車站綜合防雷系統(tǒng)對人身安全的影響分析

史奮強

摘 要：雷電對電務(wù)設(shè)備的危害性極大，一旦發(fā)生雷擊，將嚴(yán)重威脅電務(wù)設(shè)備和維護人員的人身安全。本文通過細(xì)致分析車站綜合防雷系統(tǒng)設(shè)備對人身安全的影響，總結(jié)防范人身安全的措施，保證人身的絕對安全。

關(guān)鍵詞：雷電；防雷系統(tǒng)；人身安全；分析；措施

0 引言

為保證電務(wù)設(shè)備安全可靠運用，提高電務(wù)設(shè)備抗擊電磁干擾能力，防止或減少雷電的危害，原鐵道部相繼制定了信號、通信雷電實施指導(dǎo)意見。通過加裝車站綜合防雷系統(tǒng)，大大減少了雷害事故的發(fā)生，但綜合防雷系統(tǒng)本身對維護作業(yè)人員的人身安全構(gòu)成一定的威脅。太原電務(wù)段管內(nèi)車站大都是計算機聯(lián)鎖車站，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)抗擊雷電能力差，一旦發(fā)生設(shè)備雷擊損壞的情況，不但造成較大的經(jīng)濟損失，還嚴(yán)重威脅信號樓機房設(shè)備和維護人員的人身安全，目前該段管內(nèi)車站都加裝了綜合防雷系統(tǒng)。防雷分為外部防雷和內(nèi)部防雷。外部防雷就是防直擊雷，內(nèi)部防雷包括防雷電感應(yīng)、防反擊、防雷電波侵入和防生命危險。

1 對直擊雷的防護

車站綜合防雷系統(tǒng)的外部防雷措施是：①在車站信號樓樓頂設(shè)置避雷帶和避雷網(wǎng)；②在車站信號樓四周均勻布置4-6根引下線；③圍繞車站信號樓建立一個不大于1歐姆的綜合地網(wǎng)。

當(dāng)雷云電場在信號樓上方形成后，處于位置高處的避雷帶和避雷網(wǎng)感應(yīng)出異號電荷，隨著場強的增強，當(dāng)雷云中電荷密集處的電場強度達到空氣擊穿場強時，即在雷云——避雷網(wǎng)（帶）——引下線——環(huán)行地網(wǎng)之間形成一個雷電流泄放通道。雷云中大量雷電荷通過此通道向大地釋放“中和”，即形成強大雷電流注入大地。

由避雷網(wǎng)（帶）、引下線以及環(huán)行綜合地網(wǎng)構(gòu)成一個防直擊雷的保護區(qū)域，將直擊雷隔離在信號樓外，能夠確保樓內(nèi)人員、設(shè)備等不受到直擊雷的襲擊。

2 對跨步電壓的防護

在工程上，常將人跨一步的步長取為0.7m，并把這一距離兩端的電位差稱為跨步電壓?？绮诫妷旱拇笮≈苯雨P(guān)系到地面上行走人員的安全，是防雷與接地設(shè)計中必須要考慮的一個重要安全指標(biāo)。在土壤電阻率小的地方，接地體周圍的暫態(tài)電位分布曲線比較平滑，跨步電壓較小；而在土壤電阻率大的地方，電位分布曲線則比較陡峭，跨步電壓比較大。越靠近接地體的地方，跨步電壓越大，當(dāng)跨步電壓超過允許值時，就會造成人員傷亡。打雷時嚴(yán)禁作業(yè)人員在信號樓綜合地網(wǎng)附近停留走動。

跨步電壓的形成是雷電流在擴散過程中，在雷電流經(jīng)過的地面中有電位梯度。此時若有人站在此處，由于兩腿位置不同，會在人的步長間產(chǎn)生跨步電勢。車站綜合防雷系統(tǒng)能流過大電流的通路有引下線、電源防雷箱的地線和防雷柜內(nèi)SPD的地線。其中引下線是圍繞信號樓布置的，雷電流直接從引下線入地不會串入室內(nèi)。而電源防雷箱地線和防雷柜SPD的地線是通過50mm2帶絕緣護套的多股銅纜直接引入環(huán)行地網(wǎng)。與室內(nèi)地板是絕緣隔離的，因此，在室內(nèi)地板上是沒有雷電流泄放散流的，故而不會形成跨步電壓，保證人身安全。

3 對接觸電壓的防護

當(dāng)人觸摸與防雷裝置相連的金屬體時，從觸摸的最高點到人站立點之間存在著一個暫態(tài)電位差，使人體承受電壓，這一電位差稱為接觸電壓。

人體接觸有雷電流泄放的引下線時，會在人體上產(chǎn)生接觸電勢，人站在地面觸摸的位置越高，作用在人體上的接觸電勢越大。一般觸摸位置距地面的高度取1.8m。下圖是綜合防雷引下線泄流時電位分布及與反擊電壓關(guān)系示意圖。

[引下線泄流時電位分布及反擊電壓示意圖]

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的雷電流參量規(guī)定，信號樓為三類建筑物，分別取I=100kA，波頭時間T1=10υs，L=1.55Υh/m，則di/dt=10kA/υs，公式變?yōu)椋骸鱒=15.5h。按照接觸高度1.8m則接觸電壓為27.9kV。此值超過了允許的最大接觸電勢27kV。因此，在雷雨時應(yīng)禁止接觸引下線，引下線下部應(yīng)采用超過2m的絕緣管防護，引下線旁邊應(yīng)設(shè)置明顯的禁止觸摸標(biāo)志。

4 對高電壓反擊的防護

在建筑物遭受雷擊時，雷電流流過防雷裝置中各分支導(dǎo)體和接地體時，將會在分支導(dǎo)體的電感、電阻和接地電阻上產(chǎn)生壓降，使防雷裝置中各個部分的對地電位都有不同程度的升高。由于雷電流持續(xù)時間很短，這種電位升高現(xiàn)象所持續(xù)的時間也很短，所以稱為暫態(tài)電位升高。

由直接雷擊在建筑物防雷裝置中各個部位上產(chǎn)生的暫態(tài)電位升高現(xiàn)象，對于建筑物內(nèi)的設(shè)備與人員頗具危害性。暫態(tài)高電位能夠產(chǎn)生很大的暫態(tài)電位差，造成對設(shè)備的間接雷擊；它也能夠產(chǎn)生過大的跨步電壓和接觸電壓，對人身安全構(gòu)成威脅。

將各種金屬物用金屬導(dǎo)體連接，以保證等電位，消除電位差。等電位連接是防雷措施中極為關(guān)鍵的一項，可以消除因地電位驟然升高而產(chǎn)生的“反擊”。由于車站信號樓安裝了綜合防雷系統(tǒng)，機房內(nèi)各設(shè)備通過接地匯集線做了等電位連接，形成一個等電位連接網(wǎng)絡(luò)，各設(shè)備之間和人與設(shè)備之間形成均壓等電位，不存在電位差，故能確保人身安全。維護人員進入綜合防雷系統(tǒng)防護的機房， 嚴(yán)禁同時直接接觸墻體（含屏蔽層、金屬門窗、水暖管線等）與信號設(shè)備。需要接觸信號設(shè)備時，必須（特別是在雷擊正在發(fā)生時）采取穿絕緣膠鞋或在地面鋪墊絕緣膠等絕緣措施。

5 結(jié)束語

車站綜合防雷系統(tǒng)是關(guān)鍵的電務(wù)設(shè)備，是防止雷擊損壞設(shè)備的最有效途徑，同時也是強大雷電流泄流的通道。發(fā)生雷擊時也大大影響到電務(wù)、行車等作業(yè)人員的人身安全，一定要做好各種人身安全的防范措施，確保作業(yè)人員人身的絕對安全。

參考文獻：

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