淺談地鐵車站的防雷接地保護措施

摘要：文章對地鐵車站的防雷以及接地系統(tǒng)進行了一個全面、詳細的分析，同時對金屬屋面防雷、外引接地、絕緣引入等與之相關的問題都做出了較為全面的討論，提出了合理的解決方案，消除了地鐵站工程技術人員的顧慮，為每位乘客提供了安全、舒適的乘車環(huán)境。

關鍵詞：地鐵車站；防雷接地保護；軌道交通

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0062-03

當今社會，隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展和變化，給我們的日常出行和工作都帶來了極大的便利，但是，在設計這些城市軌道交通的同時，也給我們的設計人員們帶來了很多難題。當這些交通命脈從城市延伸至地下，從郊外過渡到高架橋的時候，地鐵站的防雷措施怎樣才可以得到保障？這個嚴峻的問題就擺在了工程設計人員面前。

1 地鐵站防雷電保護

雷電是生活中非常常見的一種自然現(xiàn)象。這種自然現(xiàn)象除了可以對人的生命產生嚴重的威脅以外，它同時還會對各種電氣設備，特別是電子設備等產生一系列影響，嚴重時，甚至可以將其損壞。對于我國而言，雷電災害頻發(fā)，帶來的傷害以及財產損失也是相當大的。如果雷電直接落在電路上，這種雷被稱之為直擊雷，如果雷電掉落在電線附近，再耦合到電線上，這種雷被稱之為感應雷，這種感應雷通常會在運輸電壓上形成過電壓，然后沿著線路向四處輻射式展開，影響其他電器設備的安全。

對于自然界的雷電現(xiàn)象而言，它的傳播途徑相當廣泛，它可以從建筑以及電力逐漸拓展到各個行業(yè)領域中，尤其是與高新技術有關系的領域，比如數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網等。我國是一個雷電多發(fā)區(qū)，而我國的地鐵站是一個由各種專業(yè)共同組成的建筑結構，里面包括了AFC、供電、綜合監(jiān)管、通訊等各種弱電系統(tǒng)，因此，對我國的地鐵站進行防雷措施保護具有非常重要的意義。

2 過電壓保護

當?shù)罔F站的過電壓在運行的時候，往往會遭受到操作過電壓、暫態(tài)過電壓等多種因素的干擾和侵襲，這會對地鐵站的各種電氣設施直接造成嚴重破壞，嚴重時，甚至會引發(fā)一系列安全事故。如果對地鐵站安裝過電壓保護裝置，則可以有效地保護地鐵站中的各種設備和設施，對整個過電壓進行限制。過電壓保護裝置屬于地鐵站的系統(tǒng)范疇，它體現(xiàn)在地鐵站過電壓中的各個環(huán)節(jié)，地鐵中的降壓變電所是最主要的組成部分，對其必須采取以下過電壓保護措施：在變電所的母線對地之間要設置避雷器，它可以位于變電所內部，在設置之前，一定要根據(jù)房屋防雷規(guī)定的要求，對其進行系統(tǒng)設置避雷帶或者避雷針；要在動力變壓器的兩側或者重要供電設備的末尾及配電箱的每條母線上，裝上電涌保護器，這樣可以有效地防止雷擊。

3 接地保護措施

在我國的地鐵站中，目前最為常見的幾種接地系統(tǒng)的保護措施主要有電子信息的信號接地、防雷接地、工作接地等。在通常情況下，防雷接地和電子信息的信號接地都屬于同一種接地系統(tǒng)，而且實施的是電位聯(lián)合防范措施。在地鐵站內部，接地裝置中的電阻要用最小值來確定，并且將它安裝到各個設備當中，同時，地鐵站要根據(jù)弱點設備的各種要求，來確定電阻值R≤0.5Ω。

4 地鐵站中的防雷接地保護

4.1 供電系統(tǒng)的防雷措施

對于我國的地鐵站防雷保護而言，地鐵站中的每一個變電所都應該由專線供電，在每一座新建的變電所里，必須設置兩臺或者兩臺以上的專用電變壓器。在變電所進線和母線之間，設置一個避雷器，通過這樣的設置，則可以有效地防止變電所內部的過電壓以及大氣。在地面以及與地面的交界處設置一個避雷器，這樣做的目的，是為了有效防止雷電進入隧道，進一步保護地鐵隧道中的電氣設備。與此同時，要在變電所母線之間設置好避雷器，這樣做是為了防止變電所中的過電壓。在選擇避雷器的時候，應該根據(jù)地鐵站的實際情況進行選擇，設置好計數(shù)器，并且時時刻刻地觀察避雷器的動向。

4.2 地鐵站的接地網

在地鐵站的車站之間要設置好接地網，而且這種接地網的電阻通常不能超過0.5Ω，如果遇到特殊情況，可以合理、適當?shù)卣{整接地電阻，但是在提高電阻的同時，應該滿足弱電系統(tǒng)的接地要求，一般情況下，不能超過1Ω，在此基礎上，還要同時滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。在地鐵站中，所有的全線網會通過接地扁銅、金屬鎧裝等各種設備，與水平接地網連成一體，從而形成高低壓兼容、強弱電合一的綜合接地系統(tǒng)。在地鐵站中的每一個金屬管線和系統(tǒng)，都應該做好電位連接，讓車站之間的地母排線緊密相連，同時保障與綜合地網相互連接。

4.3 高架站的防雷措施

對于地鐵中的高架站而言，要使用金屬作為接閃器，同時還要把金屬結構做成避雷網絡，并且使防雷引線和主柱的內部鋼筋相互連通。利用其中的鋼結構梁作為引下線，混凝土結構梁以及柱內主筋要與鋼結構梁的下部相互連接，混凝土結構柱內的主筋應該經過焊接，來作為防雷引下線的一部分，引下線的間距不可以超過15m。要在混凝土的柱內選兩根主筋，分別和站臺層、站廳的縱梁以及橫梁焊接牢固，使其形成一個較為堅固的自然接地體。所有的自然接地體都必須要與鋼筋結構相互貫通，保證每一個接地體的焊接口牢固。在地鐵站的出口，結構梁必須預留幾個接地端子，這些接地端子必須與接地網格進行電氣連接。在防雷引線和地面0.5m的地方做斷接測試卡。在設置綜合接地網的時候，可以借鑒車站地網對其進行設計。

4.4 車站電涌的保護方案

在地鐵站中，弱電系統(tǒng)非常之多，比如信號系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、民用通訊、公安通訊、報警系統(tǒng)等。在這些電子設備中，電源系統(tǒng)的中性點工作接地、保護接地、電子設備等電位連接基地以及電力信息線路的電涌保護器接地等，都使用的是同一個接地系統(tǒng)。在每個弱電系統(tǒng)電源箱進線的地方安裝電涌保護器，與此同時要根據(jù)SPD級間配合的各種要求，不斷裝設多級SPD，這樣做可以有效減少過電壓和系統(tǒng)內暫態(tài)過電壓的能量。

5 我國地鐵站防雷與接地系統(tǒng)的組成

對于我國地鐵站而言，它的主題結構都在地面以下，只有冷卻塔、風亭和入口罩棚等設施在地面以上，這些設施的高度通常都比較低，因此，可以根據(jù)防雷裝置，局部對其進行防雷接地保護措施，在整個地鐵站中，主要是以感應雷為主。在整個地鐵站中，內部接地網和外部接地網這兩種網絡共同組成了接地裝置，這兩種接地裝置的接地端與地端子箱緊密相連，它主要是以保護接地和工作接地為主。在地鐵站中，存在著很多直流牽引系統(tǒng)，同時還有很多負極與正極的行軌回流。所以，為了避免雜散電流可以順利地從接地極向外流出，影響整個城市地下金屬網，迄今為止，地鐵站中的接地裝置一直在使用外引接地極，對設備的基礎槽鋼金進行了絕緣處理。在我國的地鐵站中，它的防雷和接地系統(tǒng)主要由以下部分組成：

5.1 外引接地

在我國的地鐵站中，其內部的接地極通常是由垂直接地極和水平接地極所組成的，通常位于地鐵站結構底板以下位置，利用防水層，使其和底板絕緣。其中的水平接地使用的是銅母排，銅母排外緣的角都要成弧形，因為只有這樣，才可以有效地降低接觸電極和跨步電勢；對于垂直接地，則需要用到銅管，根據(jù)其中的電解率，算出單根垂直接地極的長度和垂直接地的總數(shù)量。在這期間，地鐵站中的車站要引出四組接地線，按照弱電、強電以及等電位分別設置，并且在這些電阻之間要保持一定距離。因為這些都屬于永久性的地鐵設施，所以在選用的時候，必須使用銅材。

5.2 接地引出線

對于地鐵站中的接地引出線而言，每一組接地引出線都必須有三個甚至更多的接觸引出點，要對這些點進行一個絕緣處理。這些接觸點必須使用銅母排，與此同時，還要穿過止水板，將其固定在電纜夾層的墻上。

5.3 接地電纜以及接地母排端子板

接地電纜要使用單芯組燃銅芯電纜，它可以用在連接接地引出線與接地母排端子板、地母排端子板和接地端子箱之間。

接地母排端子板設置在站臺板下或者是電纜夾層以內，它直接與接地引出線相互連接，作為功能完全不同的接地母排，接地端子箱要設置在末尾處，使其直接和各個設備相互連接。

5.4 地鐵站防雷裝置的設置

要根據(jù)地鐵站的具體情況，在地鐵站外部對設施設置各種防雷裝置。在這些防雷裝置中，不可以使用鋼筋結構制造而成的。只能在地鐵站外面做好接地裝置。里面的接地極、接閃器、引下線都只能使用人工裝置。

6 結語

地鐵站的工程設計人員們只有從原理上不斷深入研究和學習防雷與接地知識，掌握整個地鐵站的特殊性，才可以充分地認識和了解到整個地鐵站的接地系統(tǒng)以及防雷系統(tǒng)，設計和使用更加合理的方案。這樣做不僅可以減少資金和設備的投入，還可以大大加快地鐵站的建設速度，大幅度提升工作效率，讓地鐵站的防雷以及接地系統(tǒng)不斷

完善。

參考文獻

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作者簡介：周紅軍（1982-），男，甘肅秦安人，中鐵電氣化局集團有限公司助理工程師，研究方向：地鐵機電安裝。

（責任編輯：周 瓊）