城市軌道交通電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)配置

城市軌道交通通信系統(tǒng)的傳輸設(shè)備、程控交換機(jī)、專用通信設(shè)備、無(wú)線通信設(shè)備和UPS電源等都是傳輸和處理數(shù)據(jù)信息的核心設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)外的連接線路存在著絕緣強(qiáng)度低，過(guò)電壓和過(guò)電流耐受能力差，對(duì)電磁干擾敏感等弱點(diǎn)。一旦建筑物受直擊雷或附近區(qū)域發(fā)生雷擊雷電過(guò)電壓和雷擊電磁脈沖會(huì)通過(guò)供電線路、通信線路、接收天線、空間電磁感應(yīng)等途徑侵入建筑物內(nèi)，將威脅到城市交通通信系統(tǒng)的正常工作和安全運(yùn)行。本文就此談?wù)劤鞘熊壍澜煌�電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)配置。

在我國(guó)，地鐵是城市公共交通的重點(diǎn)發(fā)展方向，大量的微電子設(shè)備在地鐵行業(yè)中得到應(yīng)用，大規(guī)模集成電路的采用使系統(tǒng)技術(shù)得到了極大提高，但集成電路本身有著在防雷性能的不如以前使用的機(jī)電制設(shè)備，一般來(lái)講集成度越高，其設(shè)備的耐用能力也越低，設(shè)備大都處于室內(nèi)，也容易遭受雷擊，其原因大多是雷電電磁脈沖過(guò)電壓沿傳輸線侵入室內(nèi)設(shè)備造成的。雷擊、閃電會(huì)在輸入/輸出電源線上產(chǎn)生瞬間高壓、大電流，影響用戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、信號(hào)繼電聯(lián)鎖、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、區(qū)間自動(dòng)閉塞等鐵路信號(hào)智能化供電設(shè)備及精密設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備損壞。近幾年來(lái)，防雷、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念不斷更新，有關(guān)新材料、新工藝也得到很大發(fā)展。

一、低壓供電系統(tǒng)的防護(hù)

低壓供電系統(tǒng)的接地和防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，根據(jù)相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在電力線引入U(xiǎn)PS機(jī)房前的交流電力變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施，對(duì)引入U(xiǎn)PS機(jī)房的低壓電力電纜的長(zhǎng)度和接地方式、機(jī)房的避雷、機(jī)房的屏蔽及機(jī)房的防雷地線等均有嚴(yán)格要求。

城市軌道交通通信系統(tǒng)的傳輸設(shè)備、程控交換機(jī)、專用通信設(shè)備、無(wú)線通信設(shè)備和UPS電源等都是傳輸和處理數(shù)據(jù)信息的核心設(shè)備，這些設(shè)備都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與各地連接著，但對(duì)外的連接線路存在著絕緣強(qiáng)度低，過(guò)電壓和過(guò)電流耐受能力差，對(duì)電磁干擾敏感等弱點(diǎn)。一旦建筑物受直擊雷或附近區(qū)域發(fā)生雷擊雷電過(guò)電壓和雷擊電磁脈沖會(huì)通過(guò)供電線路、通信線路、接收天線、空間電磁感應(yīng)等途徑侵入建筑物內(nèi)，威脅城市交通通信系統(tǒng)的正常工作和安全運(yùn)行。且電路的閉合、斷開(kāi)的轉(zhuǎn)換操作，感性和容性負(fù)載的開(kāi)關(guān)操作，短路電流的阻斷均可產(chǎn)生開(kāi)關(guān)浪涌對(duì)各種電子設(shè)備產(chǎn)生損壞。

對(duì)通信各子系統(tǒng)包括傳輸系統(tǒng)、公務(wù)通信系統(tǒng)、專用通信系統(tǒng)、專用無(wú)線通信系統(tǒng)、公安無(wú)線通信系統(tǒng)、消防無(wú)線通信系統(tǒng)、電視監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、區(qū)間光纜、電纜、漏泄同軸電纜、射頻電纜均采取不同措施進(jìn)行防雷處理，因此整個(gè)地鐵系統(tǒng)的防護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文僅針對(duì)雷電波入侵的防護(hù)的第Ⅰ級(jí)防護(hù)作簡(jiǎn)要介紹：

二、低壓配電系統(tǒng)雷電防護(hù)配置

依據(jù)GB50343-2004要求，城市軌道交通屬于A級(jí)雷電防護(hù)等級(jí)，其SPD配置將嚴(yán)格按照A級(jí)防護(hù)等級(jí)來(lái)進(jìn)行配置：

外電網(wǎng)引入機(jī)房建筑物應(yīng)采用多級(jí)雷電防護(hù)。第Ⅰ級(jí)設(shè)在戶外交流電源饋線引入處(配電盤或第Ⅰ級(jí)設(shè)在電力開(kāi)關(guān)箱后)；第Ⅱ級(jí)設(shè)在電源屏電源引入側(cè)；第Ⅲ級(jí)設(shè)在微電子設(shè)備(指計(jì)算機(jī)終端電源穩(wěn)壓器或UPS電源前)。

第一級(jí)防雷的目的：防止直接的傳導(dǎo)雷進(jìn)入LPZ1區(qū)，將上萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)付的浪涌電壓限制到2500-3000伏。

第二級(jí)防雷的目的：進(jìn)一步將通過(guò)第一級(jí)防雷器的殘余浪涌電壓或限制到1500-2000伏，對(duì)LPZ1-LPZ2實(shí)施等電位連接。

第三級(jí)防雷的目的：最終保護(hù)設(shè)備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000伏以內(nèi)，使浪涌的能量不致?lián)p壞設(shè)備。

三級(jí)防雷是因?yàn)槟芰啃枰�逐�?jí)泄放，傳輸線路會(huì)感應(yīng)LEMP(雷擊電磁脈沖輻射)，對(duì)于擁有信息系統(tǒng)的建筑物，三級(jí)防雷是成本較低，保護(hù)較為充分的選擇。

由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過(guò)分級(jí)泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。第一級(jí)防雷器可以對(duì)于直接雷擊電流進(jìn)行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時(shí)傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放對(duì)于有可能發(fā)生直接雷擊可能的地方，必須要進(jìn)行CLASS-I的防雷。第二級(jí)防雷器是針對(duì)前級(jí)防雷器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護(hù)設(shè)備，對(duì)于前級(jí)發(fā)生較大雷擊能量吸收時(shí)，會(huì)有一部分對(duì)設(shè)備或第三級(jí)防雷器而言仍然是相當(dāng)巨大的能量會(huì)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步吸收。同時(shí)，經(jīng)過(guò)了第一級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長(zhǎng)時(shí)(超過(guò)15米)感應(yīng)雷的能量就變的足夠大，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步對(duì)雷擊能量實(shí)施泄放。

同樣，經(jīng)過(guò)了第二級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)雷的能量就變的足夠大，第三級(jí)防雷器是對(duì)LEMP和通過(guò)第二級(jí)防雷器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。