城際鐵路站房防雷接地設(shè)計探討

董靈英 方海亮

（1、廣州市海珠區(qū)氣象局，廣東 廣州510220 2、中鐵北京工程局集團(tuán)有限公司，北京102308）

眾所周知，鐵路站房是幾乎所有乘客候車時的聚集空間，是人員密集場所，比一般的建筑物具有更高的重要性，而且鐵路站房經(jīng)常是某一地區(qū)的標(biāo)志新建筑，因此，必須保證其安全性。莞惠城際鐵路從東莞道滘至惠州小金口，全長99.8km，共設(shè)17 座車站，其中地下站10 座，高架站及地面站（地上站）7 座，總建筑面積約22 萬平米。車站設(shè)通信機(jī)械室、信息機(jī)房等弱電機(jī)房；設(shè)高低壓配電室等強電機(jī)房。

1 雷電的破壞力

1.1 雷電災(zāi)害的特點。雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一，有效防護(hù)雷電破壞，保障人身財務(wù)安全，越來越被關(guān)注。一是，雷電的有電壓差形成電流直擊破壞越來越強?，F(xiàn)在化建筑高度不斷增加，建筑的梁、柱、地基梁、等結(jié)構(gòu)多為鋼筋，金屬材料，是良好的導(dǎo)體，如果不能有效均衡雷電電位，減低電位梯度，將會造成大的破壞。二是，雷電電流對現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備破壞力增強?，F(xiàn)代化的鐵路站房，建筑設(shè)備智能化程度越來越高，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使發(fā)生雷電的破壞力越來越大。發(fā)生雷電時，產(chǎn)生的電磁波沖會對智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成巨大破壞，嚴(yán)重影響鐵路站房電路設(shè)備的運行。莞惠城際鐵路線上有17 座車站，如果不重視防雷接地設(shè)計，乘客車站候車時，如遇雷電環(huán)境，人身財產(chǎn)安全將面臨巨大威脅。

1.2 雷電災(zāi)難的成因。當(dāng)云層間或云層與大地間以及云與空氣間有一定程度的電位差，就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這種電位差形成的放電，便是雷電，一般分為直擊雷和感雷擊。當(dāng)兩者間的電位差達(dá)到一定值，猛烈釋放出的電流，直接作用到建筑物上，將會有很大破會性，建筑物受電流直擊以及放電反應(yīng)釋放出的大量熱量，將會受熱膨脹，尤其是水分受熱的蒸發(fā)汽化，產(chǎn)生大量機(jī)械力，將造成建筑物燃燒，電路、磁場破壞，影響正常運行工作，甚至造成設(shè)備癱瘓，帶來不可預(yù)估的損失。此外因為建筑物的金屬材料，還可能造成電流外引，傷人傷物。同時有直擊雷電流衍生的電磁波沖，破壞力也很強，被稱為感雷擊，會使金屬材料感應(yīng)帶電，進(jìn)而造成高電壓，對現(xiàn)代化高科技的電路、磁場、設(shè)備都有很強破壞力。由雷電破壞造成的損失將會非常嚴(yán)重，防雷電接地設(shè)計越來越被重視。

2 防雷接地設(shè)計

2.1 防雷接地設(shè)計要點。防雷接地設(shè)計主要從防止雷電擊、電磁波沖及提高雷電感應(yīng)來防止或減輕雷電破壞。針對雷電直擊破壞，怎樣有效保障鐵路站房環(huán)境安全，使候車乘客人身財產(chǎn)得到保障，首先，我們的措施考慮一方面是避雷，一般高桿鐵鐵塔建筑物都裝有避雷器，低層建筑內(nèi)層會裝接閃器，一種金屬設(shè)備，他們可以有效實現(xiàn)防雷。其次，雷電其實質(zhì)以電流形式作用到物體，構(gòu)成破壞，將建筑接觸到的雷電通過引下線的方式安全接地，從而化解直擊雷的破壞。

面對雷電直擊破壞的防護(hù)接地，應(yīng)是對雷電自熱災(zāi)害的治；面對災(zāi)難我們不應(yīng)只被動防治，還要主動預(yù)防，加強避雷設(shè)備雷電感應(yīng)力，實際是從預(yù)防層次，阻止和減輕雷電的破壞力。加強雷電防護(hù)設(shè)備的保護(hù)，將防雷設(shè)備及其配套金屬設(shè)備進(jìn)行接地處理，加裝保護(hù)罩，可以保障雷電環(huán)境及時發(fā)揮作用，預(yù)防雷電破壞；防雷感應(yīng)器間間隔距離大，使用金屬線跨接，從而提高感應(yīng)靈敏度，從而保障防雷設(shè)備可以及時感應(yīng)雷電，及時處理。

雷電電流衍生的電磁波沖，對現(xiàn)代化智能設(shè)備也有很大破壞力，避免雷電產(chǎn)生的電磁波沖的破壞，將對進(jìn)入鐵路站房的電纜從空中、地下不用方位安裝安裝防雷設(shè)備，針對雷電波磁場、電壓的破壞做好防范工作。

2.2 防雷接地設(shè)計要求。防雷接地設(shè)計，既要注意導(dǎo)線的設(shè)置，根據(jù)雷電測試中，雷云出現(xiàn)的高度，合理安置導(dǎo)線，在建筑物高處、側(cè)面做好安置，達(dá)到防止雷擊破壞的效果。同時還可以利用建筑物金屬材料本身的導(dǎo)電性，作為引線，當(dāng)建筑物遭到雷電襲擊時，成功實現(xiàn)雷電接地，保護(hù)建筑物，保障人身財產(chǎn)安全。當(dāng)空中云層間，或者云層與大地間的電壓過大，普通引線很難實現(xiàn)安全接地的作用，我們應(yīng)當(dāng)合理利用鋼管穿線、隱蔽層電纜確保在雷電環(huán)境下，建筑物可以安全避雷，不被破壞。

防雷接地設(shè)計另一個考慮點是雷電流，雷電破壞是由電壓差形成電流造成。在防雷接地過程中實現(xiàn)雷電流安全散流，均衡降低電位梯度，是安全防雷的關(guān)鍵。建筑物利用本身鋼筋金屬材料，相互連接形成一個法拉第籠子，構(gòu)成均壓環(huán)，如若導(dǎo)線的安全性能高，可以有效起到均壓、屏蔽作用，將雷電電流分流，從而保障了建筑物的安全。

城際鐵路站房防雷接地設(shè)計要根據(jù)，鐵路全線的站房數(shù)量、結(jié)構(gòu)、容量、雷電環(huán)境等實際情況進(jìn)行防雷接地設(shè)計，來保障車站候車成員人身、財產(chǎn)安全，車站設(shè)通信機(jī)械室、信息機(jī)房等弱電機(jī)房安全，高低壓配電室等強電機(jī)房安全。

2.3 原設(shè)計方案。莞惠城際開工建設(shè)時間2009 年，綜合防雷接地系統(tǒng)參照地鐵設(shè)計規(guī)范進(jìn)性設(shè)計，采用綜合接地系統(tǒng)。

2.3.1 地上站。綜合接地系統(tǒng)利用主體結(jié)構(gòu)作為接地裝置，不單獨設(shè)置室外人工接地網(wǎng)。在站臺板下設(shè)置強電總接地端子排及弱電總接地端子排，車站信號機(jī)械室、通信機(jī)械室、綜合信息機(jī)房、綜合監(jiān)控室、照明配電室、通風(fēng)機(jī)房等均設(shè)置1 套接地端子箱，由站臺板下弱電接地總母排或強電接地總母排引出接地線。原則上強弱電接地系統(tǒng)相對獨立，防止干擾，強弱電接地母排共用車站綜合接地網(wǎng)。車站綜合接地網(wǎng)由水平接地體及垂直接地體組成，強弱電接地母排與綜合接地網(wǎng)接地引出線可靠連接。

2.3.2 地下站。綜合接地系統(tǒng)在地下站結(jié)構(gòu)底板下設(shè)置人工接地網(wǎng)，經(jīng)接地引上線引入主體結(jié)構(gòu)站臺板下電纜夾層，并在夾層內(nèi)設(shè)置強電、弱電、非電氣金屬管線等接地總母排，在各弱電設(shè)備用房內(nèi)設(shè)置1 處弱電設(shè)備接地端子箱，由各站站臺板下弱電接地總母排引出接地線，采用鏈?zhǔn)浇臃ā?/p>

2.4 設(shè)計方案調(diào)整。根據(jù)運營單位的意見，參照鐵路有關(guān)防雷接地的要求對莞惠城際的防雷接地進(jìn)性方案調(diào)整。

2.4.1 地上站。新增室外接地環(huán)形地網(wǎng)，各設(shè)備專業(yè)的不同接地母排分開接入環(huán)形地網(wǎng)，間距不小于5 米，新增由室內(nèi)接地匯集線至室外接地網(wǎng)單獨設(shè)置接地引出線。

2.4.2 地下站。結(jié)合車站接地網(wǎng)利用既有接地引上線補充調(diào)整站臺板下接地母排的設(shè)置，為各弱電專業(yè)設(shè)置接地母排，根據(jù)各弱電專業(yè)提供的室內(nèi)接地匯集線位置，分別接引接地線至站臺板下接地母排。具體如下：

分別設(shè)置弱電工作接地母排（PSCE-1）、電氣設(shè)備外殼接地母排（PSCE-2）、車站總等電位接地母排（PSCE）、弱電設(shè)備接地母排（WCE）、光電纜鎧裝外皮接地母排（AMCE）、信號設(shè)備工作接地母排（SCE）。

弱電工作接地母排（PSCE-1）連接通信設(shè)備工作保護(hù)接地、信號設(shè)備安全接地、信息設(shè)備外殼人身安全接地。

電氣設(shè)備外殼接地母排（PSCE-2）連接FAS、BAS 工作接地、信息設(shè)備工作接地、防災(zāi)設(shè)備工作保護(hù)接地。

總等電位接地母排（PSCE）連接法拉第籠（通信、信號）、非電氣金屬管線。

弱電設(shè)備接地母排（WCE）連接信息機(jī)房電源防雷接地、專用通信機(jī)械室電源防雷接地、信號設(shè)備室電源防雷接地等。

光電纜鎧裝外皮接地母排（AMCE）連接通信、信號光、電纜外殼鎧裝接地等。

信號設(shè)備工作接地母排（SCE）連接信號傳輸通道防雷接地。

接地干線放射性敷設(shè)。

3 討論與建議

3.1 調(diào)整后的方案，四電用房設(shè)備接地可靠性更高。設(shè)備用房按照不同功能劃分不同接地端子箱，安全接地、電纜屏蔽接地、電源防雷接地、工作接地、法拉第籠接地、防靜電地板接地相對獨立，能更有效的防止干擾。

3.2 調(diào)整后的方案，接地干線放射式敷設(shè)，設(shè)備接地不與其他接地串接。并且充分考慮城際鐵路比地鐵運營時速高的特點，可有效降低故障率，保障列車的運營安全。

3.3 城際鐵路設(shè)計方案一般會參考地鐵相關(guān)規(guī)范或者高鐵的相關(guān)規(guī)范，設(shè)計或者調(diào)整過程中應(yīng)充分聽取業(yè)主、運營等各方面的意見，形成統(tǒng)一意見后實施更順暢。

4 結(jié)論

城際鐵路站房防雷接地設(shè)計是保證鐵路站房建筑的一項不可或缺的措施,也是旅客人身和財產(chǎn)安全的保障。通過本文對莞惠城際的比較分析，并對當(dāng)下情況進(jìn)行調(diào)整，努力做到最有效的防雷接地設(shè)計。