最新通信信息系统综合防雷设计.docx

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最新通信信息系统综合防雷设计

1总则

1.1.1为防止和减少雷电对铁路通信设备造成的危害，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，确保人员安全和铁路通信系统的正常运行，制定本规定。

1.1.2本规定适用于新建铁路，即有线改造中的通信防雷设计级通信防雷系统改造。

新建、改建铁路通信系统，必须统筹设计铁路通信设备雷电综合防护。

对于隐蔽工程应严格执行监理和随工验收制度，确保工程质量。

1.1.3通信机房（楼、站、机械室，以下均统称通信机房）应采用外部防雷与内部防雷相结合，即直击雷防护、联合接地、等电位连接、线缆屏蔽与合理布设、安装浪涌保护器等。

1.1.4通信机房的雷电过电压保护设计，应根据当地雷电活动情况和通信机房性质，选择合理的保护措施，同时也应防止过度保护造成不必要的浪费。

1.1.5通信机房所在地雷暴日应根据当地气象部门提供的数据确定。

1.1.6通信机房接地应采用共用接地系统方式，即建筑物防雷系统的接地装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE）、防静电接地以及通信设备的工作接地、保护接地、防雷接地等连接在一起构成共用的接地系统。

当条件具备时应接入铁路综合接地系统。

1.1.7通信机房的通信电源系统，应采取适当、有效的雷电过电压分级保护措施。

1.1.8邻近信号机房的通信接地系统应充分利用信号机房既有的雷电综合防护装置（避雷网、避雷带、引下线以及接地网）。

1.1.9位于非通信机房（信号、信息、电力等机房）中的通信设备应与建筑物内其他系统公用接地装置，该共用接地装置的接地电阻值应符合设计规定。

1.1.10当通信机房与其他专业机房不共地时，两者之间的数字通信电缆（端口）应进行光电隔离。

2术语

2.1.1雷暴日（ThunderstormDay）

一天中可以听到一次以上的雷声则称为一个雷暴日。

2.1.2直击雷（DirectLightningFlash）

直接击在建筑物或防雷装置上的闪电。

2.1.3非直击雷（IndirectLightningFlash）

击在建筑物附近的大地，其他物体或与建筑物相连的引入设备的闪电。

2.1.4雷电过电压（LightningOvervoltage）

因特定的雷电放电，在系统中一定位置上出现的瞬态过电压。

2.1.5雷电感应（LightningInduction）

雷电放电的强大电磁场作用在邻近的导线或电子、电气设备系统内产生的静电过电压和过电流以及电磁感应过电压和过电流。

2.1.6雷电波入侵（LightningSurgeOnIncomingServices）

由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线入侵建筑物内，危及人身安全或损坏设备。

2.1.7综合接地系统（IntegratedEarthingSystem）

将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力供电系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏蔽等需接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统。

2.1.8共用接地系统（CommonEarthingSystem）

将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE）、设备工作地和保护地、屏蔽体接地、防静电接地等连接在一起的接地系统。

2.1.9贯通地线（RunthroughEarthCable）

沿铁路敷设的连接各种设备、设施的接地导体。

2.0.10接地装置（Earth-terminationSystem）

接地线和接地极的总和。

2.0.11自然接地体（NaturalEarthingelectrode）

具有兼作接地功能的但不是为此目的而专门设置的与大地有良好接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土中的非预应力钢筋、埋地金属管道和设施等的统称。

2.1.12电位连接（EquipotentialBonding）

设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气相接。

2.1.13号传输线（信号线）（SignalTransmissionLine）

指铁路通信系统、信号系统及各种电子信息系统的信息传输线。

2.1.14浪涌保护器（SurgeProtectiveDevices，SPD）

通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的装置，它至少含有一个非线性元件。

2.1.15开关型（间隙型）浪涌保护器（SwitchingtypeSPD）

无浪涌时呈高阻状态，对浪涌响应时突变为低阻的一种SPD。

常用器件有气体放电管、放电间隙等。

2.1.16限压型浪涌保护器（VoltagelimitingtypeSPD）

无浪涌时呈高阻状态，但随着浪涌的增大，其阻抗不断降低的SPD。

常用器件有氧化锌压敏电阻、瞬态抑制二极管等。

2.1.17两端口多级集成电源SPD（TwoPortIntegratedMultiSPD，IMP）

多级集成SPD将级联的SPD与串联阻抗在内部配合，组成新的两端口浪涌保护器。

可以保证传输到设备的能量被减小到最小。

2.1.18残压（Residualvoltage，Ures）

雷电电流通过SPD时，其端子间呈现的最大电压。

2.1.19电压保护水平（VoltageProtectionLevel，Up）

表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优选值的列表选择。

该值应大于限制电压的最高值。

2.1.20称放电电流（Nominaldischargecurrent，In）

流过SPD具有8/20μs波形的电流峰值，用于SPD的Ⅱ级试验以及Ⅰ级、Ⅱ级试验的SPD的预处理试验。

2.1.21最大放电电流（Maximumdischargecurrent,Imax）

流过SPD，具有8/20μs波形电流的峰值，其值按Ⅱ级动作负载试验的程序确定。

Imax大于In。

2.1.22最大持续工作电压（Maximumcontinuousoperatingvoltage，Uc）

可连续施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压值。

2.1.23过电流保护（Overcurrentprotection）

安装于SPD回路，作为电器装置一部分的过电流保护装置（如：

断路器或熔断器）。

3雷电防护区

3.1地区雷暴日等级划分

3.1.1地区雷暴日等级应根据年平均雷暴日数划分。

3.1.2地区雷暴日等级宜划分为少雷区、多雷区、高雷区，并符合下列规定：

1少雷区：

年平均雷暴日在20天及以下的地区；

2多雷区：

年平均雷暴日20大于天，不超过40天的地区；

3高雷区：

年平均雷暴日大于40天，不超过60天的地区；

4强雷区：

年平均雷暴日超过60天以上的地区。

3.1.3地区雷暴日数按国家公布的当地年平均雷暴日数为准，见附录D。

3.2雷电防护区划分

3.2.1雷电防护区的划分是将需要保护的控制雷电电磁脉冲环境的建筑物，从外部到内部划分为不同的雷电防护区（LPZ）。

3.2.2雷电防护区应划分为：

直击雷非防护区、直击雷防护区、第一防护区、第二防护区、后续防护区（图3.2.2），并符合下列规定：

1　直击雷非防护区（LPZ0A）：

电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属完全暴露的不设防区。

4       直击雷防护区（LPZ0B）：

电磁场没有衰减，各类物体很少遭受直接雷击，属充分暴露的直击雷防护区。

5       第一防护区（LPZ1）：

由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防护区（LPZ0B）减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。

6       第二防护区（LPZ2）：

进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。

7       后续防护区（LPZn）：

需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护第三度水平高的设备的后续防护区。

4雷电防护分级

4.1一般规定

4.1.1建筑物电子信息系统的雷电防护等级应按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。

4.1.2雷电防护等级应按下列文法之一划分：

1　按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级

2       按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级。

4.1.3对于特殊重要的建筑物，宜采用4.1.2条规定的两种文法进行雷电防护分级，并按其中较高防护等级确定。

4.2按雷击风险评估确定雷电防护等级

4.2.1按建筑物年预计雷击次数N1和建筑物入户设施年预计雷击次数N2确定N（次/年）值，N＝N1＋N2。

4.2.2建筑物电子信息系统系统设备，因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数NC可按下式计算：

NC＝5.8×10－1.5/C（次/年）。

4.2.3将N和NC进行比较，确定电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置：

1　当N＜NC时，可不安装雷电防护装置；

2当N＞NC时，应安装雷电防护装置。

4.2.4按防护装置拦截效率E的计算公式E＝1－NC/N确定其雷电防护等级：

1　当E＞0.98时定为A级

2　当0.90＜E≤0.98时定为B级

3　当0.80＜E≤0.90时定为C级

4　当E≤0.80时定为D级

4.3按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护分级

4.3.1建筑物电子信息系统宜按表4.3.1选择雷电防护等级。

雷电防护等级

电子信息系统

A级

1.大型计算机中心、大型通信枢纽、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽站等。

2.甲级安全防范系统，如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。

3.大型电子医疗设备、五星级宾馆。

B级

1.中型计算机中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场（馆）监控系统、证券中心

2.乙级安全防范系统，如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。

3.雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。

4.中型电子医疗设备。

5.四星级宾馆

C级

1.小型通信枢纽、电信局。

2.大中型有线电视系统。

3.三星级以下宾馆。

D级

除上述Ａ、Ｂ、Ｃ级以外一般用途的电子信息设备

4.3.2铁路供配电系统的电子信息系统的雷电防护等级应按防护装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。

划分时应考虑系统所处环境和重要性及使用性质两方面因素。

当按重要性及使用性质分级时。

宜按下列原则确定：

1A级特殊重要或大型远动调度中心等；

2B级远动调度中心等；

3C级微机控制保护的变配电所等；

4D级零星弱电监控设备。

5通信机房外部防护

5.1机房外部防护措施

5.1.1通信机房外部防护措施包括安装避雷网、避雷带、引下线（或利用建筑物内主钢筋）、设置地网以及通信铁塔的接地与防护。

5.2避雷网、避雷带的设置

5.2.1通信机房直接类防护采用避雷网、避雷带。

既有通信机房应采用在顶部明装避雷网、带，新建通信机房可按相关设计文件要求暗敷。

5.2.2明装避雷带网由不大于3m×3m的方形网格构成，并将各端点与避雷带焊接连通。

网格由不小于40mm×4mm的热镀锌扁钢交叉焊接构成，热镀锌钢材的镀层厚度为20-60μm。

焊接部位必须进行防腐处理。

明装避雷网须采用有效措施，防止损坏屋顶防水层并避免避雷网浸泡在水中。

5.2.3避雷带采用不小于Ф8mm热镀锌圆钢沿屋顶周边设置一圈，避雷带转角处应为圆弧形，弯曲半径不小于90mm。

距墙体高度0.15m，并用相同规格的热镀锌圆钢均匀设置避雷带支撑柱，支撑柱间距不大于1m。

5.3引下线的设置

5.3.1引下线是避雷带与接地装置的连接线，是雷电流泄放入大地的通道。

5.3.2既有机房建筑物

5.3.2.1引下线应沿机房建筑物外墙均匀垂直敷设，数量不小于4根，宜保证每个外屋角设置一根，间距应不大于18m，安装应平直，并与其他电气线路距离大于1m。

引下线的固定卡钉布置应均匀牢固，间距宜小于2m。

5.3.2.2引下线应采用不小于40mm×4mm热镀锌扁钢，或不小于Ф8mm的热镀锌圆钢，上端与避雷带焊接连通，下端与地网焊接，焊接处的弯曲半径不小于90mm，焊接部位必须进行防腐处理。

5.3.2.3建筑物外的引下线敷设在人员可停留或经过的地点时，应采用下列一种或多种方法防止接触电压和旁侧闪络电压对人员造成伤害：

（1）外露引下线在高2.7m以下部分穿不小于3mm厚的交联聚乙烯管，该管应能耐受100KV冲击电压（1.2/50μs波形）。

（2）应设立阻止人员进入的护栏或警示牌。

护栏与引下线水平距离不应小于3m。

5.3.2.4当既有建筑物为钢筋混凝土结构或框架结构时，可利用建筑物内主钢筋作为引下线，此时引下线应与接地装置、避雷带焊接，并进行防腐处理。

5.3.3新建机房建筑物

5.3.3.1新建机房建筑物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Ф12mm的圆钢为主钢筋，主筋间用相同规格的圆钢相互焊接成不大于5m×5m的网格，并保证电气连接的连续性。

主筋作为自然引下线，上端必须与避雷带焊接，下端必须就近与基础接地网焊接。

5.3.3.2新建通信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Ф8mm的圆钢焊接成不大于600mm×600mm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。

5.4通信机房地网的设置

5.4.1通信机房地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、建筑物基础钢筋构成的接地体相互连接构成。

5.4.2新建建筑物混领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，此时应保证接地电阻值符合规定。

5.4.3新建建筑物的环形接地装置必须与建筑物四脚的主筋焊接，并应在地下每隔5-10m就近与建筑物基础接地网钢筋焊接一次。

5.4.4既有砖混结构建筑物应在其四周环形接地装置。

环形接地装置一般由水平接地体和垂直接地体组成，应沿建筑物散水外，环绕建筑物外墙闭合成环，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，以便与帝王连接的各种引线就近连接。

5.4.5水平接地体与建筑物外墙的间距不小于1m，埋深不小于0.7m，在寒冷地区，接地体应埋设在冻土层以下。

5.4.6水平接地体可采用以下材料：

（1）镀层厚度大于20~60μm的40mm×4mm热镀锌扁钢；

（2）镀层厚度大于250μm、直径大于14mm的镀铜圆钢；

（3）不小于50mm2铜带或缠绕的电缆；

（4）与贯通地线材质相同。

5.4.7避雷带引下线与水平接地体的连接点处应设垂直接地体，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，其间距宜为垂直接地体长度的2倍，并均匀布置。

5.4.8垂直接地体可采用石墨电极、铜铸钢、铜材、热镀锌钢材（钢管、角钢、圆钢、扁钢）或离子接地体等新型接地装置，电力牵引区段宜采用石墨接地体。

（1）采用热镀锌钢管时，钢管壁厚度不小于3.5mm，长度宜为2.5m；

（2）采用热镀锌角钢时，角钢不小于50mm×50mm×5mm，长度宜为2.5m。

5.4.9在接地装置拐角及尽头处的地面上设置永久性走向标志。

5.4.10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。

5.4.11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60μm。

5.4.12对既有建筑进行地网改造时，应了解建筑物结构、原有防直击雷装置、原有接地网和接地体的分布等。

5.4.13接地电阻值要求

5.4.13.1通信机房所在建筑物的地网接地电阻值应不大于1Ω。

5.4.13.2接入综合接地系统或贯通地线条件的通信机房，接地电阻应不大于1Ω。

5.4.13.3不具备接入综合接地系统或贯通地线条件的基站、区间中继设备和漏泄同轴电缆的接地电阻值应不大于4Ω。

5.4.13.4与机房地网相连的铁塔接地电阻应不大于1Ω；不与机房地网连接的铁塔、电杆单独设置防雷接地体时，接地电阻应不大于10Ω。

5.4.14通信地网与贯通地线的连接

5.4.14.1各类通信机房、区间的通信电缆、铁塔等设施，当其距离贯通地线在20m以内时，宜就近与贯通地线引接线等电位连接，接入铁路综合接地系统中。

当距离大于20m时，可不与贯通地线连接。

5.4.14.2贯通地线在通信机房建筑物一侧每隔2-3m用50mm2的裸铜线与环形接地装置连接，两侧各连接两次。

5.4.14.3贯通地线与设备接地端子的连接线应采用25mm2的裸铜线焊接或压接，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。

5.4.15通信基站专用电力变压器设置在通信机房外，且距通信机房地网边缘30m以内时，应用不小于1根的水平接地体将电力变压器的地网与通信机房地网焊接连通。

距地网边缘大于30m时，可不与地网连通。

5.5通信铁塔的接地与防护

5.5.1铁塔地网

5.5.1.1铁塔地网应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢，将铁塔四个塔脚地基内的金属构件焊接连通，铁塔地网的网格尺寸应不大于3m×3m。

5.5.1.2铁塔地网与机房地网边缘距离大于15m时，铁塔地网与机房地网宜相互独立，分开设置。

5.5.1.3铁塔地网与机房地网边缘距离在15m以内时，应采用不少于2根40mm×4mm的热镀锌扁钢，在底下将铁塔地网与机房外环形接地体焊接连通。

热镀锌扁钢上应均匀设置垂直接地体，间距宜为垂直接地体的长度的2倍，以利于雷电流的充分泄放。

5.5.1.4机房被包围在铁塔四脚内时，铁塔地网与机房的基础地网应联为一体，机房外设环形接地体应在铁塔地网外敷设，并与铁塔地网多点焊接连通。

机房被包围在铁塔四脚内时，机房顶可不再敷设避雷网、带。

5.5.1.5当铁塔地网的接地电阻值达不到要求时，可敷设辅助地网，适当扩大地网的面积。

即在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置。

环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔5m相互焊接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式接地体，延伸接地体的长度宜限制在10-30m以内。

环形接地装置的周边可根据地形、地质状况决定其形状。

5.5.2铁塔直击雷防护

5.5.2.1通信铁塔的避雷针应将机房和塔上通信设备置于保护范围内，应使用40mm×4mm的热镀锌扁钢设置专门的铁塔避雷针雷电引下线，接入铁塔的地网。

5.5.2.2铁塔位于建筑物屋顶时，铁塔四脚应利用建筑物柱内的钢筋作雷电引下线，或与楼（房）定避雷带就近不少于两处焊接连通。

5.5.3馈线的室外防护

5.5.3.1铁塔上架设的馈线及其他同轴电缆金属外护层应分别在天线处、离塔处以及机房入口处外侧就近接地（天线处、离塔处工艺做法为从馈线的地线卡子引出线就近接引至铁塔塔身，应确保接地卡子与天馈线连接处防水、防渗漏良好）；当馈线及其他同轴电缆长度大于60m时，宜在铁塔中部增加一个接地点，接地连接线应采用截面积不小于10mm2的多股铜线，室外走线架始末两端均应接地。

5.5.3.2馈线及其他同轴电缆在机房馈线入口处接地时，应接入室外接地汇集线。

6通信机房内部防护

6.1通信机房内部防护措施

6.1.1内部防护措施主要包括设置接地汇集线、等电位连接、线缆屏蔽及合理布线以及加装浪涌保护器（SPD）等防护项目。

6.2接地汇集线的设置要求

6.2.1接地汇集线是用以完成等电位连接的金属带，也称公共接地母线、等电位接地端子板、地线排、接地母板、接地汇流条等，所有接地线均从接地汇集线上引出。

6.2.2接地汇集线宜采用截面积不小于30mm×3mm的铜排，并用截面积不小于50mm2（或2×25mm2单点冗余连接）的有绝缘护套多股铜缆就近与通信机房地网作可靠连接。

6.2.3新建建筑物施工时，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汇集线各不少于4块，室外接地汇集线应与环形接地装置连接。

6.2.4既有建筑物新设环形接地装置时，接地汇集线应就近从室外环形接地装置引接。

引接线的长度不宜超过30m。

6.2.5通信机房的接地汇集线可分为设置于室内的工作接地汇集线、保护接地汇集线、电源防雷接地汇集线，以及设置于室外通信线路入口处的室外接地汇集线。

其中，工作接地汇集线与保护接地汇集线宜合设，成为工作保护接地汇集线；电源防雷接地汇集线宜独立设置，受条件限制时，可与室外接地汇集线合设。

通信机房接地汇集线示意见图二。

6.2.6电源防雷接地汇集线用于连接由室外引入的第一级交流电源浪涌保护器的PE线及防雷箱外壳。

6.2.7工作保护接地汇集线用于连接直流电源系统的正极、机房内的设备机柜外壳（包括长途电缆配线柜）、室内电缆屏蔽层、防静电地板金属支架（或支架下的铜箔带）、室内电缆桥梁等。

6.2.8当工作汇集线和保护汇集线分设时，工作汇集线仅用于接直流电源系统的正极。

6.2.9室外接地汇集线用于连接外部入室电缆（包括天馈线）的屏蔽层或保护钢管。

根据现场条件，可设置在光电缆线路的引入口附近，安设于户外的室外接地汇集线应做防护箱体防护。

6.2.10严禁在接地线中加装开关或熔断器。

6.2.11接地汇集线一般采用铜排或热镀锌扁钢，不同金属连接点应防止电化腐蚀。

6.2.12接地汇集线的截面积应根据最大故障电流或材料机械强度来确定，一般应采用截面积不小于160mm2的铜排，高层建筑物的垂直接地主干线应采用截面积不小于300mm2的铜排。

6.2.13垂直接地主干线（VR），应贯穿于通信局（站）建筑物各层，其下端连接在建筑物底层的环形接地汇集线上，同时与建筑物各层钢筋（或均压带）连通。

当机房采用星形等电位连接方式时，各楼层汇流排（FEB）就近与垂直接地主干线（VR）连接，如使用多根垂直接地主干线（VR）时，每条VR应与楼层均压网相互连通。

6.2.14当各层机房使用网状或网状-星形混合结构等电位连接方式时，应使用多根垂直接地主干线，垂直接地主干线与每层机房的水平接地汇集线连通。

当建筑物的钢筋结构符合GB50057《建筑物防雷设计规范》中“第二类防雷建筑物”利用建筑物钢筋作防雷装置的规定时，可不设垂直接地主干线（VR），直接利用其建筑钢筋结构作为接地装置。

6.2.15使用网状或网状-星形混合结构时，水平接地汇集线应根据通信设备的分布分层设置，并应充分利用机房内楼柱的预留接地端子多点接地。

各类通信设备的接地线应就近从水平接地汇集线或局部汇流排引入。

6.3室内等电位连接

6.3.1通信机房室内接地系统的等电位连接，应采用星形接地结构。

6.3.2各室内接地汇集线与室外环形接地装置单点冗余连接，同时室内接地汇集线与室内各设备单点连接，各接地线间不宜闭合成环。