屬管內，纜線金屬護套或金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 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

；進入機房的電纜橋架應屏蔽接地。

(2)信號樓
、通信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組接地裝置，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。站內各類接地線應從接地彙集線或接地網上分別引入。通信樓的接地裝置應按照YD5068— 98(移動通信基站防雷與接地設計規範)的要求予以改造。

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車站電台、計算機服務器、站場廣播機及車站數字通信分係統等設備。

針對信號樓電源線分兩路架空引入
，供電方式為TT製式。在總配電箱安裝兩套OBO3*MC50-B+l*MCl25B第一級電源防雷箱

，在交直流配電屏電源入線端加兩套V20-C/3+NPE電源防雷器及在車站綜合櫃入線端安裝一套V20-C/I+NPE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雷器之間的線路應保持5m以上的距離。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聯接處安裝DS-N饋線防雷器，注意設備機殼及防雷器地線良好接地。防雷器前端均串接20A動力型空氣開關。

戶外信號機、道岔
、軌道電路與室內相連的信號線，是重要的引雷路徑，需根據每一根信號線上電壓的不同相應安裝防雷器，分別選擇V20-C係列防雷器進行防護：對於交流和直流220伏信號線采用V20-C/4+NPE電源防雷器進行防護；對於交直流10~24V信號線采用V20-C /1~75V進行防護
；防雷器前端均串接20A動力型空氣開關。

由(you)於(yu)信(xin)號(hao)設(she)備(bei)的(de)保(bao)護(hu)地(di)與(yu)工(gong)作(zuo)地(di)嚴(yan)格(ge)分(fen)開(kai)，雷(lei)擊(ji)發(fa)生(sheng)時(shi)，兩(liang)個(ge)地(di)線(xian)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)瞬(shun)間(jian)電(dian)壓(ya)差(cha)
，造(zao)成(cheng)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)及(ji)人(ren)身(shen)的(de)損(sun)壞(huai)和(he)傷(shang)害(hai)。為(wei)了(le)達(da)到(dao)有(you)效(xiao)的(de)防(fang)雷(lei)保(bao)護(hu)，在(zai)兩(liang)個(ge)地(di)之(zhi)間(jian)安(an)裝(zhuang)OBO地極保護器480。其特點是：正常工作狀態下，兩地相互無幹擾
；雷擊狀態下， 480迅速導通，兩地電壓均衡，消除反擊電壓；響應時間小，納秒級導通
；安裝方便，直接連接於兩接地彙流排之間。

3.通信樓雷擊電磁脈衝防護

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3*MC50- B+1*MCl25-B第一級電源防雷箱。在數字微波入線端第二級電源防雷器V20-C/I+NPE。由室外引入的微波收發饋線均安裝DS-N饋線防雷器。在電纜充氣設備電源入線端安裝第二級電源防雷器V20-C/I+NPE。在機房內安裝等電位連接排 4801

，機ji房fang內nei所suo有you設she備bei的de機ji殼ke及ji防fang雷lei器qi接jie地di線xian都dou連lian接jie至zhi等deng電dian位wei連lian接jie排pai上shang。所suo有you設she備bei的de機ji殼ke均jun可ke靠kao接jie地di，所suo有you接jie地di線xian共gong用yong一yi組zu接jie地di裝zhuang置zhi。接jie地di電dian阻zu為wei1歐姆以下。防雷器前端均串接20A動力型空氣開關。

五、應用效果

通過2002年對常營車站、孟樓車站鐵路站場應用該綜合防雷方案
，站場通信、信號設備雷電防護效果可靠，確保了站場設備運用安全、聯絡控製不中斷。特別是2003年華東地區雷雨多發，暴雨聯連，未對鐵路站場設備造成任何損壞。實現了安全可靠
、技術先進、經濟合理的原則，達到了防禦或減輕雷電災害、提高防雷安全度的目的，鐵路安全運輸生產上了一個新台階。