客運專線信號雷電防護和電磁兼容初探

國際標準IEC 62305-4《雷電防護 第4部分：建筑物內電氣和電子系統》的2008年修訂版認為，限壓型SPD的Up/f=UP+ΔU。SPD流過雷電流時，若連接導線的長度≤1m，每米長度的導線電感為1μH，對于電源SPD，當流過雷電流時，1m線路上的ΔU可以達到1kV，對于智能電源屏，1kV ΔU加上1kV以上的UP可能是災難性的。只有在充分滿足Up/f≤UW，即SPD與設備間的導線長度可以忽略時，內部系統才得到保護。因此，除了在電源線進入建筑物處安裝第1級電源SPD外，在智能電源屏內盡量靠近被保護單元或器件還要設置一級UP極低的SPD，連接線應當極短。

二、集裝箱中繼站的防雷考慮

在客運專線，信號系統大量的采用了集裝箱中繼站。集裝箱中繼站為鐵質，由于鐵磁物質對磁場的良好衰耗，鐵質集裝箱成了一個較好的磁屏蔽體。集裝箱內的信號設備處于良好的雷電電磁環境中，集裝箱的雷電防護主要防止直擊雷對集裝箱的機械損壞和傳導雷對箱內信號設備的損害。

為了防止雷電直擊集裝箱中繼站，條件許可時，應盡量將集裝箱安置不易遭受直擊雷的位置，如高架橋下，安置在空曠地帶的集裝箱應當在箱體上設置避雷帶和在箱體頂面設置小短避雷針，以避免雷擊箱面時造成機械損壞。一般采用滾球法計算小短避雷針的設置位置和高度。小短避雷針的高度應滿足集裝箱中繼站的運輸條件。

進入箱體的電源線應當設置符合能量配合要求的SPD，由于客運專線電源線都為地下電纜引入，根據國家標準“GB/T 21714.1—2008雷電防護1部分：總則”的描述，建筑物附近雷擊在電源線上的感應電流或雷電傳導進入建筑物內電源線的電流期望最大值為5kA(8/20μs波形)，因此，集裝箱中繼站的第1級電源防雷設備可選用8/20μs波形測試時標稱電流為10kA的SPD，在雷害嚴重地區最多選用8/20μs波形測試時標稱電流為20kA的SPD。由于集裝箱面積狹小，電源系統不適于多位置安裝防雷設備，因此選用Up低的SPD至為關鍵。信號線進入集裝箱時的分線柜，應當采用防雷型分線柜，同樣的理由，防雷型分線柜的SPD不宜選用標稱電流大的SPD，而特別要注意按照電子設備的雷電耐受能力UW選用信號設備用SPD的Up。

集裝箱應安置在有良好地網臺墩上，集裝箱四角必須地網連接，集裝箱地網應當與綜合接地系統在地下連接。集裝箱內應當設備供SPD接地的接地匯流排，進入箱內的第1級電源防護SPD接地，應當單獨設置接地匯流排。集裝箱內的信號機柜可以直接固定在集裝箱箱體上。

三、綜合接地系統

鐵路設備及設施的接地系統工程十分復雜，過去普速鐵路都是各專業地線分別設置。而客運專線牽引電流高，車流密度大，其高牽引電流要有一定的連續性。因此在客運專線，將沿線一定范圍內的牽引供電系統、電力供電系統、信號系統、通信系統及其他電子信息系統、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道、聲屏障等設備的接地系統，通過貫通地線連成一體化的接地系統，即綜合接地系統。由于客運專線的綜合接地系統是一個整體，它提高了接地系統的標準，接地性能好，能夠滿足各系統設備防雷、電磁兼容、人身保護、計算機邏輯等電位連接等要求。目前，歐洲鐵路普遍采用綜合接地系統。

將各子系統連為一體的貫通地線的敷設，應便于設備、設施就近接入和工程實施，并根據不同區段回流的分布情況綜合考慮貫通地線截面積，正常情況下應滿足流過貫通地線最大牽引回流需要和接觸網短路(短路時間按不大于100ms計)時通過瞬間大電流熱穩定的要求。貫通地線應有良好的導電性和可靠性，耐腐蝕并符合環保要求。

四、結束語

客運專線的綜合防雷和普速鐵路比較，信號設備系統的耐雷電能力更弱，考慮的防護重點也有差異，有一定的特殊性。因此應當有一套客運專線的電磁兼容和綜合防雷的規范(目前已有防雷箱和防雷分線柜標準)相信我們在實踐中不斷總結經驗，一定能將客運專線的電磁兼容和綜合防雷做的更好，確保客運專線的安全運行。