地鐵系統(tǒng)防雷裝置的設計分析

尚磊

摘要：地鐵系統(tǒng)雖然高度集成了電氣、機電、電子等諸多技術系統(tǒng)，但弱電系統(tǒng)最為關鍵，直接關乎地鐵系統(tǒng)的正常運行，但同時也是最容易受到雷電干擾的部分。對此，筆者從地鐵系統(tǒng)防雷設計的意義出發(fā)，重點分析了防雷裝置的設計要點，希望有助于地鐵系統(tǒng)防雷水平的提升。

關鍵詞：地鐵系統(tǒng);防雷裝置;設計

不可否認，地鐵的發(fā)展的確便捷了我們的生活，但這是以其安全可靠的運行為前提的，可是現(xiàn)實中的地鐵系統(tǒng)對雷電極為敏感，且影響大、危險性高。這就要求我們要格外重視地鐵系統(tǒng)防雷問題，并切實強化防雷裝置設計，為地鐵系統(tǒng)提供有效的安全保障。

一、地鐵系統(tǒng)防雷的意義所在

地鐵系統(tǒng)是城市交通軌道交通的重要構成，在緩解城市交通壓力中發(fā)揮了顯著作用，其中基礎設施主要包括半地下站和地下站，且地下站與地面站過渡區(qū)與地下區(qū)間構成了地鐵的線路區(qū)間，變電站、車輛段、控制中心的建設在一定程度上促進了地鐵系統(tǒng)設備的完善。但地鐵系統(tǒng)的正常使用還需要控制系統(tǒng)的支持，其作為地鐵系統(tǒng)的核心部分，涉及了通信、電氣、信號、運行組織等不同的子系統(tǒng)，同時車站內部的機電設備、電子系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等控制設施的存在，雖然保證了系統(tǒng)的正常運行，但也是遭受雷擊的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是通信、信號等弱電系統(tǒng)，可是一旦受到雷擊則會將整個地鐵系統(tǒng)置于危險中，嚴重干擾其安全行駛，故我們必須重視雷電問題，并立足實際，著力提高防雷水平。

二、地鐵系統(tǒng)防雷裝置的設計

1.地鐵系統(tǒng)防雷要求

對于地鐵系統(tǒng)防雷裝置設計而言，必須滿足熱穩(wěn)定、耐腐蝕、機械強度等要求，具體可分為外部防雷和內部防雷，根據(jù)相關規(guī)定，外部防雷裝置有多種形式，如接閃器、引下線、接地裝置等;內部防雷裝置設計則有等電位連接與共用接地、電涌保護、屏蔽門等，而且不同的防雷裝置形式又可根據(jù)系統(tǒng)部位的不同加以細分，因此地鐵系統(tǒng)防雷裝置設計必須注意結合實際情況，保證防雷設計適用、可靠、高效[1]。

2.外部防雷裝置

首先是使用接閃器。接閃器是專門用于接收直接雷的金屬物體，可以是接閃帶、接閃桿、金屬屋面之一也可能是其組合，不過為了保證防雷效果，一般需要結合實際需求選擇不同的接閃器裝置，如地面車站多采用接閃帶，地下車站出入口位置采用接閃帶或自身鋼結構，車輛段、控制中心等建筑物也基本采用接閃帶，如果采用避雷器則要保證地鐵專用，使其各項參數(shù)和性能符合防雷設計要求。

然后是設置引下線。即與接閃器和接地裝置相連的金屬導體，目的是以較低的阻抗對接閃器接收的雷電流加以傳導分流，進而泄流至地面?？紤]到地鐵系統(tǒng)部分建筑物體量較小，如地下站出入口、區(qū)間變電站等區(qū)域，為進一步提升安全防護水平，可以明敷方式專設引下線。

最后是接地裝置。嚴格意義講，地鐵系統(tǒng)完整的接地裝置應包括接地網、接地引出線以及總接地母排，通常在車輛段、地面站、控制中心等區(qū)域設置共用接地系統(tǒng)，即工作接地、電源保護接地、建筑防雷接地等建筑共用自然接地體和人工接地體，接地電阻需控制在1Ω以內，特殊線路阻值可低于0.5Ω;由于地下站及其變電所涉及腐蝕問題，需按照“外引接地極，絕緣引入”的方式加以敷設等。

3.內部防雷裝置

①采取電涌保護

電涌保護的防護對象主要是信號電路、牽引電源以及動力與照明電源等。，具體可設于UPS整合電源輸入柜、交流電源柜（見圖1）、智能電源屏、信號室專用電源防雷箱、信號設備室的防雷分線柜、無線子系統(tǒng)基站饋線端、視頻信號端口與控制線端口、車輛段以及停車場等諸多位置，此外配以過渡區(qū)間、地面區(qū)間接觸網的火花間隙性避雷器（間隔500m）等，以此增強抵御雷擊的能力[2]。

②基于共用接地進行等電位連接

具體而言，該設計分為三種形式，一是總等電位連接，要求進入至車站及其車輛段等建筑內部金屬管道、高架站金屬結構、共用接地裝置等之間的連接;二是機電設備的等電位連接，要求車輛段、車站區(qū)域的風機、冷凍機等機電設備，經扁鋼或預留的、連接MEB的接地端子實現(xiàn)等電位連接;三是電子系統(tǒng)的等電位連接，包括通信室、信號室、監(jiān)控室、屏蔽門、自動售檢票室等弱電機房內的LEB;LEB經接地干線與弱電MEB連接;設備以及其他不帶電金屬體與LEB進行星型連接等，同時為了確保弱電系統(tǒng)等電位能夠可靠連接，最好采用兩條90mm2以上截面積的接地干線電纜進行敷設，具體可參考某地鐵車站的設計（見圖2）。

結束語：

總之，地鐵系統(tǒng)的正常運轉離不開一系列子系統(tǒng)的配合與支持，為在根本上提高其安全性能，就必須妥善處理防雷問題，即從外部和內部兩個方面著手，不斷優(yōu)化接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護、等電位連接等防雷裝置設計，以此提升防護水平，使其更好的抵御雷電侵襲。

參考文獻：

[1]高用蓮.地鐵系統(tǒng)防雷裝置的設計[J].電子技術與軟件工程，2018（08）：101.

[2]孟軍鋒.武漢地鐵8號線車站防雷接地設計問題探討[J].建筑技術開發(fā)，2017，44（21）：25-27.