综合防雷技术体系介绍及案例分析

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1、,广州铁路（集团）公司 陈建译 Guangzhou Railway (Group) Corporation Chen Jianyi 2014.8,综合防雷技术体系介绍与案例分析,目 录,一、铁路防雷技术标准规范体系简介 二、综合防雷关键技术介绍 三、高铁防雷关键工艺介绍 四、容易混淆的几个问题 五、典型雷害故障案例分析,铁路系统对雷电防护研究及应用工作十分重视并取得了丰硕的成果。早在1973年铁道部就筹建了防雷中心实验室并成立防雷小组，开展试验研究工作，专门负责规划全路的信号防雷工作，建立健全铁路的防雷体系，先后制定了一系列防雷行业标准，涵盖防雷元器件、产品、技术条件、测试和检验方法、防雷工程

2、设计及施工、综合接地。未来还将结合我国高速铁路的实际情况，逐步规范和完善。,一、铁路防雷技术标准规范体系简介,4,1.铁路信号防雷标准规范,分散式铁路信号防雷所执行的标准TB/T2310-92、 TB/T2311-92、TB/T2312-92、TB/T2313-92、 TB/T2653-1995 防雷元器件、防雷变压器等产品标准TB/T2310-92、 TB/T2311-92、TB/T2312-92、 TB/T2653-1995 部分铁路信号器材的雷电冲击试验标准TB/T2313-92 新型铁路信号综合防雷所执行的防雷标准TB/T 2311-2008、TB/T 3073-2003、TB/T 3

3、074-2003为,国家标准 GB 50057-94建筑物防雷设计规范（2000年版） GB 50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB 50174-93电子计算机机房设计规范 GB 50169-92电器装置安装工程接地装置施工及验收规范 GB 348383电子设备雷击试验导则 IEC国际标准 IEC 62305-1 雷电防护第1部分：总则 IEC 62305-2 雷电防护第2部分：风险管理 IEC 62305-3 雷电防护第3部分：建筑物的实体损害和生命危险 IEC 62305-4 雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统 IEC 62305-5 雷电防护第5部分：公共设施,简

4、介一：TB/T 2311-2008 铁路电子设备用防雷保安器,该标准规定了铁路电子设备用防雷保安器的定义、分类、技术要求、试验方法、标志、运输和存储，适用于含有电子及微电子器件的铁道通信设备、信号设备、计算机信息系统设备为防止雷电电磁脉冲感应过电压损坏的防雷保安器的制造、维修和检验。铁道行业其它电子设备及含电气装置的信号设备的防雷保安器可参照使用。,本标准采用的三种冲击波形,标准主要包括以下10个方面的内容： （1）适用范围； （2）引用标准： （3）概念术语的定义； （4）防雷器的分类：电源防雷器、通道防雷器； （5）防雷器的分级：根据其标称放电电流和限制电压大小进行分类，以适应不同的保护要

5、求；,标准主要包括以下10个方面的内容： （6）技术要求：电气要求、机械要求、环境要求、安全要求、外观要求等； （7）电气特性测试方法； （8）环境条件测试方法； （9）检验规则； （10）标志、包装、运输和储存。,简介二：TB/T 3073-2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值,该标准规定了在铁路环境可能遭受电磁干扰的设备的抗扰度和发射试验要求。这些要求从本质上代表了电磁抗扰度要求，因而选择这些实验以保证安装在铁路环境的装置具有足够的抗扰度等级。在特殊的情况下，电磁干扰的等级可能会超过该标准中规定的等级，如处于特殊的位置、或手持式发射器在距离很近的地方使用，此时，须采用特殊抑制措

6、施。,机箱、输入输出、电源三种端口的抗扰度试验,简介二：TB/T 3073-2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值,标准的主要内容： （1）使用范围； （2）规范性引用文件； （3）术语和定义； （4）发射试验和限值； （5）抗扰度试验； （6）附录A：牵引电流传导性干扰试验； （7）附表： 表1 电源端口的传导发射要求； 表2 机箱端口的辐射发射要求 表3 机箱端口的抗扰度试验 表4 输入输出抗扰度试验 表5 电源端口抗扰度试验 表6 地线端口的抗扰度试验,简介三：TB/T 3074-2003铁道信号设备雷电电磁脉冲 防护技术条件,该标准规定了铁路信号电子设备对雷电电磁脉冲诱发的过

7、电压和过电流安全防护的基本原则和防护技术要求，不考虑铁路信设备所处场地建筑物对直接雷击的防护。,标准的主要内容： （1）适用范 围 （2）规范性引用文件 （3） 术语和定义 （4） 雷电电磁脉冲侵人信号设备的途径 （5） 雷电电磁脉冲安全防护原则 （6） 雷电电磁脉冲防护区的划分 （7） 信号设备雷电电磁环境的改善 （8）防雷保安器的设置 （9）信号设备雷电电磁脉冲防护水平的测试 （10） 接地要求及技术参数 （11）附录： 附录A 雷电防护区的划分和做符合要求的等电位连接的图示 附录B 有关电线电缆敷设的要求,2.铁路信号防雷管理法规,铁运【2008】142号 铁路信号维护规则 铁运2006

8、26号 关于印发铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见的通知 铁建设【2007】39号 铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定 运基信号【2008】362号关于对铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护进行补充规定的通知 运基信号【2007】535号 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计 铁集成【2006】220号 关于印发的通知 运基信号【2009】235号 关于印发的通知 通号【2008】9201号 铁路车站信号设备防雷、电磁兼容及接地通用参考图 通号【2009】9301号 铁路综合接地系统通用参考图 铁运【2001】144号 关于印发的通知 通通【2013】8401号铁路通信设

9、备接地通用图 铁建设【2012】29号 关于印发的通知 铁电务【1987】577号 铁路信号设备雷电防护办法,简介一：铁运200626号 关于印发铁路信号设备雷电及电磁兼容综 合防护实施指导意见的通知 、随着计算机等电子设备的不断运用和铁路运输日趋繁忙，加强信号设备的防雷工作迫在眉睫。铁道部运输局组织专家起草了关于印发的通知。指导意见吸取了我国铁路信号防雷工作多年的经验，并借鉴了国外铁路信号设备的防雷方法，具有很强的指导性和可操作性。 2、指导意见规定了铁路信号设备雷电防护应采取综合防护方法，主要为三个方面： 改善电磁兼容环境，包含屏蔽、等电位设置以及合理布线； 分区分级设置防雷保安器； 良好

10、接地。 、指导意见从铁路信号设备防雷保安器（）的要求和设置、改善机房电磁环境、施工与工艺、工程验收、维护、管理等方面对铁路信号防雷工作进行了全面的规范指导。,简介二：铁建设【2007】39号 铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定 、为统一铁路防雷、电磁兼容及接地工程设计、施工和施工质量验收技术标准，使工程设计、施工符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求，制定本暂行规定。 、本暂行规定适用于铁路防雷、电磁兼容及接地工程的设计、施工及施工质量验收。解决了铁路建设“四电”共地、综合接地问题。 3、规定共分7章，主要内容包括：总则、术语、基本要求、防雷设计、接地及电磁兼容设计、工程施工、施工质量验

11、收标准等，另有1个附录。,简介三：铁集成【2006】220号 关于印发的通知 该办法与通号【2009】9301号 铁路综合接地系统通用参考图一起为客运专线综合接地设计和施工提供了一整套标准和方案。,综合接地系统构成示意图,简介四：运基信号【2007】535号 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计 ,该文件包括铁路信号综合防雷的设计依据、设计原则、设计内容、设计说明以及设计示例图五个部分。 其中规定铁路信号防雷设计应遵循原则： （1）铁路信号防雷分区保护原则； （2）铁路信号防雷分级保护原则； （3）浪涌保护器设置选择要求及浪涌保护器设置应满足铁路信号“故障-安全”原则； （4）电源防雷箱

12、及电源防雷浪涌保护器技术要求； （5）铁路信号设备浪涌保护器应纳入产品强制认证管理； （6）综合地网的接地电阻标准等。,铁运【2001】144号 关于印发的通知 该指导意见吸取了我国铁路防雷工作多年来的经验，借鉴了国内公众通信、建筑物和电子信息系统防雷相关规范，结合近年铁路通信防雷实施情况，明确了铁路通信设备雷电综合防护原则、内外部防护的方法、浪涌保护器（SPD）的技术指标等。指导意见和通通20138401通用参考图一起，用于指导铁路通信防雷设计、施工和维护。,二、铁路防雷关键技术介绍,1.铁路综合防雷关键技术介绍,（1） “屏蔽” 用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，就是把闪

13、电的脉冲电磁场从空间入侵的通道阻隔起来，这需要考虑实际情况和依据经济原则来选择，确定屏蔽材料的厚度，各种屏蔽都必须有效的接地。 （2）“等电位连接” 又称为均衡连接，就是把各种金属物用粗的铜导线焊接起来，或把它们直接焊接起来，以保证各个分系统的电位相等。 完善的等电位连接可消除因“地电位骤然升高”而产生的反击现象，等电位概念是雷电防护最重要的理论基础。 （3）“瞬态等电位” 其做法是凡从室外来的导线（包括电力电源线、电话线、信号线或者这类电缆的金属外套等）都要并联（串联）一种暂态等电位连接装置接至地线，不仅是在入户处、在每个需要防雷保护的仪器入机壳处都要安装，它的作用是把循导线传入的过电压波通

14、过防雷器瞬态短路到地，这也是普遍意义的“防雷”。,（4）“传导” 这是防范“直接雷击”的措施，传导的作用是把雷电的巨大能量引导到大地耗散掉，不使它对防雷保护的对象产生破坏作用。 但是，引导闪电入地的引下线会产生巨大的电磁冲击波辐射，会产生感应电磁场，也可能损坏设备。所以，它必须与其它防雷措施联合起来，才能使被保护设备处于安全状态。 因此，信号楼顶不应设置有可能引雷的针式避雷装置，以免因尖端放电等原因过多招致直接雷击，从而形成对信号楼范围的严重的电磁干扰，引起雷电浪涌。 （5）“接地” 它是等电位连接、传导、瞬态等电位、屏蔽等防雷措施的基础，接地的妥当与否，直接影响到防护的效果，是防雷工程的难点

15、和重点。 （6）合理布线 （7）加装防雷器 以上措施构成一个有机联系的整体，全面实施才能达到效果，这也是雷电综合防护的基本理论框架。（屏蔽、接地、合理布线，加防雷器）,铁路信号综合防雷系统组成,机房网格型屏蔽,机房铁板型屏蔽,等电位基本原理,信号楼信号设备接地示意图,2.高铁综合接地系统,（1）铁路综合接地系统的概述,接地是通信信号、电力电气化等领域中不可缺少的重要技术。在通信信号领域接地主要着眼于克服干扰、保证设备工作可靠和安全；而在电力领域的接地主要注重保障人身安全。虽然二者在应用上有交大的差异，但在本质上是完全相同的技术。 在本世纪以前，我国铁路沿线设施的接地系统均参考前苏联模式，按不同

16、的专业分别设置设备工作地线、安全地线、雷电防护等装置，并且出于安全的考虑，各种地线之间需要相互隔离，造成了接地设施分散，制作工艺标准和接地要求不同，接地保护效果得不到整体提高的状况。,随着客运专线的建设，铁路电子设备增多和桥隧比例增大、列车速度的提高，因为钢轨的特殊性（作为牵引回流通道同时作为轨道电路中信号电流的传输通道），在外界条件变化的条件下：速度的提高带来机车钢轨电流大大增加；如果不采取措施防护结构混凝土内部的预应力钢筋、增加钢轨接地或设法降低漏泄阻抗，轻则伴随着远端短路或雷电发生影响导致高钢轨危险电压（可达max3000V），威胁可能接触到金属连通钢轨的车体的车站旅客和轨道旁维修人员的人身安全；重则烧毁预应力钢筋，破坏混凝土强度结构，并导致过高的钢轨电位损伤信号设备的绝缘，威胁行车安全。 因此需要采用新的接地方式来提高接地性能，满足各系统设备防雷、接地及等电位连接的要求