鐵路通信系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)探討

摘要: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)。

關(guān)鍵詞:鐵路通信;雷電;防護(hù)設(shè)計(jì)

1 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、操作過(guò)電壓三種。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)。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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)外線路可能遭受到直擊雷后，線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、信號(hào)線、數(shù)據(jù)線上產(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。

1.4 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。

1.5 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、引下線和統(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)行可靠有效的多級(jí)綜合防護(hù)。

2 信號(hào)系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 天饋系統(tǒng)防雷

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 :根據(jù)GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4.3條的要求，天饋線路的防雷與接地應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)架空天線必須置于直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ0B)內(nèi)。(2)天饋線路浪涌保護(hù)器的選擇，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作頻率、平均輸出功率、連接器形式及特性阻抗等參數(shù)，選用插入損耗及電壓駐波比小適配的天饋線路浪涌保護(hù)器。(3)天饋線路浪涌保護(hù)器，宜安裝在收/發(fā)通信設(shè)備的射頻出、入端口處。(4)具有多副天線的天饋傳輸系統(tǒng)，每副天線應(yīng)安裝適配的天饋浪涌保護(hù)器。當(dāng)天饋傳輸系統(tǒng)采用波導(dǎo)管傳輸時(shí)，波導(dǎo)管的金屬外壁應(yīng)與天線架、波導(dǎo)管支撐架及天線反射器作電氣連通。并宜在中頻信號(hào)輸入端口處安裝適配的中頻信號(hào)線路浪涌保護(hù)器，接地端應(yīng)就近接地。

設(shè)計(jì)依據(jù) :根據(jù)GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第五章:防雷設(shè)計(jì);GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章:防雷擊電磁脈沖;第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第五部分:SPD 的選擇;第5.3條:信號(hào)線用SPD;第5.5條:計(jì)算機(jī)、控制終端、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的要求，參照IEC 61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》 第3部分《在電信系統(tǒng)中SPD的應(yīng)用》和IEC 61644-1 1997《通信系統(tǒng)用SPD》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于通信線路的防護(hù)，需對(duì)設(shè)備進(jìn)線纜線使用8/20μs波形、通流容量3KA的信號(hào)電涌保護(hù)器將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到設(shè)備允許值。

實(shí)施方法: 在距離天線3.5米的距離安裝足夠高的避雷針對(duì)天線進(jìn)行直擊雷保護(hù)。避雷針的金屬桿應(yīng)與天線金屬支架焊接。

根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作頻率、平均輸出功率、連接器形式及特性阻抗等參數(shù)，在數(shù)字微波通信、站場(chǎng)廣播機(jī)、無(wú)線列調(diào)通信等系統(tǒng)的天饋線路，選用符合參數(shù)要求的DGA AG系列天饋電涌保護(hù)器，安裝于收/發(fā)通信設(shè)備的射頻出、入端口處。對(duì)采用波導(dǎo)管傳輸?shù)奶祓佅到y(tǒng)，波導(dǎo)管的金屬外壁應(yīng)與天線架、波導(dǎo)管支撐架及天線反射器作電氣連通。并在中頻信號(hào)輸入端口處安裝適配的中頻信號(hào)線路浪涌保護(hù)器，其接地端應(yīng)就近接地。

2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防護(hù)

設(shè)計(jì)依據(jù) :根據(jù)GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第五章:防雷設(shè)計(jì);GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章:防雷擊電磁脈沖;第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第五部分:SPD 的選擇;第5.3條:信號(hào)線用SPD;第5.5條:計(jì)算機(jī)、控制終端、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的要求，參照IEC 61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》 第3部分《在電信系統(tǒng)中SPD的應(yīng)用》和IEC 61644-1 1997《通信系統(tǒng)用SPD》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于通信線路的防護(hù)，需對(duì)設(shè)備進(jìn)線纜線使用8/20μs波形、通流容量3KA的信號(hào)電涌保護(hù)器將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到設(shè)備允許值。

實(shí)施方法 :在以太網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通訊線路由器前及網(wǎng)控器的PSTN外線接入網(wǎng)網(wǎng)線上各安裝一套 DPA M CAT6 RJ45S 48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信線電涌保護(hù)器，用于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信線路的防雷保護(hù)。

在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通訊系統(tǒng)進(jìn)線端分別安裝一套DPA M CAT6 RJ45S 48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信線電涌保護(hù)器，用于各設(shè)備網(wǎng)卡及通信線路的防雷保護(hù)。對(duì)電話接入的幀中繼線路采用一套DPA M CLE RJ45B 48電話通信線電涌保護(hù)器，用于幀中繼通信線路的防雷保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)間傳輸使用的光纖無(wú)須進(jìn)行防護(hù)，但是光纜的金屬加強(qiáng)筋需要做接地。

2.3 電話通信系統(tǒng)的防護(hù)

設(shè)計(jì)依據(jù):根據(jù)GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第五章:防雷設(shè)計(jì);GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章:防雷擊電磁脈沖;第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第五部分:SPD 的選擇;第5.3條:信號(hào)線用SPD;第5.5條:計(jì)算機(jī)、控制終端、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的要求，參照IEC 61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》 第3部分《在電信系統(tǒng)中SPD的應(yīng)用》和IEC 61644-1 1997《通信系統(tǒng)用SPD》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于通信線路的防護(hù)，需對(duì)設(shè)備進(jìn)線纜線使用8/20μs波形、通流容量3KA的信號(hào)電涌保護(hù)器將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到設(shè)備允許值。

實(shí)施方法 :在有線話音通信系統(tǒng)，與程控交換機(jī)連接的線路有電話外線上各安裝一套DPA M CLE RJ45B 48電話通信線電涌保護(hù)器，用于電話通信線路的防雷保護(hù)。

在重要會(huì)議室內(nèi)外線、重要管理人辦公室內(nèi)外線、重要實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)辦公室內(nèi)外線及區(qū)域值班室內(nèi)線電話通訊線上各安裝一套DPA M CLE RJ45B 48電話通信線電涌保護(hù)器，用于電話通信線路的防雷保護(hù)。

2.4 站場(chǎng)通信系統(tǒng)的防護(hù)

設(shè)計(jì)依據(jù) :根據(jù)GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第五章:防雷設(shè)計(jì);GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章:防雷擊電磁脈沖;第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第五部分:SPD 的選擇;第5.3條:信號(hào)線用SPD;第5.5條:計(jì)算機(jī)、控制終端、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的要求，參照IEC 61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》 第3部分《在電信系統(tǒng)中SPD的應(yīng)用》和IEC 61644-1 1997《通信系統(tǒng)用SPD》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于通信線路的防護(hù)，需對(duì)設(shè)備進(jìn)線纜線使用8/20μs波形、通流容量3KA的信號(hào)電涌保護(hù)器將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到設(shè)備允許值。

實(shí)施方法 :在無(wú)線通信系統(tǒng)，與站場(chǎng)電臺(tái)主機(jī)連接的天線進(jìn)線處安裝一套DGA AG饋線電涌保護(hù)器，其SPD的參數(shù)要與該系統(tǒng)的主機(jī)參數(shù)匹配，用于站場(chǎng)電臺(tái)的防雷保護(hù)。

在站場(chǎng)無(wú)線通信室的電源供電部分做到三級(jí)保護(hù)，在通信柜里串聯(lián)安裝 DR M 2P 255，其殘壓在1250V下(8/20uS);精細(xì)保護(hù)通信設(shè)備。