城市軌道 城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷與接地

PAGEPAGEIII城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷與接地中文摘要19世紀(jì)50年代以來，隨著電氣化的不斷的發(fā)展和普及，地鐵和高鐵已經(jīng)成為人們生活中的一個(gè)重要出行工具，它改變?nèi)藗兊纳罘绞?。使人們生活越來越便捷舒適。但雷擊會對電氣化鐵路造成嚴(yán)重危害，造成城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備絕緣損壞、支架斷裂等故障，導(dǎo)致供電中斷。一旦出現(xiàn)這些問題，很容易造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。為此，對城市軌道交通供電系統(tǒng)常見的雷電故障進(jìn)行了分析研究，針對目前城市軌道交通系統(tǒng)中普遍使用的供電系統(tǒng)，找出容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，提出了接觸網(wǎng)防雷的技術(shù)措施，對提高城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷性能具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：軌道交通；防雷；電磁脈沖；接地；等電位；屏蔽；SPD目錄引言 1第一章軌道交通系統(tǒng)的概述 1（一）軌道交通系統(tǒng)供電系統(tǒng) 1（二）軌道交通供電系統(tǒng)雷擊特點(diǎn)分析 21、雷擊一般是絕緣子部位 22、最高處容易遭受雷擊 23、雷擊后果大部分是設(shè)備燒損、老化 2第二章雷擊對軌道交通供電系統(tǒng)造成的影響 2（一）雷電對軌道交通供電系統(tǒng)的破壞形式 31、直接雷擊 32、感應(yīng)雷擊 33、雷電反擊 3（二）雷電對軌道交通供電系統(tǒng)的影響 41、供電系統(tǒng)耐雷水平 42、供電系統(tǒng)雷擊跳閘率 5第三章城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷與接地措施 6（一）雷電及其防護(hù)原理 6（二）供電系統(tǒng)的防護(hù)重點(diǎn) 61、直擊雷防護(hù) 62、接地與等電位連接 73、電磁脈沖防護(hù) 8（三）供電系統(tǒng)的防雷措施 91、裝設(shè)避雷線 92、提升供電系統(tǒng)的接地水平 123、強(qiáng)化線路絕緣 124、安裝避雷器 125、適當(dāng)增加避雷器的設(shè)置 12第四章結(jié)束語 14參考文獻(xiàn) 14致謝 15PAGE15引言隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化的進(jìn)程不斷加快，城市發(fā)展規(guī)模的不斷的擴(kuò)大，大城市的人口數(shù)量不斷的膨脹，各大城市出現(xiàn)了嚴(yán)重的交通擁堵問題，地面交通已經(jīng)無法滿足人們的出行需求。因此今后我國城市軌道交通必將得到更加全面的發(fā)展，對于城市軌道交通的運(yùn)行安全要求將會越來越高。但是近幾年隨著電網(wǎng)的改造，特別是城網(wǎng)改造和變電所自動化系統(tǒng)的建設(shè)，許多建設(shè)者可能對這些設(shè)備的防雷接地保護(hù)還是認(rèn)識不足，以致造成了多起雷害事故，造成自動化系統(tǒng)的癱瘓和一些電網(wǎng)設(shè)備事故，損失是比較嚴(yán)重的。因此，雷電的危害是有目共睹的。本文針對目前城市軌道交通系統(tǒng)中普遍使用的供電系統(tǒng)，對配電系統(tǒng)的防雷與接地分析如下。第一章軌道交通系統(tǒng)的概述（一）軌道交通系統(tǒng)供電系統(tǒng)城市軌道交通系統(tǒng)是由多個(gè)分別完成不同功能的子系統(tǒng)所構(gòu)成的，按不同的系統(tǒng)性質(zhì)可分為：基礎(chǔ)設(shè)施和控制系統(tǒng)兩大部分?；A(chǔ)設(shè)施包括線路、車輛、車站等，控制系統(tǒng)由電氣、通信、信號、運(yùn)行組織、客運(yùn)組織等幾部分組成。軌道交通的運(yùn)行依賴于供電系統(tǒng)，可以說供電系統(tǒng)是整個(gè)軌道交通系統(tǒng)中最為重要的部分。供電變電站按功能劃分主要有4種類型：主變電站、牽引變電站、降壓變電站和跟隨變電站。主變電所將110kV電網(wǎng)電壓降為35kV，給牽引變電站和降壓變電站供電（電壓等級僅為參考值，進(jìn)口一次設(shè)備可能略有差異，以下同）；牽引變電站則是將35kV交流電經(jīng)變壓器、整流器轉(zhuǎn)換為直流1500V/750V，給接觸網(wǎng)/接觸軌供電；降壓變電站則是將35kV電網(wǎng)電壓降為400V，提供車站的動力和照明電源，同時(shí)也是跟隨變電站的進(jìn)線電源；跟隨變電站無變壓器，是降壓變電站400V側(cè)在地理上的延伸，是為離降壓變電站較遠(yuǎn)的設(shè)備供電。供電系統(tǒng)應(yīng)用遍及軌道交通系統(tǒng)的各個(gè)角落，從上千伏的牽引電壓到幾十伏的弱電系統(tǒng)設(shè)備直流供電都依賴于供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，包括控制中心、車站在內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備及通信設(shè)備的工作都離不開電源。而系統(tǒng)中因雷擊、電磁脈沖等原因引起的過電壓隨著供電系統(tǒng)的回路傳導(dǎo)到系統(tǒng)中的不同位置，線路上的過電壓對設(shè)備的安全運(yùn)行將產(chǎn)生不同程度的影響。因此，無論在系統(tǒng)中的任何位置，供電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)都是必不可少的重要組成部分。（二）軌道交通供電系統(tǒng)雷擊特點(diǎn)分析1、雷擊一般是絕緣子部位近年來，軌道交通供電系統(tǒng)的絕緣子部分容易發(fā)生雷擊事故，其比例超過50%。一旦雷電穿透絕緣體，就會引起設(shè)備故障，進(jìn)面對城市軌道交通的運(yùn)行帶來影響。在具體的事故之中，當(dāng)發(fā)生雷電災(zāi)害事故的時(shí)候，就會直接破壞絕緣子部位，導(dǎo)致絕緣子無法保持正常的運(yùn)作，最終因?yàn)樵O(shè)備的損壞，就可能會影響整個(gè)供電系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)營。2、最高處容易遭受雷擊在軌道交通供電系統(tǒng)中，正饋線、場站的軟橫跨承力索端部絕緣子等都可能遭遇雷擊，部件離軌道表面的高度一般超過10米。接觸懸掛的這一部分的保護(hù)主要用于下部，但不能滿足保護(hù)要求，容易遭受雷擊。3、雷擊后果大部分是設(shè)備燒損、老化根據(jù)雷擊的結(jié)果，一旦絕緣體和其他部件損壞，它們可能會被燒毀，一旦時(shí)間間隔較久，還有可能引發(fā)老化。對于接觸線、承力索等線狀設(shè)備，一旦遭遇雷擊，會出現(xiàn)斷線情況。對于其他的設(shè)備來說，會損壞設(shè)備，導(dǎo)致其無法正常的工作，從面對電氣化的城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行帶來影響。第二章雷擊對軌道交通供電系統(tǒng)造成的影響雷電日是指人們一年能聽到多少雷聲的閃電活動。我國平均雷電日大致可分為四個(gè)區(qū)域：西北、長江以北、長江以南和沿海地區(qū)。西北地區(qū)平均雷電日數(shù)低于15天。長江以北（包括東北）大部分地區(qū)的平均雷電日在15-40天之間。長江以南平均雷電日超過40天，北緯23（臺灣、廣東、廣西、云南南部等）以南平均雷電日超過80天。廣東省雷州半島和海南省是中國雷電活動最為強(qiáng)烈的地區(qū)。年平均閃電日高達(dá)120-130天。因?yàn)槔纂娙諏纂娀顒拥谋硎霾粔驕?zhǔn)確，因?yàn)橐惶炻牭揭宦暲纂姡惶炻牭?00聲雷電都算為“雷電日”，所以一些專家提出了使用“雷電頻率”?！袄讚簟笔侵冈?000公里范圍內(nèi)，借助無線電設(shè)備測量的一年內(nèi)發(fā)生的雷擊次數(shù)。對于軌道交通供電系統(tǒng)，工程上可采用“雷電日”作為設(shè)計(jì)雷電防護(hù)措施的依據(jù)，而在高、強(qiáng)雷電區(qū)，則應(yīng)綜合考慮本工程的安全要求，并考慮軌道交通供電系統(tǒng)的防護(hù)應(yīng)與雷電閃絡(luò)頻率相結(jié)合。（一）雷電對軌道交通供電系統(tǒng)的破壞形式雷電對軌道交通供電系統(tǒng)的破壞可分為一次效應(yīng)和二次效應(yīng)。主要影響是直接雷擊供電系統(tǒng)承載電纜、接觸線或附加電線，造成供電系統(tǒng)高電位，造成過電壓，流經(jīng)數(shù)十萬安培電流，并導(dǎo)致供電系統(tǒng)設(shè)備的燃燒。二次效應(yīng)是感應(yīng)雷擊或雷電反擊造成的損害。感應(yīng)雷擊是雷電在供電系統(tǒng)附近的作用。雷擊放電產(chǎn)生強(qiáng)電磁場，使磁場中的供電系統(tǒng)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。雷電反擊是雷電對供電系統(tǒng)支柱的作用，在支柱上產(chǎn)生沖擊電壓，在供電系統(tǒng)上產(chǎn)生過電壓。電壓的二次效應(yīng)可達(dá)數(shù)十萬千伏，引起供電系統(tǒng)跳閘或絕緣子閃絡(luò)。1、直接雷擊通常，供電系統(tǒng)電纜雷擊產(chǎn)生的直接雷電過電壓與最大雷電量成正比，即雷電過電壓應(yīng)為最大電流的100倍。因此，供電系統(tǒng)電纜位置的直接雷擊可能導(dǎo)致數(shù)百甚至數(shù)千千伏的過電壓。而這種雷擊造成這么巨大的電壓作用下，很容易就會造成雷擊點(diǎn)附近的絕緣子閃絡(luò)或炸裂。2、感應(yīng)雷擊感應(yīng)雷通常是由于空氣中電磁場的劇烈變化引起的，在金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生一定的感應(yīng)電壓。當(dāng)電壓超過供電系統(tǒng)的架空電壓時(shí)，就會被擊穿或燒毀，即發(fā)生感應(yīng)雷擊。感應(yīng)雷的特點(diǎn)是電子設(shè)備發(fā)生故障或燒毀的地方遠(yuǎn)離雷擊發(fā)生的地方。它近數(shù)百米，遠(yuǎn)數(shù)千公里或數(shù)十公里。例如，在距離接觸網(wǎng)L>65m處，當(dāng)雷擊放電到地面時(shí)，供電系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓與雷電電流的大小成正比，即感應(yīng)電壓為3.84IkV，當(dāng)i=1時(shí)，感應(yīng)電壓為38.4KV。0KA。在這種電壓下，供電系統(tǒng)很容易被破壞和燒毀。3、雷電反擊雷擊現(xiàn)象通常是指遭受直接雷擊的金屬體（包括閃光器、接地線和接地體）。當(dāng)強(qiáng)雷電流引入大地時(shí)，它的導(dǎo)線、接地體和與其相連的金屬導(dǎo)體會產(chǎn)生很高的電壓，從而將周圍的金屬物體連接起來。設(shè)備、電路和人體之間存在巨大的電位差，會引起閃絡(luò)。在軌道交通中，雷擊支柱的頂部作用于供電系統(tǒng)雷擊的過電壓，在支柱頂部產(chǎn)生電位差，雷擊電流通過支柱。同時(shí)，空氣中的電磁場對導(dǎo)體產(chǎn)生電壓。據(jù)圖1中軌道交通供電系統(tǒng)支柱的懸掛措施和DL/T620-1997（交流電氣設(shè)備的過電壓防護(hù)和絕緣配合）的運(yùn)行機(jī)理，得出了其雷電電阻過電壓水平。圖1軌道交通供電系統(tǒng)支柱懸掛示意圖（單位mm）（二）雷電對軌道交通供電系統(tǒng)的影響如果一個(gè)新投入使用的城市軌道交通過電壓保護(hù)系統(tǒng)不完善，防雷等級低，系統(tǒng)防雷對策不全面，那么雷電對該城市軌道交通線路造成的雷電過電壓就可以n造成供電系統(tǒng)的相應(yīng)裝置或變電站的相應(yīng)裝置損壞，導(dǎo)致供電系統(tǒng)跳閘。進(jìn)而阻礙城市軌道交通的正常運(yùn)營，造成經(jīng)濟(jì)損失，也無法保證社會穩(wěn)定。1、供電系統(tǒng)耐雷水平①雷擊支柱時(shí)耐雷水平一般情況下，腕臂距地高度He=8.1m，電纜平均高度Hx=7m，支架高度HT=9m，支架沖擊接地電阻Ri=10，Lt=0.84*7.56h，I1=22.67kA，雷電電流超過I1的概率P=53.3%。②雷擊承力索時(shí)耐雷水平I2=350/100=3.5（KA）超過I2的概率：P2=91.2％③建弧率：根據(jù)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定工頻電弧的概率稱為建弧率。η=（4.5E0.75-14）*10-2=*10-2=0.71④跳閘率：每100公里線路和40個(gè)雷電日，由雷擊引起的斷開次數(shù)（再合成工作也計(jì)算一次）稱為線路雷擊跳閘率，稱為跳閘率。跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。它可以定性地表示為以下公式：（以年平均雷暴日60天計(jì)算）平原地區(qū)：NT=N*η（gP1+P2）=25*0.71*（1/4*0.553+3/4*0.912）=14.6（次/100km·年）山丘地區(qū)：NT=N*η（gP1+P2）=25*0.71*（1/3*0.553+2/3*0.912）=14（次/100km·年）式中：N為電力行業(yè)規(guī)程推薦每百公里線路年遭受直擊雷次數(shù)N=Td·γ·式中：Td—平均年雷暴日數(shù)；γ—地面落雷密度；h—線路最上層避雷線或?qū)Ь€的對地平均高度；b—雙避雷線之間的寬度，單避雷線b=0，無避雷線b為線路上層的外側(cè)導(dǎo)線之間寬度。2、供電系統(tǒng)雷擊跳閘率一般來說，供電系統(tǒng)的跳閘率能反映接觸網(wǎng)線路雷擊跳閘的現(xiàn)狀和接觸網(wǎng)的跳閘次數(shù)。供電系統(tǒng)的雷擊跳閘率能反映供電系統(tǒng)線路的雷擊跳閘狀態(tài)和該地區(qū)接觸網(wǎng)的防雷水平。對供電系統(tǒng)線路的防雷水平進(jìn)行評價(jià)和測量是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)。供電系統(tǒng)雷擊次數(shù)與供電系統(tǒng)線路所屬地區(qū)每年平均雷暴次數(shù)有關(guān)。一般來說，平均年雷暴次數(shù)越多，每平方面積每年受到的雷擊次數(shù)就越多。根據(jù)聯(lián)合全球網(wǎng)格組織的計(jì)算可知，架空供電系統(tǒng)的橫向極限為3m，承載索軌面平均高度為7m。繼而就能夠運(yùn)算獲得單線供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)遭受雷擊數(shù)量N=0.122×Td×1.3，復(fù)線供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)經(jīng)受雷擊數(shù)量N=0.244×Td×1.3，Td是年平均雷電日數(shù)。通常供電系統(tǒng)應(yīng)雷電而產(chǎn)生的跳閘率應(yīng)當(dāng)是直擊雷與感應(yīng)雷所導(dǎo)致的跳閘率之和。其計(jì)算方法通常依照經(jīng)驗(yàn)運(yùn)算機(jī)理，目前國內(nèi)使用多種經(jīng)驗(yàn)運(yùn)算公式，依據(jù)雷擊跳閘率運(yùn)算方式，可以得出雷擊跳閘率是：式中：n為雷擊跳閘率；Td為該區(qū)域雷電日數(shù)。國內(nèi)城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷通常按照《城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10009-2005）和《城市軌道交通防雷、電磁兼容及防雷暫行規(guī)定》的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置。舍入系統(tǒng)”?！督ㄖこ碳夹g(shù)》。按雷暴數(shù)量可分為四級：年平均雷暴小于或等于20天的區(qū)域?yàn)樾±讌^(qū)；年平均雷暴大于20天、小于或等于40天的區(qū)域?yàn)槎嗬讌^(qū)；a雷暴日平均在40天以上的區(qū)域，年雷暴日平均在60天以下的區(qū)域?yàn)楦呃讌^(qū)，年雷暴日平均在60天以下的區(qū)域?yàn)楦呃讌^(qū)。在里面。雷暴持續(xù)60天以上的地區(qū)是一個(gè)強(qiáng)雷區(qū)。第三章城市軌道交通供電系統(tǒng)的防雷與接地措施軌道交通的機(jī)電與通信系統(tǒng)主要集中體現(xiàn)于車站及控制中心或線路中心等場所，車載系統(tǒng)安裝于列車內(nèi)部，與車站系統(tǒng)及控制系統(tǒng)之間通過各種傳感設(shè)備及無線通信完成信息的傳遞。我們在此僅討論車站及控制中心等車下機(jī)電與通信系統(tǒng)的過電壓保護(hù)。（一）雷電及其防護(hù)原理雷電本身是亙古以來就一直存在的一種非常普遍的自然現(xiàn)象，人類是在近代才開始嘗試去認(rèn)知雷電原理的。雷擊一般會伴生很高的雷電過電壓。由于發(fā)展時(shí)間較早，因此在通過多年針對性的研究之后，電力工業(yè)已經(jīng)對雷電有了非常清醒的認(rèn)識。然而，在城市軌道交通中，對雷電的認(rèn)識還不十分成熟。直接雷擊和感應(yīng)雷擊對供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備影響較大。雷電過電壓極有可能對供電系統(tǒng)的腕臂桿式絕緣子、負(fù)荷電纜、接觸線、饋線懸式絕緣子和組合式避雷器造成較大的損壞，造成連接。停電引起的跳閘影響城市軌道交通運(yùn)行。在雷電過電壓的預(yù)防和保護(hù)方面，國內(nèi)外專家一致認(rèn)為，目前，憑借我們所擁有的科技實(shí)力，我們不能防止雷電在大氣云中的發(fā)生，也不能被動地消除雷電。技術(shù)，也不能用相應(yīng)的對策來消除雷電，只有通過一定的技術(shù)來引導(dǎo)和阻止雷電的傳播。進(jìn)入地球的方式。設(shè)計(jì)并建造一套防雷過電壓保護(hù)系統(tǒng)是目前能夠避免雷電過電壓導(dǎo)致供電系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p害后果的最好方式。雷電過電壓保護(hù)體系屬于非常龐大的體系工程。一般涵蓋多個(gè)子體系，即使用許多預(yù)防措施形成一個(gè)全面的保障體系。通常來講，防直擊體系是由裝配的避雷設(shè)置形成；預(yù)防侵入波體系是由分流、均壓、等電位與限幅（避雷裝置、限壓裝置、壓敏電阻裝置、放電裝置、電容裝置等）構(gòu)成。（二）供電系統(tǒng)的防護(hù)重點(diǎn)1、直擊雷防護(hù)對地面的站廳建筑進(jìn)行保護(hù)，原則依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-942000年修訂版中對于建筑物防雷分類的計(jì)算方法對地下線路的地面站廳建筑物做防雷分類的確定，按防雷類別對應(yīng)的直擊雷防護(hù)措施做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)，具體方法在此不再展開討論。對于地面站和高架站的一些特殊情況，在保證建筑自身不受雷擊的同時(shí)更重要的是要保證站內(nèi)人員的人身安全。地面站往往因長、寬的跨度比較大，考慮外觀造型美觀等因素，多采用了鋼結(jié)構(gòu)支撐建筑屋頂、鋼結(jié)構(gòu)在站內(nèi)外露或與其他金屬物連接的做法。而鋼結(jié)構(gòu)自身并不是全部直接埋入地下，有時(shí)無法確認(rèn)其接地是否可靠。因此，對這些地面站和高架站除利用結(jié)構(gòu)或另設(shè)接閃器做好接閃外，應(yīng)設(shè)置可靠的專用引下線并與車站的綜合接地系統(tǒng)做好連接，確保引下線與站內(nèi)、外的人員有足夠的絕緣強(qiáng)度和安全距離。2、接地與等電位連接在軌道交通系統(tǒng)中，設(shè)備最為集中的車站通常在建設(shè)中采用地下建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)接地，整體地下建筑、隧道等都通過相互連接的鋼筋形成自然的接地體，有效地保證了系統(tǒng)接地符合接地阻值的需要，同時(shí)為各機(jī)房設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備提供了方便的接地途徑。地面站也會通過建筑的基礎(chǔ)裝置形成自然接地，并在地面建筑內(nèi)設(shè)置等電位端子排。作為系統(tǒng)內(nèi)安全保護(hù)和設(shè)備正常工作的重要基礎(chǔ)組成部分，一旦接地的金屬材料腐蝕或意外斷開將使局部接地受到影響，使系統(tǒng)的接地電阻值升高甚至造成懸浮地。為保證接地系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)對接地材料采取必要的防腐蝕措施，例如針對雜散電流的影響采取陰極保護(hù)措施、在接地距離系統(tǒng)設(shè)備較近的位置增設(shè)耐腐蝕能力強(qiáng)的新型接地材料和降阻防腐材料，如近年新引入國內(nèi)的鍍銅鋼接地產(chǎn)品和配套的長效防腐降阻劑（但在選用鍍銅鋼產(chǎn)品時(shí)應(yīng)首先做好鋼軌、系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)等“陽極”材料的保護(hù)）。一般在系統(tǒng)的建設(shè)過程中，按設(shè)計(jì)在設(shè)備機(jī)房和現(xiàn)場設(shè)備處預(yù)留多個(gè)接地端子供設(shè)備接地，但往往沒有設(shè)置完善的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，在雷擊電磁脈沖侵入系統(tǒng)時(shí)，將會造成系統(tǒng)設(shè)備之間的電位差，從而擊穿設(shè)備間的絕緣造成設(shè)備故障，影響系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，作為現(xiàn)代防護(hù)重要技術(shù)核心的等電位連接是軌道交通設(shè)備保護(hù)中的重點(diǎn)，它同樣對人員的人身安全保護(hù)起到重要作用。等電位連接網(wǎng)絡(luò)一般分為S型和M型兩種，前者適用于小范圍內(nèi)、設(shè)備集中、系統(tǒng)進(jìn)出線位置集中的局部系統(tǒng)，而后者適用于占地面積大、工作頻率高、設(shè)備分散、系統(tǒng)進(jìn)出線分散的復(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)軌道交通的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大多數(shù)情況更適用于使用M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)，通常的做法是在設(shè)備機(jī)房內(nèi)地面設(shè)置密集的網(wǎng)格型金屬連接網(wǎng)（使用薄銅帶，更有利于高頻脈沖電流的通過），并在多處與聯(lián)合接地裝置連接，需要等電位連接和接地的設(shè)備以最短的途徑與銅帶連接。3、電磁脈沖防護(hù)按供電系統(tǒng)進(jìn)入各用電位置的路徑以及針對具體的用電設(shè)備所處的電磁脈沖防護(hù)分區(qū)的原則，通常是按不同的電壓等級、雷電分區(qū)界面位置等因素來考慮相應(yīng)的過電壓防護(hù)措施。（1）高壓部分：110kV、35kV的主變電站和牽引變電站。（2）直流牽引接觸網(wǎng)：750V或1500V直流接觸網(wǎng)或接觸軌。架空接觸網(wǎng)：在地面線及高架線上，凡是架空的接觸網(wǎng)每隔200m設(shè)置一組火花間隙型避雷裝置；避雷裝置的接地：避雷裝置的工頻接地電阻不大于10Ω，并通過專用引下線直接接地。（3）低壓電源系統(tǒng)：由每個(gè)降壓變電站至供電線路區(qū)間每一個(gè)供電區(qū)域（各控制機(jī)房、車站等）的低壓電源電纜均在進(jìn)入供電區(qū)域建筑前采取埋地敷設(shè)的方式，并在每處電纜井內(nèi)將電纜金屬鎧裝層做好接地處理；電纜進(jìn)入建筑物或車站的位置將電纜鎧裝層與建筑的綜合接地裝置做好等電位連接。并在進(jìn)入建筑的第一個(gè)隔離開關(guān)處設(shè)置第一級低壓電源SPD作保護(hù)。SPD的選擇需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐睦妆?shù)據(jù)以及計(jì)算得到的建筑物防雷等級（防雷類別及電子信息系統(tǒng)防雷級別），選用通流量足夠大的產(chǎn)品。如選用鎧裝電纜，還需要將鎧裝層在兩端做好接地，以屏蔽雷擊或站區(qū)內(nèi)電磁脈沖輻射造成的干擾電磁場。在每個(gè)二級配電裝置處設(shè)置電源二級SPD。一般通流量按標(biāo)稱40kA（8/20μs）選用，地下線（站）的可考慮適當(dāng)降低通流量標(biāo)準(zhǔn)至20kA（8/20μs），以降低工程成本。SPD的最大持續(xù)工作電壓Uc不宜低于385V，以避免因啟動電壓低而受動力設(shè)備的啟動或停機(jī)引起的線路電壓波動影響造成SPD頻繁動作而影響其使用壽命；SPD的電壓保護(hù)水平Up應(yīng)盡量低，一般以不高于2kV為宜（按一般民用電器耐沖擊電壓水平2.5kV的80%考慮）。在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、監(jiān)控、通信以及現(xiàn)場設(shè)備配電裝置處或設(shè)備前端最靠近設(shè)備的位置設(shè)置電源第三級SPD。此處的SPD通流量不必考慮過大，一般5-10kA（8/20μs）即可。最大持續(xù)工作電壓可按320V選用，Up值控制在1.2kV以下（按需要特殊保護(hù)的設(shè)備耐沖擊電壓水平1.5KV的80%）。對沖擊過電壓耐受能力極差的設(shè)備應(yīng)根據(jù)其可耐受極限沖擊電壓的80%設(shè)置特殊的末級SPD保護(hù)。由開關(guān)電源和DC/DC供電設(shè)備提供直流低壓電源的設(shè)備，在設(shè)備電源端口處按電壓等級設(shè)置直流SPD，以確保直流部分不受電磁脈沖干擾的影響。為確保供電系統(tǒng)不致因SPD的損壞、劣化形成的器件自身擊穿、短路等狀況引起供電系統(tǒng)發(fā)生跳閘斷電的事故，所有SPD均并聯(lián)于供電回路與PE間安裝，并在SPD回路中串聯(lián)具有熔斷標(biāo)識的熔斷器或空氣開關(guān)。（三）供電系統(tǒng)的防雷措施1、裝設(shè)避雷線避雷器的主要作用是降低供電系統(tǒng)的累積跳閘概率，避免絕緣子的損壞。對于多雷、強(qiáng)雷、大雷電線路，在安裝避雷器的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合防雷的實(shí)際情況和線路情況。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DL/T620-1997）和國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50057-1994）分別推薦了折線法和滾球法。它們在確定保護(hù)范圍時(shí)有不同的計(jì)算和繪圖步驟。避雷針、避雷線、避雷器等已通過國內(nèi)外長期工程實(shí)踐檢驗(yàn)。它們的保護(hù)效果是基于氣體放電和雷擊距離的理論。由于雷云放電是一種長間隙放電，許多特殊的、偶然的因素都會影響到先導(dǎo)放電的發(fā)展方向。通過實(shí)驗(yàn)研究和長期的工程實(shí)踐，不同形狀和結(jié)構(gòu)的物體對雷電引航員的吸引力是不同的。目前，確定避雷針和避雷針保護(hù)范圍的常用工程方法有折線法和滾球法。多邊形法的原型是前蘇聯(lián)常用的雙曲線法。為了便于工程應(yīng)用，中國學(xué)者簡化了雙曲線法。對于垂直針形物體和水平直線物體的雷電恒定屏蔽范圍，電力、鐵路行業(yè)的有關(guān)規(guī)定推薦折線法，建筑業(yè)的有關(guān)規(guī)定采用滾球法。（1）豎直針狀物體的雷電屏蔽范圍根據(jù)折線法，單個(gè)垂直針形物體的保護(hù)范圍是一個(gè)與針形物體軸線成一直線的旋轉(zhuǎn)體。如圖1所示，其地面保護(hù)半徑應(yīng)按以下公式計(jì)算。r=1.5hp式中r—保護(hù)半徑，（m）；h—針狀物體的高度（m），p—高度影響系數(shù)，h30m，p=1；30m＜120m，p=；當(dāng)h>120m時(shí)，取其等于120m。在被保護(hù)物高度hx水平面上的保護(hù)半徑應(yīng)按下列方法確定：當(dāng)hx時(shí)rx=（h-hx）p=hap式中：rx—針狀物體在hx水平面上的保護(hù)半徑，（m）。hx—被保護(hù)物的高度，（m）：ha—針狀物體的有效高度，（m）。當(dāng)hx時(shí)rx=（1.5h-2hx）p顯然，豎直針狀物體越高，保護(hù)范圍越大。但當(dāng)針狀物體的高度大于一定值時(shí)，閃電并不總是發(fā)生在頂部，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生側(cè)面碰撞現(xiàn)象?？紤]到垂直針狀物體工程實(shí)施的方便性，單個(gè)垂直針狀物體的高度一般不超過60米。（2）水平線狀物體的雷電屏蔽范圍水平線形物體對雷云與地面之間的電場畸變影響較小，雷電感應(yīng)效應(yīng)和防護(hù)寬度均小于垂直針狀物體。HX水平面上單個(gè)水平線性物體每側(cè)保護(hù)范圍的寬度如圖4-2所示。當(dāng)hx時(shí)rx=0.47（h-hx）p式中：rx—每測保護(hù)范圍的寬度當(dāng)hx時(shí)rx=（h-1.57hx）p滾球法是建立在哥魯?shù)吕自品烹姷睦讚艟嘣碇系钠湟c(diǎn)如下。當(dāng)閃電接近地球時(shí)，地面附近的電場強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)建筑物上的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的自由臨界值時(shí)，建筑物上產(chǎn)生電暈放電，并繼續(xù)增加，最終發(fā)展為向上的面對面放電。當(dāng)前驅(qū)放電與前驅(qū)放電相遇時(shí)，就成為雷電的主要放電。2、提升供電系統(tǒng)的接地水平系統(tǒng)本身的質(zhì)量將影響防雷措施的實(shí)際效果。作為設(shè)計(jì)部門和施工部門，盡可能滿足防雷接地裝置等效電阻的要求。結(jié)合實(shí)際情況，做好防雷設(shè)施的接地電阻參數(shù)、維護(hù)和檢查工作。一旦發(fā)現(xiàn)問題，就可以及時(shí)解決。解決。每年雨季前，應(yīng)對管道內(nèi)接地裝置進(jìn)行全面遙測。測量后，如果接地電阻不符合要求，需要增加或更換接地極。避雷器、隔離開關(guān)和架空地線的接地極也需要妥善處理，并做好接地極的重新埋設(shè)工作。部分可安裝石墨接地極，以滿足接地的需要。3、強(qiáng)化線路絕緣對于雷電災(zāi)害，我們可以選擇加強(qiáng)線路的絕緣。主要方法如下：第一，為了增加復(fù)合絕緣子在供電系統(tǒng)設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用，供電系統(tǒng)的錨定、分段和分相絕緣子需要考慮復(fù)合絕緣子，以避免嚴(yán)重后果。第二，增加串內(nèi)絕緣子數(shù)量，增加塔頂空氣間距，直接切換到大爬距懸式絕緣子。為了減少對絕緣體絕緣性能的影響，可以強(qiáng)調(diào)，每年應(yīng)使用活水和人工處理兩次對絕緣體進(jìn)行清洗和維護(hù)。對于嚴(yán)重污染，必須隨時(shí)進(jìn)行清潔。4、安裝避雷器在《供電系統(tǒng)運(yùn)行檢修規(guī)程》之中明確提出，避雷器安裝應(yīng)該無損傷、牢固、瓷套不存在嚴(yán)重的放電。開關(guān)、避雷器、架空地線等接地電阻值都不得超過10Ω，零散的接觸網(wǎng)支柱接地電阻值不得超過30Ω。在防雷工程中，安裝避雷器也是一種有效的措施。當(dāng)支柱的接地電阻相同時(shí)，安裝避雷器有利于大大提高線路的防雷水平。當(dāng)支架的接地電阻達(dá)到30Ω時(shí)，無避雷器線路的防雷等級達(dá)到12kA。安裝避雷器后，線路的實(shí)際防雷水平可達(dá)到24kA。只有在確定安裝密度、導(dǎo)流、保護(hù)范圍和防雷等級后，才能滿足接觸網(wǎng)的防雷措施。在作業(yè)環(huán)節(jié)，如遇雷雨季節(jié)，必須對避雷器進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理。設(shè)備狀況不良，應(yīng)及時(shí)更換。在滿足設(shè)備雷擊條件的情況下，防雷設(shè)備能起到良好的保護(hù)作用。5、適當(dāng)增加避雷器的設(shè)置（1）避雷器增設(shè)處所避雷器的接地引下線采用70mm2絕緣銅電纜雙引下至不大于10歐姆的獨(dú)立接地極。（2）避雷器安裝避雷器底座安裝在上腕臂底座的預(yù)留孔上，底座肩架圖如下：圖4-4避雷器底座安裝圖（3）避雷器引線的安裝要求第一，供電系統(tǒng)避雷器電氣連接導(dǎo)線在支柱進(jìn)線側(cè)，AF避雷器導(dǎo)線在支柱另一側(cè)。第二，供電系統(tǒng)側(cè)在承重電纜固定位置，并與支撐絕緣體。在承力索上采用兩個(gè)承力索電連接線夾固定，兩線夾中心間距200mm。（4）接地極的安裝①避雷器和避雷線接地采用的是三個(gè)接地體的接地極。②在路基段安裝避雷器的支柱需要兩種方式接地。一個(gè)用綜合接地線接地，另一個(gè)用接地極接地。每根安裝有避雷器的支柱只安裝一套接地極。安裝距離為距相鄰線路中心的距離大于20米。③記數(shù)器用一個(gè)小托架安裝，安裝高度為2米，均安裝在來車方向。第四章結(jié)束語軌道交通的安全運(yùn)行依賴于各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是機(jī)電與通信系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵與核心，只有確保系統(tǒng)設(shè)備在任何時(shí)間都能不受外界干擾才能保證系統(tǒng)的可靠，防雷、