号信楼防雷施工毕业设计.docx

1、号信楼防雷施工毕业设计摘 要随着现代化科技飞速发展，铁路信号设备电子化程度大幅提高，先进的设备在雷雨季节能否安全稳定的运用，是摆在我们面前的一个新课题。雷击放电诱发电磁脉冲过电压和过电流会经电源系统、信号传输通道等途径损坏信号设备，直接威胁铁路正常的安全生产。所以，加强信号设备防雷工作尤为重要。关键词：铁路信号 雷雨季节 防雷 安全 危害AbstractWith the rapid development of modern science and technology, the railway signal equipment electronic level is greatly impr

2、oved, advanced equipment in the thunderstorm season can be safe and stable use, is to be placed before us a new topic. Lightning electromagnetic pulse discharge induced over voltage and over current of the power system, signal transmission channel and other pathways are damaged signal equipment, a d

3、irect threat to the safety and production of the railway. Therefore, to strengthen the signal equipment lightning protection work is very important.Key word: Railway signal lightning protection safety thunderstorm season引 言随着我国电气化铁道的飞速发展，铁路信号设备有了突飞猛进的发展。以电子和微电子技术装备起来的铁路信号设备被大量应用。雷击放电诱发电磁脉冲过电压和过电流会经电

4、源系统、信号传输通道等途径损坏信号设备，直接威胁铁路正常的安全运输生产。因此采用先进的防雷技术对铁道信号设备进行防护尤为重要。雷电入侵与防护(一) 雷电入侵的途径1. 雷电直击车站或区间装置有信号设备的建筑物，及配置有信号设备的场所附近的构筑物、地面突出物或大地时，雷电电流的感应电磁脉冲将在信号系统内产生过电压和过电流。该现象亦称空间电磁感应。2. 与信号系统设备相连的信号传输线路、钢轨等设施上，遭受直接雷击时产生的电磁脉冲，或与信号系统设备相连的信号传输线路附近遭受直接雷击时，感应在信号传输线上的电磁脉冲，经线路传导侵入信号系统内的过电压和过电流。3. 向信号设备供电的电源系统上遭受直接雷击

5、产生的电磁脉冲，或电源馈线附近遭受直接雷击时，感应在电源线上的雷电电磁脉冲，经电源馈线传导，在信号系统电源设备上产生的过电压和过电流。雷击车站信号设备场地建筑物的避雷针（或避雷带、避雷网）时，雷电流沿避雷针（或避雷带、避雷网）引下线进入接地装置引起地电位升高，这时，在信号系统接地导体和其他导体间产生的反击雷过电压。(二) 整体防护雷电防护的对象主要有直接雷击、感应雷击、地电位反击、雷电磁脉冲对建筑（构筑物）、内部设备和人的危害。现代防雷理论的技术原则同时强调分区、分级的防护。因此，需要综合使用各种防护措施，把雷电防护工程看作是一个系统工程。 传统的雷电浪涌保护方法，在选择浪涌保护器时，仅考虑被

6、保护的设备本身，没有根据电磁兼容性原理，把局部或单一的防护措施提升到系统防护，即整体防护概念。由于缺乏整体防护概念，导致在电源系统，甚至在雷电防护的薄弱环节的不同点安装过电压保护器时，各类防护器件不能相应协调，相互间不能匹配。而局（站）的系统防护，各级防护器件是相辅相成的，互相影响的，从而影响到局（站）整体的防护。引入整体防护的概念就是要在选择防护器件时，应考虑使它们能相互协调工作。(三) 分区保护局（站）的雷电保护区域可以按照需要保护区域的不同，将局（站）划分为几个保护区域，并按电磁兼容的要求确定避雷器的安装位置，引入雷电保护区域的概念使各个区域分界处的雷电冲击负荷依次减小，从而可以选择相应

7、通流容量（或其它相应性能指标）的防雷器；同时也可使不同区域内的易受雷电过电压破坏的设备，其基本受低于其耐压水平。这样既可降低工程施工难度与成本，又可使系统得到有效的保护。应将需保护空间划分为不同的雷电保护分区（LPZ），以界定具有不同LEMP严酷程度的各个空间，并指明各防雷区界面上等电位连接点的位置。以电磁条件有显著改变作为防雷分区划分的根据。(四) 主要技术措施1. “搭接”，或称为均衡连接、等电位连接。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。2.

8、 “传导”，这是防范“直接雷击”的措施。传导的作用是把闪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，引导闪电入地的导流线有巨大的作用，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。3. “分流”，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）一种避雷器接至地线，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过避雷器瞬态分流入地，这也是普遍意义的“防雷”。针对不同的局（站）需要考虑进行不同的“拦截方式”。4. “接地”

9、，它是搭接、传导、分流、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，是防雷工程的难点和重点。5. “屏蔽”，就是用金属网、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。信号楼综合防雷(一) 既有信号楼机房建筑物直击雷防护和屏蔽措施为抗御直击雷和降低雷电电磁干扰，信号机房的建筑物应采用法拉第笼进行电磁屏蔽。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。根据建筑物防雷设计规范GB 50057-94及TB/T 3074-2003等标准，信号

10、设备机房须采取防直击雷措施, 但不能盲目以高塔来避雷，传统的金属避雷针高高耸立在建筑物屋顶，这样反而会增加落雷的概率，造成对信号楼内及其周围更严重的感应雷击。信号楼顶应该敷设避雷网做为接闪器，GB 50057-94规定敷设网格不大于10m*10m或12m*8m，但应根据TB/T 3074-2003更加严格敷设网格不大于3m*3m。1. 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。热镀锌钢材的镀层厚度为2060m。2. 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，

11、支撑柱间距不大于1m。3. 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8mm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。引下线与分线盘（柜）距应不小于5m。4. 微机房屏蔽由于计算机和微电子设备处于LPZ2区，对雷电电磁脉冲非常敏感，微机房内的联锁系统、微机监测系统、DMIS系统一旦遭到雷电感应产生的浪涌电压的破坏，将造成整个车站业务的中断或停顿，严重时还会造成安全事故，故微机房还应加强

12、防雷电感应措施。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) 微机房内墙面设屏蔽层，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80mm80mm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) 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）。4) 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。5) 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。6) 互相

13、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，铜带一端加线鼻后与地网或屏蔽层栓接，另一端用锡焊接。5. 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。6. 所有焊接处做防腐防锈处理(二) 新建信号楼机房建筑物直击雷防护和屏蔽措施1. 信号楼机房在选址上除考虑生产需要、生活方便外，还应选在土壤电阻率低、腐蚀性小、距变（配）电所大于200m的位置。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

14、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。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。4. 机房直击雷防护和屏蔽措施与既有信号号楼机房的一致。5. 微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

15、网钢筋焊接。门窗屏蔽及采用金属板的机房屏蔽既有信号楼微机房屏蔽措施一致。 (三) 室外信号设备直击雷防护和屏蔽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. 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钢管埋地敷设，屏蔽电缆的金属屏蔽层或钢管应接地。3. 严禁用钢轨代替地线。4. 高柱信号机点灯线缆应采用屏蔽线缆。(四) 接地系统综合地网按照现代接地理论，应建设一个共用的高质量的综合地网。根据TB/

16、T 3074-2003，信号设备机房建筑物，本身应采用共用接地系统，信号楼四周建设环型地网，地网可直接与信号楼基础连接。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。室内信号设备的接地装置应当构成网状（地网）。2) 接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。3) 最新的IEC和GB50057-94等防雷标准，对防雷地的接地电阻指标已经不做具体参数规定。根据TB/T

17、3074-2003要求,采用共用接地系统的信号设备机房,其接地电阻值应小于1欧姆。4) 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。5) 水平接地体推荐采用 40mm4mm热镀锌扁钢；6) 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，其间距不宜小于接地体长度的2倍并均匀布置。接地体上方树立好地网标志牌，并应刷白色的漆并标以黑色记号“ ”。环形接地装置应在地下

18、每隔510m就近与建筑物基础接地网钢筋焊接一次，建筑物四角的主筋必须与环形接地装置焊接。垂直接地体可采用金属石墨地极和热镀锌角钢,不小于50mm50mm5mm,长度1.5m2.5m。7) 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它新技术、新材料等措施。8) 接地体难以避开避开污水排放和土壤腐蚀性强的地点时，垂直接地体采用石墨接地体。水平接地体选用耐腐蚀性材料，热镀锌扁钢的镀层不宜小于250m。 例如下图。(五) 室内均压环（等电位连接）1. 电源室、机械室、微机室和行车观察室，沿着四周墙壁踢脚线上方，敷设一圈环型等电位均压环（明

19、敷），但不得构成闭合回路，材料采用30mm*3mm紫铜排。有防静电地板的机房，均压环可设在地板下方距地面30-50mm，宜距墙面100-150 mm；也可在地板下方设成条状或网格状。需要时，也可在机房房顶设置。均压环每隔1-1.5m应预留接地螺栓供连接使用。2. 电源室（电源引入处）防雷箱处和分线盘处的接地汇集线应独立设置，并分别通截面积不小于50mm2的绝缘铜导线(即接地干线)与室外环型地网单点冗余连接。等电位均压环采用截面积不小于50 mm2有绝缘外护套的多芯铜导线与地网单点冗余连接。3. 均压环铜材间直接连接的接触部分长度不少于60mm，接触面应打磨后使用3个铜螺栓双螺帽连接。4. 机房

20、分布在几个楼层时，各楼层间的均压环应采用为5095 mm2的有绝缘外护套的多股铜导线焊接或加线鼻栓接。5. 电源室防雷箱处（电源引入处）接地汇集线和分线盘接地汇接线的引接线与其余接地汇集线的引接线在均压环上的连接点间距宜大于5m。避雷带的引下线与接地汇集线的引接线在环形接地装置上的连接点间距应大于5m。无线天线避雷针的接地装置应单独设置，并距环形接地装置15m以上，特殊情况下不应小于5m，确因条件限制距离达不到要求时，其接地引接线应与均压环焊接，焊接点与接地汇集线在均压环上的连接点的间距不小于5m。6. 室内走线架（槽）、组合架、电源屏、控制台、机架、机柜等所有室内设备必须与墙体绝缘，其安全地

21、线、防雷地线、工作地线等必须以最短距离分别就近与均压环连接。走线架必须保持电气上的连续性（可利用剥开的25mm2导线，敷设在电缆走线架内，并将每段走线架至少在两点进行连接），并用30mm3mm紫铜排与走线架和接地汇集线栓接，连接螺栓采用8mm铜质或不锈钢质，并不得少于3枚。7. 室内同一排各金属机架、柜间用大于10 mm2多股铜导线栓接后再用不小于50mm2有绝缘外护套的多股铜线就近与接地汇集线连接。机房面积较大时，可以设置与地网单点冗余连接的总接地汇集线。控制台室、继电器室、计算机房的接地汇集线与总接地汇接线单点连接。8. 建筑物内所有不带电的金属物体，包括自来水管、暖气等都必须与环形接地装

22、置做等电位连接。室内均压环示意图(六) 电源防雷1. 双路贯通电源防雷由对雷电脉冲频谱分析可知，雷电90以上的能量都集中在100KHz以下，极易从工频电源系统中耦合进入。据统计6070的雷击事故发生在电源部分。IEC1312规定，对雷电的防护分四个梯度，交流从6KV1.5KV，直流从500V120V，根据设备的耐压及重要程度，来确定电源避雷器的级数和各级的限制电压，既防雷电过电流，又防雷电过电压。水电段的总配电箱输入端应该设置B级防雷2. 在电务综合开关箱的输入端设置C级防雷可选择安装专门针对铁路电源设计的双路电源C级防雷箱TD-220C(单相)或TD-380C(三相)，以防止雷电通过电源线进

23、入内部设备而损坏电源屏。3. 电源屏输出端防雷对电源屏输出的每束电源进行纵横向防雷，每束电源根据电压伏值选配用三套BVB SLP 75VB或BVB SLP 275VB进行纵横向防雷。4. 单相UPS电源防雷对微机室的单相在线工频UPS电源应作雷电防护,在输入端安装二套BVB SLP275V/2对其进行纵向第三级电源防护（细保护）。当雷击发生时，避雷器能迅速联通，使电源线与地形成瞬态等电位，保证后端设备所受到的冲击低于其耐受水平，保护了参数稳压器与UPS设备的安全(七) 信号机防雷信号机是信号系统中非常重要的设备之一，所有的信号机外线均是经分线盘送往室外每个信号点。信号机电缆线的传输距离都非常长

24、，而跨越了LPZ0到LPZ1两个防雷分区。所以在分线盘处对信号外线做好防雷措施，对室内的信号设备的保护起到关键的作用。在室内分线盘各种信号机的所有去线、回线相应的端子上，加装FLM XH 220防雷器，作纵向保护。该防雷器的起动电压为484V，限制电压700V，通流溶量10KA，符合铁标要求。当雷电侵入或线路感应过电压时,线间防雷器件起动,保护了后了其后的信号设备。(八) 信号设备防雷信号机械室内的分线盘处于防雷分区的LPZ0与LPZ1两个区的分界点，所有室内与室外的联系的电缆都经分线盘进入室内设备，雷电过电压和过电流波极易从线缆侵入室内信号系统设备。因此在这个分界点做好防护措施非常关键。具体

25、措施：在室内端对所有信号机外线、轨道电路外线、断丝报警线、在分线盘处加装防雷器，可根据信号设备的耐过电压能力选择合适的防雷器。德国DEHN系列及欧洲捷克BVB系列防雷器内置脱扣装置，失效窗口指示，安全可靠；可热拔插，设备维护方便；当遭雷击，线路感应过电压使防雷器因超负荷损坏时，热脱扣，使防雷器与主线路断开，保证设备的正常运行；其防雷组合为压敏电阻与二极放电管串接，既避免了压敏电阻的漏流，又有效地消除了放电管的续流；防雷器的选型应该跟据设备性能及设备电压选取最适用的型号，不应盲目选取。1. 信号机外线防雷站内调车信号机、出发信号机、进站信号机、预告信号机所有去线、回线，在室内分线盘上它们对应的端

26、子上，每线加装一个防雷器，作纵向保护。当雷电侵入时,防雷器件起动,保护了后了其后的设备。2. 灯丝报警、站联、场间联系电路、半闭外线、方向电源外线防雷灯丝报警线，在室内分线盘上它们对应的端子上，每线加装一套BVB SLP 75VB防雷器，作纵向保护。站联、场间联系电路，每线在室内分线盘处加装一套BVB SLP 75VB防雷器进行纵向防护。半闭外线（区间半闭），在室内分线盘处对应的端子上，每线加装一套BVB SLP 130VB防雷器进行纵向防护。方向电源电路（自闭区间），在室内分线盘处对应的端子上，每线加装一套BVB SLP 75VB防雷器进行纵向防护。3. 轨道电路防雷轨道电路是为了监督铁路线

27、路是否空闲，自动地和连续地将列车的动行和信号设备联系起来，以保证行车的安全。所以保证轨道电路不受雷电侵入或线路感应过电压的影响其正常运行非常重要。所有的轨道电路去回线均是经分线盘送往室外每个轨道区段，电缆线的传输距离都非常长，而且跨越了LPZ0到LPZ1两个防雷分区。所以在分线盘处对轨道电路去回线做好防雷措施，对室内的信号设备的保护起到关键的作用。轨道电路的信号设备损坏原因很多时候往往是受轨道电路两线间不平衡电流而引起设备损坏，所以建议轨道电路的防护应该首选横向防护，如果投资费用允许，最好能实现纵横向防护。480轨道电路、25Hz相敏轨道电路、18信息轨道电路、高灵敏轨道电路的防雷都适用以下方

28、案，ZPW-2000A轨道电路防雷方案与新建或大修站ZPW-2000A的防雷方案描述相同。4. 室内电轨道电源的防雷每个咽喉一对向室外送电轨道电路电源，在室内分线盘上它们相应的端子上，给每对电源线加装三个BVB SLP 275VB电源防雷器作纵横向保护。当雷电侵入或线路感应过电压时,线间防雷器件起动,保护了后了其后的信号设备。5. 室内发送与接收端防雷 电码化区段：每个发送与接收端在分线盘处分别安装三套BVB SLP 385VB防雷器进行纵横向防护。 非电码化区段：每个发送端分线盘处安装三套BVB SLP 275VB防雷器进行纵横向防护；每个接收端在分线盘处安装三套BVB SLP 75VB防雷

29、器进行纵横向防护。6. 室外发送与接收端防雷电气化区段：因有接触网及承力索,沿钢轨形了一个实际的避雷网。因此,轨道电路的信号设备受直击雷损坏概率比较低,而受电气化区段牵引电流不平衡的因素影响比较大，特别是在上坡区段和离牵引变电所越近处，不平衡电流越大。因此在室外发送端和接收端BE25扼流变压器，靠轨道一侧，线间分别安装一套BVB SLP 385VB防雷器，其防雷组合为压敏电阻与二极放电管串接，既避免了压敏电阻的漏流，又有效地消除了放电管的续流，同时具有动态脱扣功能，可靠性很高。1) 室外发送端：在扼流变压器的靠轨道低压侧，线间安装一套BVB SLP 385VB，其防雷组合为压敏电阻与二极放电管

30、串接，既避免了压敏电阻的漏流，又有效地消除了放电管的续流，可靠性很高。2) 室外接收端：在扼流变压器的靠轨道低压侧，线间一套BVB SLP 385VB，其防雷组合为压敏电阻与二极放电管串接，既避免了压敏电阻的漏流，又有效地消除了放电管的续流，可靠性很高。 非电化区段：在室外发送或接收端靠轨道低压侧,线间安装一套BVB SLP 75VB防雷器。(九) 微机系统防雷1. 通信线路防雷在用于联网远程传送微机联锁系统数据、微机监测系统数据或DMIS系统数据的基带MODEM，其各自从远端输入的1对双绞线上，分别串连一个双绞线信息线路保护器（BVB RJ45/11-Tele/4），其雷电冲击电流（8/20

31、s波形）为5KA，响应时间100ns。TB/T 3074-2003规定，室内计算机数据通信接口信号传输线SPD的冲击通流容量在中雷区不小于1.5KA。BVB RJ45/11-Tele/4冲击通流容量是5KA，完全满足要求。当雷电入侵时，防雷器迅速联通，建立起双绞线路与地之间的暂态等电位连接，保护了其后的基带MODEM、路由器、微机联锁系统、微机监测系统、DMIS系统等的通讯口。2. 联锁上位机与远端显示器之间微机联锁系统的上位机位于微机房，而远端显示器位于行车室，它们的图像输入信号端口由于线路很长，雷击时很容易造成雷电感应，一旦远端显示器遭到雷击损坏，将给铁路的安全运行造成很大的威胁，所以对显

32、示端口的防雷保护非常必要，可在A、B上位机显示卡输出口前，分别串接一只BVB DL-RS/VD15-11视频口信号防雷器，相应地在远端显示器视频口前也串接一只BVB DL-RS/VD15-11视频口信号防雷器。3. 网络集线器（HUB）端口雷电防护微机室内的服务器网络集线器（HUB）端口雷电防护：微机室内有一台服务器，如信号引线较长，各需要在HUB端串联加装一个型号为 DL100 ETH UTP 16 P以太网双绞线信号防雷器。 或在HUB端串联加装一个德国DEHN产品：NET-Protector网络电涌保护器，该防雷的底座是NET-Protector 192bay，模块是NET-Protector 4TP，每个底座可容纳3个NET-Protector 4TP模块，每个NET-Protector 4TP模块可对HUB的8个RJ45口进行防护。4. 接口架的防雷微机联锁站,机械室和微机房还有一个接口架.