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1、铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护,主讲：杨阿龙 四川广元,目 录,一、 铁路信号设备专用防雷保安器（SPD）的要求及设置 1.1 一般要求 1.2 电源防雷保安器 1.3 信号传输线防雷保安器 二、改善机房电磁环境 2.1 既有机房建筑物直击雷防护和屏蔽 2.2 新建机房建筑物直击雷防护和屏蔽 2.3 室外信号设备直击雷防护和屏蔽 2.4 接地系统 2.5 接地汇集线及等电位连接,目 录,三、施工与工艺 3.1一般要求 3.2线缆引入和布放 3.3防雷保安器安装 四、工程验收,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD）的要求与设置,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD）的要求与设置,1.1 一般要求
2、 1.1.1 铁路信号设备防雷保安器应纳入产品强制认证管理，技术指标和应用要求必须符合相关检测标准，所用防雷保安器须获得产品强制认证证书。 1.1.2 按照分区、分级、分设备防护和纵向、横向或纵横向防护的需要合理选用防雷保安器。 1.1.3 当防雷保安器处于劣化或损坏状态时，须立即自动脱离电路且不得影响设备正常工作。 （1）防雷保安器并联应用时，在任何情况下不得成为短路状态；串联应用时，在任何情况下不得成为开路状态。 （2）防雷保安器对地有连接的，除了放电状态，其他时间不得构成导通状态；否则必须辅以接地检测报警装置。 1.1.4 用于电源电路的防雷保安器，应单独设置；必须具有阻断续流的性能；安
3、装在分线盘（柜）处、电源防雷箱内及工作电压在110V以上的防雷保安器应有劣化指示。,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD）的要求与设置,1.1.5 凡属于独立防雷电路上的防雷保安器，应统一编号管理，并具有例行检测记录；其安装应便于日常维护检测。1.1.6 并联应用的防雷保安器应能实现热插拔，信号传输线的防雷保安器应实现即插即用。1.1.7 按照分区分级的原则，信号传输线的防雷保安器应集中设置在分线盘处。新建或大修车站（场）应采用防雷型分线柜；既有车站应在分线盘处设防雷保安器，并尽可能采用防雷型分线柜。1.1.8 被保护设备本身已加装防雷保安器，且其抗扰度已达到TB/T 3074-2003第九章规
4、定的试验等级为4级或X级的，可不设置防雷保安器。,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD） 的要求与设置,1.2 电源防雷保安器1.2.1 信号电源应采用三级防雷措施，第一级信号电源引入处（建筑物配电盘处或信号电源防雷箱处）；第级设在电源屏电源引入侧；第级设在微电子设备（指计算机终端电源稳压器或UPS电源前）。1.2.2 第级电源防雷应有故障声光报警、雷电计数和状态显示（三相电源每一相线均应有状态显示）等功能。1.2.3 电源防雷应采用信号电源防雷箱方式，信号防雷箱设置地点应符合防火要求。1.2.4 信号设备机房的电源应采用TN-S系统。三相电源供电的机房，应采用L（相线）L、LPE（保护地线）和
5、N（中性线）PE全模防护的并联三相电源防雷箱；单相电源供电的机房，应采用LN、LPE和NPE的单相电源防雷箱。,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD） 的要求与设置,第级防雷配电箱电源防雷,第级电源屏电源防雷,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD） 的要求与设置,第级设在微电子设备防雷,防雷保安器(SPD）,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD） 的要求与设置,防雷配电箱,防雷分线柜,一、铁路信号设备防雷保安器（SPD） 的要求与设置,信号设备机房的电源防雷保安器冲击通流容量和限制电压表,二、改善机房电磁环境,二、改善机房电磁环境,2.1 既有机房建筑物直击雷防护和屏蔽2.1.1 为抗御直击雷和降低
6、雷电电磁干扰，信号机房的建筑物应采用法拉第笼进行电磁屏蔽。（1）法拉第笼由屋顶避雷网、避雷带和引下线、机房屏蔽和接地系统构成。（2）避雷网由不大于3m3m的方形网格构成，每隔3m与避雷带焊接连通。网格由40mm4mm的热镀锌扁钢交叉焊接构成。 （3）避雷带应采用不小于8mm热镀锌圆钢沿屋顶周边设置一圈，距墙体高度0.15m，并用热镀锌圆钢均匀设置避雷带支撑柱，支撑柱间距不大于1m。（4）引下线是避雷带与接地装置的连接线，沿机房建筑物外墙均匀垂直敷设4-6根，安装应平直，并与其它电气线路距离大于1m。引下线的固定卡钉布置应均匀牢固，间距宜小于2m。引下线宜采用40mm4mm热镀锌扁钢或不小于8m
7、m热镀锌圆钢，上端与避雷带焊接连通，焊接处不得出现急弯（弯角不小于R90），下端与地网焊接。（5）引下线与分线盘（柜）间距应不小于5m。,二、改善机房电磁环境,2.1.2 信号机房建筑物屋顶不允许设置避雷针。 2.1.3 为节省投资和合理利用资源，法拉第笼也可利用建筑物的钢筋混凝土结构或框架结构建筑物，实现引下线和大空间屏蔽网的作用。引下线利用建筑物内主钢筋时，主钢筋应与接地装置（地网）、避雷带焊接。 2.1.4 安装电子设备的机房宜进行更完善的室内法拉第笼屏蔽。 （1）其屏蔽层应选用铁板或铝板等电磁屏蔽材料，板材厚度应不小于0.6mm。 （2） 门窗屏蔽应采用截面积不小于3mm2、网孔小于8
8、0mm80mm的铝合金网，并用不小于16mm2的软铜线与地网或屏蔽层可靠连接。 （3）金属板间每间隔500mm必须焊接或用不小于2mm2的软铜线可靠连接。 （4）屏蔽层必须在引下线与地网连接处用不小于25 mm2的软铜线可靠连接（可多处连接）。 （5）机房已经预留钢筋接地端子板的，屏蔽层还应与钢筋接地端子板栓接。（6）机房地面宜采用防静电地板；其金属支架间应互相可靠连接，或在金属支架底部采用0.1mm20 mm铜箔带构成与支架一致的网格，铜箔带交叉处用锡焊接。,二、改善机房电磁环境,（7）互相连接的金属支架或网格铜箔带应采用10 mm2的铜带（扁平铜网编织带）应与地网或屏蔽层连接，至少4处，铜
9、带一端加线鼻后与地网或屏蔽层栓接，另一端用锡焊接。,避雷网是用于拦截屋顶中部直击雷，俗称接闪装置。由不大于3m3m的方形网格构成，每隔3m与避雷带焊接连通。网格由40mm4mm的热镀锌扁钢交叉焊接构成。屋面上的所有金属物件应就近与避雷带或避雷网焊接，焊点不少于3个,二、改善机房电磁环境,避雷带是用于拦截屋顶四周及房屋棱角直击雷，俗称接闪装置。 围绕屋面周边成闭环设置，距屋面或女儿墙顶面高度150mm，采用的支撑柱设置间距不大于1m。,二、改善机房电磁环境,室内法拉第笼施工,二、改善机房电磁环境,2.2 新建机房建筑物直击雷防护和屏蔽2.2.1 机房在选址上除考虑生产需要、生活方便外，还应选在土
10、壤电阻率低、腐蚀性小、距变（配）电所大于200m的位置。2.2.2 房屋结构应采用钢筋混凝土框架结构。在混凝土框架内应设置不小于12mm的圆钢为主筋（加强钢筋），主筋间用相同规格的圆钢相互焊接成不大于5m5m的网格，并保证电气连接的连续性。主筋上端必须与避雷带焊接，下端必须就近与基础接地网焊接。2.2.3建筑物施工时，应在机房四周室内、室外距地面0.3m处预留与混凝土框架内主筋连接的接地端子板各4块。室外接地端子板应与环形接地装置栓接，室内接地端子板应与机房屏蔽层或与防静电地板下的金属支架（或支架下的铜箔带）栓接。2.2.4 机房直击雷防护和屏蔽应符合2.1.1、2.1.2、2.1.4条要求。
11、2.2.5 安装电子设备的机房可在墙体内用钢筋网设置屏蔽层。钢筋网应采用不小于8mm的圆钢焊接成不大于600mm600mm网格，并与主筋焊接连通，窗户设有防盗网的还应与防盗网钢筋焊接。门窗屏蔽及采用金属板的机房屏蔽应符合2.1.4条要求。,二、改善机房电磁环境,2.3 室外信号设备直击雷防护和屏蔽2.3.1 室外电子设备集中的区域，可在距电子设备和机房建筑物30m以外的地点安装多支独立避雷针。2.3.2 包含信号设备的箱、盒、柜等壳体应具有良好的电气贯通和电磁屏蔽性能，壳体内应设专用接地端子（板）。室外信号设备的金属箱、盒壳体必须接地。进出金属箱、盒的电源线、信号线宜采用屏蔽电缆或非屏蔽电缆穿
12、钢管埋地敷设，屏蔽电缆的金属屏蔽层或钢管应接地。2.3.3 严禁用钢轨代替地线。2.3.4 高柱信号机点灯线缆应采用屏蔽线缆。,二、改善机房电磁环境,2.4 接地系统2.4.1 一般要求（1）信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线。信号设备的机架（柜）、控制台、箱盒、信号机梯子等应设安全地线，交流电力牵引区段的电缆金属护套应设屏蔽地线，防雷保安器应设防雷地线，安装防静电地板的机房应设防静电地线，微电子设备需要时可设置逻辑地线 。上述地线均由共用接地系统的地网引出（共地不同线原则）。（2）室内信号设备的接地装置应构成网状（地网）。（3）接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。2.4.2 地网（
13、1）地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢筋构成的接地体相互连接构成。（2）新建建筑物混凝土基础的钢筋必须焊接成基础接地网，网格宽度不大于3m；既有建筑物为钢筋混凝土基础的，可利用混凝土基础钢筋作为基础接地网。（3）环形接地装置一般由水平接地体和垂直接地体组成，应环绕建筑物,二、改善机房电磁环境,外墙闭合成环，受条件限制时可不环周敷设，但应尽可能沿建筑物周围设置，以便与地网连接的各种引线就近连接。水平接地体距建筑物外墙间距不小于1m，埋深不小于0.7 m。水平接地体可采用以下材料：a 40mm4mm热镀锌扁钢；b 镀层厚度大于250m、直径大于14 mm的镀铜圆钢；c 不小于50mm
14、2铜带或缠绕的电缆；（4）在避雷带引下线处应设垂直接地体，垂直接地体必须与水平接地体可靠焊接。接地电阻不满足要求时，可增设垂直接地体，其间距不宜小于其长度的2倍并均匀布置。（5）接地体应设置永久性明显标志。（6）环形接地装置必须与建筑物四角的主筋焊接，并应在地下每隔510m就近与建筑物基础接地网钢筋焊接一次。,二、改善机房电磁环境,（7）垂直接地体可采用石墨电极、铜包钢、铜材、热镀锌钢材（钢管、圆钢、角钢、扁钢）或其它新型接地材料，电力牵引区段宜采用石墨接地体。a采用热镀锌钢管时，钢管壁厚不小于3.5mm；b采用热镀锌角钢，角钢不小于50mm50mm5mm；c采用热镀锌扁钢时，扁钢不小于40m
15、m4mm；d采用热镀锌圆钢时，圆钢直径不小于8mm。（8）接地电阻难以达到要求时，可采取深埋接地体、设置外延接地体、换土、在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术、新材料等措施。（9）接地体难以避开污水排放和土壤腐蚀性强的地点时，垂直接地体应采用石墨接地体。水平接地体应选用耐腐蚀性材料，采用热镀锌扁钢时，镀层不宜小于60m。2.4.3 对既有建筑物进行地网改造时，应了解建筑物结构、原有防直击雷装置、原有接地和接地体的分布等。,二、改善机房电磁环境,既有信号楼地网设置示意图,二、改善机房电磁环境,3 新建信号楼地网示意图,信号楼信号设备接地示意图,二、改善机房电磁环境,2.4.4 贯通
16、地线（1）电气化区段、繁忙干线、铁路枢纽、编组场、强雷区和埋设地线困难地区及微电子设备集中的区段，应设置贯通地线。（2）贯通地线应采用截面积不小于35mm2铜线、耐腐蚀并符合环保要求。与信号电缆同沟埋设于电缆（槽）下方土壤中，距电缆（槽）底部不少于300 mm。（3）隧道、桥梁应两侧敷设；与桥梁墩台接地装置的接地连接线应设置成无维修方式。（4）上下行线路分线时，应分别敷设。（5）引接线（贯通地线与设备接地端子的连接线）采用25 mm2的多股裸铜缆焊接或压接，焊接时焊接长度不小于100mm，并套150mm长热熔热缩带防护。（6）贯通地线任一点的接地电阻不得大于1。（7）贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50mm2裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次。（8）设置贯通地线的区段，铁路沿线及站内的各种室外信号设备的各种地线均应就近与贯通地线连接。,二、改善机房电磁环境,2.4.5 未设贯通地线的区段，室外信号设备可采用分散接地的方式，接地电阻值参照表3确定。,
