社保電子-防雷元器件是綜合雷電防護系統(tǒng)的重要設備,它必須具有長壽命、高安全性、高可靠性。
防雷系統(tǒng)不得影響信號設備的正常工作,系統(tǒng)設計應符合以下有關設計規(guī)范、技術條件的有關規(guī)定。
《鐵路信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件》(TB/T3074-2003);
《鐵路信號設備用浪涌保護器》(TB/T2311-2007);
《鐵路信號設備雷電防護用變壓器》(TB/T 2653-2003);
《鐵道信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見》(鐵運【2006】26號);
《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規(guī)定》(鐵建設【2007】39號);
《關于發(fā)布高速鐵路設計規(guī)范等14項鐵路工程建設標準局部修訂條文的通知》(鐵建設【2012】29號文);
《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》(TBT 3073-2003);
《關于鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施的補充規(guī)定》(運基信號【2008】362號)。
鐵路信號設備防雷保安器、電源防雷配電箱及防雷分線柜納入產(chǎn)品強制認證管理,技術指標和應用要求必須符合相關檢測標準,并具有有效的CRCC認證證書或原鐵道部行政許可證書。
根據(jù)運基信號【2008】362號文《關于鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施的補充規(guī)定》的要求,新建、擴建、改建工程中的信號雷電綜合防護工程,由具有鐵道行業(yè)(鐵路綜合)甲級設計資質的設計單位承擔,信號設備用建筑物屋頂避雷帶、避雷網(wǎng)、引下線、預留的接地端子板、信號設備房屋(含電源室、機械室、計算機房)屏蔽、基礎接地體、環(huán)形接地裝置及其與室內接地匯集線的連接線(接地線)、石墨地線、接地匯集線的設計,由信號專業(yè)提出要求,房建專業(yè)按信號專業(yè)提出的要求完成設計,并與房建主體工程同步施工;其余的信號設備防雷由信號專業(yè)完成設計。
綜合雷電防護系統(tǒng)應采用先進技術和成熟經(jīng)驗,并在一定時期內保持技術的先進性。
一、一般要求
1、按照分區(qū)、分級、分設備防護和縱向、橫向或縱橫向防護的需要合理選用防雷保安器。
2、當防雷保安器處于劣化或損壞狀態(tài)時,須立即自動脫離電路且不得影響設備正常工作。
防雷保安器并聯(lián)應用時,在任何情況下不得成為短路狀態(tài);串聯(lián)應用時,在任何情況下不得成為開路狀態(tài)。
防雷保安器對地有連接的,除了放電狀態(tài),其他時間不得構成導通狀態(tài);否則必須輔以接地檢測報警裝置。
3、用于電源電路的防雷保安器,應單獨設置;必須具有阻斷續(xù)流的性能;安裝在分線盤(柜)處、電源防雷配電箱內及工作電壓在110V以上的防雷保安器應有劣化指示。
4、凡屬于獨立防雷電路上的防雷保安器,應統(tǒng)一編號管理,并具有例行檢測記錄;其安裝應便于日常維護檢測。
5、并聯(lián)應用的防雷保安器應能實現(xiàn)熱插拔,信號傳輸線的防雷保安器應實現(xiàn)即插即用(信號傳輸線的范圍詳見表2)。
6、被保護設備本身已加裝防雷保安器,且其抗擾度已達到TB/T3074-2003第九章規(guī)定的試驗等級為4級或X級的,可不設置防雷保安器。
7、防雷保安器的限制電壓應與被保護設備的絕緣相匹配。防雷保安器的外殼必須采用阻燃材料。
8、防雷保安器安裝應牢固可靠,便于維護和測試。在測試各種電纜芯線絕緣電阻時有簡單易行的斷開信號防雷保安器(SPD)的措施,防止SPD 錯誤動作。SPD連接線應短而直,不能彎曲和盤繞,并采用凱文接線方式。SPD應具有可靠的脫鉤裝置和失效窗口指示,故障后必須成開路狀態(tài)并能有效防止起火。
9、防雷分線柜端子分布應盡量滿足設計圖紙的要求,分線柜內每位端子可連接4根截面積不大于25mm2的導線,防雷分線柜每層端子板數(shù)量按10塊設置,端子線纜不得交叉,防護線纜槽采用豎向走線方式。
二、電源防雷保安器
1、外電網(wǎng)引入信號設備房屋建筑物應采用多級雷電防護。第Ⅰ級設在戶外交流電源饋線引入處(配電盤);第Ⅱ級設在電源屏電源引入側;第Ⅲ級設在微電子設備(指計算機終端電源穩(wěn)壓器或UPS電源前)。
2、第I級電源防雷應有故障聲光報警、雷電計數(shù)和狀態(tài)顯示(三相電源每一相線均應有狀態(tài)顯示)等功能。
3、電源防雷應采用信號電源防雷箱方式,信號防雷箱應具有配電功能,設置地點應符合防火要求。
4、信號設備房屋的電源應采用TN-S系統(tǒng)。三相電源供電的信號設備房屋,應采用L(相線)—L、L—PE(保護地線)和N(中性線)—PE全模防護的并聯(lián)三相電源防雷配電箱;單相電源供電的信號設備房屋,應采用L—N、L—PE和N—PE的單相電源防雷配電箱。
5、室內電源防雷保安器應按下表選取沖擊通流容量和限制電壓。
表1.信號設備房屋的電源防雷保安器沖擊通流容量和限制電壓表
交 流 電 源 防 雷 保 安 器 |
直流電源 防雷保安器 |
||||||
信號防雷配電箱(I) |
電源屏前(II) |
微電子設備電源前(III) |
|||||
沖擊通 流容量 |
限制電壓 |
沖擊通 流容量 |
限制電壓 |
沖擊通 流容量 |
限制電壓 |
沖擊通 流容量 |
限制電壓 |
≥40kA |
≤1500V |
≥20kA |
≤1000V |
≥10kA |
≤500V |
≥10kA |
注3 |
注:1.微電子設備電源引入前安裝的并聯(lián)型交流電源防雷配電箱限制電壓達不到要求時,應采用帶濾波器的串聯(lián)型電源防雷配電箱。 2.電源防雷配電箱的功率應大于被保護設備總用電量的1.2倍。 3.直流電源防雷保安器的選取:工作電壓24 V時,限制電壓75 V;工作電壓48 V時,限制電壓110V;工作電壓110 V時,限制電壓220 V;工作電壓220 V時,限制電壓500 V。 |
6、室外架空線路應在架空線兩端引入處設置防雷保安器。架空線供電的交流電源防雷保安器,沖擊通流容量不小于20kA,限制電壓不大于700V,在中雷區(qū)以上的地區(qū),限制電壓可不大于1000V。
二、 信號傳輸線防雷保安器
1、室內數(shù)據(jù)傳輸線長度大于50-100m時,可在一端設備接口處設置防雷保安器;大于100m時,宜在兩端設備接口處設置防雷保安器。
2、室內信號傳輸線防雷保安器的選用應符合以下條款要求:
室內采集、驅動信號傳輸線防雷保安器沖擊通流容量不小于1.5kA,限制電壓不大于60V,信號衰耗不大于0.5db。
室內視頻信號傳輸線防雷保安器沖擊通流容量不小于1.5kA,限制電壓不大于10V,信號衰耗不大于0.5db。
室內RS232 、RS422、RJ45、G.703/V.35等通信接口信號傳輸線防雷保安器沖擊通流容量不小于1.5kA,限制電壓不大于40V,信號衰耗不大于0.5db。
其他室內信號傳輸線防雷保安器沖擊通流容量不小于5kA,限制電壓按表5選取。
表2.信號傳輸線防雷保安器限制電壓表
序號 |
信號設備名稱 (工作電壓) |
限制電壓(V) |
1 |
軌道電路發(fā)送和接收端 |
≤190 、330、500 、700 |
2 |
電碼化軌道區(qū)段(≥220 V) |
≤1000 |
3 |
信號點燈、道岔表示、道岔啟動 (220V時) |
≤700 |
4 |
道岔啟動(380V時) |
≤1000 |
5 |
220V交/直流回路 |
≤700/500 |
6 |
110V交/直流回路 |
≤500/220 |
7 |
48V交/直流回路 |
≤330/110 |
8 |
24V以下交/直流回路 |
≤190/75 |
注: 1.交流軌道電路:工作電壓小于36V時,限制電壓應≤190V;工作電壓36—60V時,限制電壓應≤330V;工作電壓60—110V時,限制電壓應≤500V;工作電壓110—220V時,限制電壓應≤700V。 2.直流軌道電路:工作電壓小于24V時,限制電壓應≤75V。 |
3、安裝于室外的電子設備宜在纜線終端入口處設置防雷保安器或防雷變壓器。
4、 室外信號傳輸線(非架空線)防雷保安器沖擊通流容量不小于10kA,限制電壓按表2選取。
三、改善信號設備房屋(含電源室、機械室、計算機房)電磁環(huán)境
3.1 既有信號設備房屋建筑物直擊雷防護和屏蔽
3.1.1為抗御直擊雷和降低雷電電磁干擾,信號設備房屋的建筑物應采用法拉第籠進行電磁屏蔽。
● 法拉第籠由屋頂避雷網(wǎng)、避雷帶和引下線、信號設備房屋屏蔽和接地系統(tǒng)構成。
● 避雷網(wǎng)由不大于3m×3m的方形網(wǎng)格構成,每隔3m與避雷帶焊接連通。網(wǎng)格由40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼交叉焊接構成。熱鍍鋅鋼材的鍍層厚度為20~60μm。
● 避雷帶應采用不小于Φ8mm熱鍍鋅圓鋼沿屋頂周邊設置一圈,距墻體高度0.15m,并用熱鍍鋅圓鋼均勻設置避雷帶支撐柱,支撐柱間距不大于1m。
● 引下線是避雷帶與接地裝置的連接線,沿信號設備房屋建筑物外墻均勻垂直敷設4-6根,安裝應平直,并與其它電氣線路距離大于1m。引下線的固定卡釘布置應均勻牢固,間距宜小于2m。
● 引下線宜采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼或不小于Φ8mm熱鍍鋅圓鋼,上端與避雷帶焊接連通,焊接處不得出現(xiàn)急彎(彎角不小于R90°),下端與地網(wǎng)焊接。
● 引下線與分線盤(柜)間距應不小于5m。
3.1.2信號設備房屋建筑物屋頂不允許設置避雷針。
3.1.3 為節(jié)省投資和合理利用資源,法拉第籠也可利用建筑物的鋼筋混凝土結構或框架結構建筑物,實現(xiàn)引下線和大空間屏蔽網(wǎng)的作用。引下線利用建筑物內主鋼筋時,主鋼筋應與接地裝置(地網(wǎng))、避雷帶焊接。既有建筑物為鋼筋砼結構時,可利用墻內主鋼筋做輔助引下線。
3.1.4安裝電子設備的信號設備房屋宜進行更完善的室內法拉第籠屏蔽。
● 其屏蔽層應選用鍍鋅鐵板型電磁屏蔽材料,板材厚度應不小于0.6mm,鍍層厚度20-60微米。
● 門窗屏蔽應采用截面積不小于9mm2、網(wǎng)孔小于80mm×80mm的鋁合金網(wǎng),并用不小于16mm2的軟銅線與地網(wǎng)或屏蔽層可靠連接。
● 金屬板間每間隔500mm必須焊接或用不小于2mm2的軟銅線可靠連接。
● 屏蔽層必須在引下線與地網(wǎng)連接處用不小于25 mm2的軟銅線可靠連接(可多處連接)。
● 信號設備房屋已經(jīng)預留鋼筋接地端子板的,屏蔽層還應與鋼筋接地端子板栓接。
● 信號設備房屋地面采用防靜電地板;其金屬架間應互相可靠連接,防靜電地板在地面用銅箔帶鋪設成與防靜電地板方格相同的網(wǎng)格時,銅箔帶材料應采用0.2mm×20 mm,網(wǎng)絡交叉點應焊接或與各支座卡接。
● 互相連接的金屬支架或網(wǎng)格銅箔帶應采用10 mm2的銅帶(扁平銅網(wǎng)編織帶)應與地網(wǎng)或屏蔽層連接,至少4處,銅帶一端加線鼻后與地網(wǎng)或屏蔽層栓接,另一端用錫焊接。
3.2 新建信號設備房屋(含電源室、機械室、計算機房)建筑物直擊雷防護和屏蔽
3.2.1房屋結構應采用鋼筋混凝土框架結構。在混凝土框架內應設置不小于Φ12mm的圓鋼為主筋(加強鋼筋),主筋間用相同規(guī)格的圓鋼相互焊接成不大于5m×5m的網(wǎng)格,并保證電氣連接的連續(xù)性。主筋上端必須與避雷帶焊接,下端必須就近與基礎接地網(wǎng)焊接。
3.2.2建筑物施工時,應在信號設備房屋四周室內、室外距地面0.3m處預留與混凝土框架內主筋連接的接地端子板各4塊。室外接地端子板應與環(huán)形接地裝置栓接,室內接地端子板應與信號設備房屋屏蔽層或與防靜電地板下的金屬支架(或支架下的銅箔帶)栓接。
3.2.3信號設備房屋直擊雷防護和屏蔽應符合3.1.1、3.1.2、3.1.4條要求。
3.2.4安裝電子設備的信號設備房屋可在墻體內用鋼筋網(wǎng)設置屏蔽層。鋼筋網(wǎng)應采用不小于Φ8mm的圓鋼焊接成不大于600mm×600mm網(wǎng)格,并與主筋焊接連通,窗戶設有防盜網(wǎng)的還應與防盜網(wǎng)鋼筋焊接。門窗屏蔽及采用金屬板的信號設備房屋屏蔽應符合3.1.4條要求。
3.3室外信號設備直擊雷防護和屏蔽
3.3.1室外電子設備集中的區(qū)域,可在距電子設備和信號房屋建筑物30m以外的地點安裝多支獨立避雷針。
3.3.2包含信號設備的箱、盒、柜等殼體應具有良好的電氣貫通和電磁屏蔽性能,殼體內應設專用接地端子(板)。室外信號設備的金屬箱、盒殼體必須接地。
3.3.3嚴禁用鋼軌代替地線。
3.4接地系統(tǒng)
3.4.1一般要求
● 信號設備應設安全地線、屏蔽地線和防雷地線。信號設備的機架(柜)、控制臺、箱盒、信號機梯子等應設安全地線,交流電力牽引區(qū)段的電纜金屬護套應設屏蔽地線,防雷保安器應設防雷地線,安裝防靜電地板的信號設備房屋應設防靜電地線,微電子設備需要時可設置邏輯地線。上述地線均由共用接地系統(tǒng)的地網(wǎng)引出。
● 室內信號設備的接地裝置應構成網(wǎng)狀(地網(wǎng))。
● 接地導線上嚴禁設置開關、熔斷器或斷路器。
3.4.2地網(wǎng)
● 地網(wǎng)由各接地體、建筑物四周的環(huán)形接地裝置、基礎鋼筋構成的接地體相互連接構成。
● 新建建筑物混凝土基礎的鋼筋必須焊接成基礎接地網(wǎng),網(wǎng)格寬度不大于3m×3m;既有建筑物為鋼筋混凝土基礎的,可利用混凝土基礎鋼筋作為基礎接地網(wǎng)。
● 環(huán)形接地裝置一般由水平接地體和垂直接地體組成,應環(huán)繞建筑物外墻閉合成環(huán),受條件限制時可不環(huán)周敷設,但應盡可能沿建筑物周圍設置,以便與地網(wǎng)連接的各種引線就近連接。水平接地體距建筑物外墻間距不小于1m,埋深不小于0.7 m。
水平接地體可采用以下材料:
a 40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼;
b 鍍層厚度大于250μm、直徑大于14 mm2的鍍銅圓鋼;
c 不小于50mm2銅帶或纏繞的電纜;
d 與貫通地線材質相同。
● 在避雷帶引下線處應設垂直接地體,垂直接地體必須與水平接地體可靠焊接。接地電阻不滿足要求時,可增設垂直接地體,其間距不宜小于其長度的2倍并均勻布置。
● 接地體應設置永久性明顯標志。
● 環(huán)形接地裝置必須與建筑物四角的主筋焊接,并應在地下每隔5—10m就近與建筑物基礎接地網(wǎng)鋼筋焊接一次。
● 垂直接地體可采用石墨電極、銅包鋼、銅材、熱鍍鋅鋼材(鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼)或其它新型接地材料,電力牽引區(qū)段宜采用石墨接地體。
a采用熱鍍鋅鋼管時,鋼管壁厚不小于3.5mm;
b采用熱鍍鋅角鋼,角鋼不小于50mm×50mm×5mm;
c采用熱鍍鋅扁鋼時,扁鋼不小于40mm×4mm;
d采用熱鍍鋅圓鋼時,圓鋼直徑不小于8mm。
● 接地電阻難以達到要求時,可采取深埋接地體、設置外延接地體、換土、在接地體周圍添加經(jīng)環(huán)保部門認可的降阻劑或其他新技術、新材料等措施。
● 接地體難以避開污水排放和土壤腐蝕性強的地點時,垂直接地體應采用石墨接地體。水平接地體應選用耐腐蝕性材料,采用熱鍍鋅扁鋼時,鍍層不宜小于60µm。
3.4.3對既有建筑物進行地網(wǎng)改造時,應了解建筑物結構、原有防直擊雷裝置、原有接地和接地體的分布等。
3.5接地匯集線及等電位連接
3.5.1信號機械室、分線盤、計算機機房、電源引入處、綜合值班室(或控制臺室)應設置接地匯集線。接地匯集線宜采用30mm×3mm紫銅排,可相互連接成條形、環(huán)形或網(wǎng)格形,環(huán)形設置時不得構成閉合回路。
3.5.2接地匯集線受制造長度的限制需使用多根銅排時,銅排間直接連接的接觸部分長度不少于60mm,接觸面應打磨后用3個銅螺栓雙螺帽連接。
3.5.3電源引入處防雷配電箱處、分線盤處的接地匯集線應單獨設置,并分別與環(huán)形接地裝置單點冗余連接。其余接地匯集線可采用截面積不小于50 mm2有絕緣外護套的多芯銅導線或30 mm×3mm紫銅排相互連接后與環(huán)形接地裝置單點冗余連接。
3.5.4接地匯集線及接地匯集線間的連接導體、接地匯集線與地網(wǎng)的連接線必須與墻體絕緣。接地匯集線一般在距地面200-300mm(踢腳線緊上方)處設置;有防靜電地板的信號設備房屋,接地匯集線可在地板下方距地面30-50mm處設置,距墻面宜為100-150 mm;也可在地板下方設成條狀或網(wǎng)格狀。需要時,也可在房頂設置。接地匯集線上每隔1-1.5m應預留接地螺栓供連接使用。
3.5.5室內走線架、組合架、電源屏、控制臺、機架、機柜等所有室內設備必須與墻體絕緣,其安全地線、防雷地線、工作地線等必須以最短距離分別就近與接地匯集線連接。
3.5.6走線架不得布置成環(huán)型,已構成閉合回路的可加裝絕緣。在不構成閉合回路的前提下,必須保持走線架在電氣上的連續(xù)性(可利用剝開的25mm2銅導線,敷設在電纜走線架內,并將每段走線架至少在兩點進行連接),并用30mm×3mm紫銅排與接地匯集線栓接,連接螺栓采用Φ8mm銅質或不銹鋼質,并不得少于3枚。
3.5.7室內同一排不同的金屬機架、柜之間用大于10 mm2多股銅導線栓接后再用不小于50mm2有絕緣外護套的多股銅線或30mm×3mm紫銅排就近與接地匯集線連接。
3.5.8信號設備房屋面積較大時,可以設置與地網(wǎng)單點冗余連接的總接地匯集線??刂婆_室、繼電器室、計算機房的接地匯集線可分別與總接地匯接線單點連接,也可相互連接后與總接地匯接線單點連接。
3.5.9信號設備房屋分布在幾個樓層時,各樓層可設置總接地匯集線,總接地匯集線間應采用50—95 mm2的有絕緣外護套的多股銅導線焊接或加線鼻栓接。
3.5.10接地匯集線與地網(wǎng)的連接線應采用不小于50 mm2的有絕緣護套銅導線。電源室防雷配電箱處(電源引入處)接地匯集線在環(huán)形接地裝置上的連接點與分線盤處接地匯集線在環(huán)形接地裝置上的連接點之間,以及與其余接地匯集線在環(huán)形接地裝置上的連接點之間距離宜大于5m。避雷帶的引下線在環(huán)形接地裝置上的連接點,與接地匯集線在環(huán)形接地裝置上的連接點間距應大于5m。
3.5.11無線天線避雷針的接地裝置應單獨設置,并距環(huán)形接地裝置15m以上,特殊情況下不應小于5m,確因條件限制距離達不到要求時,其接地引接線應與環(huán)形接地裝置焊接,焊接點與接地匯集線在環(huán)形接地裝置上的連接點的間距不小于5m。
3.5.12建筑物內所有不帶電的自來水管、暖氣管道等金屬物體都必須與環(huán)形接地裝置(或與建筑物鋼筋、信號設備房屋屏蔽層)做等電位連接。
3.6雷擊計數(shù)裝置
3.6.1在綜合雷電防護系統(tǒng)施工前需對上述防直擊類的措施、接地系統(tǒng)及接地電阻作詳細的檢查和測試,并且在地網(wǎng)的接地母線上裝設雷擊計數(shù)裝置。
3.6.2避雷網(wǎng)在屋頂?shù)木W(wǎng)格尺寸不大于3m×3m,并且與屋頂避雷帶多處焊接連通。避雷網(wǎng)、避雷帶的引下線有4--6處,向下直接與建筑物地基內作接地體的鋼筋焊接并與地網(wǎng)連成一體,同時引下線與各樓層的圈梁主鋼筋焊接,形成籠式結構。各站信號樓或行車室接地采用共用接地系統(tǒng),接地電阻按不大于1Ω設計。
3.7電源線防電磁波侵入的措施
3.7.1電源用防雷保安器必須符合被保護信號設備的特定要求,并與被保護信號設備的絕緣耐壓匹配。防雷保安器接入信號系統(tǒng)后,不得改變原信號系統(tǒng)的性能,不得影響被防護設備的工作,受雷電電磁脈沖干擾時,應保證信號設備不出現(xiàn)危及行車安全的后果。
3.7.2鐵路信號設備的雷電防護設備應做到在信號設備受雷電電磁脈沖干擾時不間斷使用。信號電源設備用防雷保安器,不得采用可導致續(xù)流、短路的空氣間隙、氣體放電管等元件與電源線并聯(lián),也不宜單獨采用易于劣化的壓敏電阻器與電源線并聯(lián)。
3.7.3電源防雷保安器的連接導線應短而直,其長度不宜大于0.5m,各級SPD之間應滿足能量配合的原則。在電源SPD的地線上應有雷擊、過流智能計數(shù)裝置。
3.7.4電源SPD應具有劣化顯示、熱插拔的功能及供檢測用的遙信接點。
3.8信號線的雷電防護
3.8.1原則上應對所有從室外進入室內的信號線設置多級SPD 進行保護,其通流容量、限流電壓等技術要求應符合《TB/T3074-2003》及相關標準的規(guī)定,同時為節(jié)省投資,道岔芯線不防護。
3.8.2并聯(lián)型的SPD應具有熱插拔的功能。
3.8.3軌道電路安裝SPD后,不得造成軌道區(qū)段有車占用而失去分路。
3.8.4站內軌道電路受電端通過防雷保安器采用橫向防護,軌道電路防雷元器件的規(guī)格必須考慮電碼化影響。
3.8.5 ZPW-2000系列無絕緣軌道電路及站內ZPW-2000系列電碼化按照研制單位的防雷方案實施。
3.8.6對于各種通道SPD應滿足通道工作頻率、傳輸介質、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口型式、特性阻抗等參數(shù)的要求,選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的SPD 。
3.8.8列車調度指揮(CTC/TDCS)系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、微機監(jiān)測信號采集、傳輸、電源的防雷根據(jù)設備設置情況考慮。
3.8.9列車調度指揮(CTC/TDCS)系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、微機監(jiān)測共用本綜合雷電防護系統(tǒng)共用地線。