地铁地面车站智能建筑防雷措施浅析

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1、国家职业资格全国统一鉴定智能楼宇管理师论文（国家职业资格二级）论文题目：城铁车站自动控制系统的雷电防护姓名：刘庆身份证号：110108196902216417准考证号：0804190100100300002所在单位：北京地铁机电公司撰写日期：二零零八年三月二十日-7-城铁车站自动控制系统的雷电防护刘庆北京地铁机电公司摘要：介绍城铁地面车站自动控制（BAS）系统防雷技术的具体防护方法。包括电源系统、UPS电源系统、终端设备电源、通讯网络系统、局域网线路的防护以及接地保护系统。关键字：地面车站自控系统防雷保护论文正文：

2、雷电是一种常见的大气放电现象。在夏天，当地面含水蒸汽的空气受热不断地上升到高空，形成积雨云，在上升的过程，由于气流的摩擦以及地球磁场的影响，云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应，也会带上与云底相反极性的电荷。当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电，发出耀眼的强光，这就是闪电，而闪电通道道上的高温会使空气急剧膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声。由于雷电释放的能量相当大，它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的

3、冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段，它给人类带来了前所未有的方便和快捷，在地铁建设表现为近年来大量新建的车站均已实现智能化。尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的测量、控制、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于其中，特别是计算机技术与通讯技术的发展相互结合，电子器件的集成化和超大规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展起到了极大的推动和促进作用；但另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命

4、弱点，一旦遭受雷击、浪涌过电压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，重则造成其它相关系统的中断瘫痪，-7-酿成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和深远影响。对于地铁安全运营尤其是这样，而且地面线路和车站遭雷击侵害发生的次数也越来越频繁，直接影响城铁的安全运营。为此加强地铁地面线路对雷电的防护，不但是必要的，而且是必须的。1.雷电的危害途径有5种：一是直击雷：雷电直接击在建筑物、构架、树木等物体上，由于热电效应等混合力作用直接对物体造成伤害；二是雷云下的静电感应：一般针对线路而言，在一定强度的雷云下

5、在高压架空线路上可以感应出300—400kV的过电压、在低压架空线路上可以感应出100kV的过电压、在电信线路上也可感应出40—60kV的过电压；三是雷电的电磁感应：雷电流经引下线入地时，在引下线周围产生磁场、引下线周围的各种金属管线上经感应产生瞬间过电压；四是地电位反击：直击雷经接闪器如避雷针、避雷网等而直放入地，导致地网地电位上升，高电压经设备接地线引入电子设备造成反击（望京站多次遭雷击就是这种现象，城铁无线通讯天线铁塔有几十米高，离车站建筑只有3米远）；五是雷电波侵入：电源线和通信线遭受直击雷或感应雷加载了过

6、电压及雷电流以感应的方式耦合到线路上，进而入侵设备；2.系统防雷技术理念直接雷击危害：雷电直接打在各种电力线数据线上，由此直接将雷电高压引入机房，直接破坏设备。瞬态过电压对自控设备的危害：通常在车站的设计建设中对于直击雷的防护已经有比较完善的措施。自控系统大部分置于车站筑物之中，网络线、电源线铺设于电缆沟中，-7-因而遭受直接雷击的可能性不大。根据雷电电磁脉冲(LEMP)理论和实践经验证明：电子计算机及其它自动化系统设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成的。雷电感应浪涌电压是一种产生在微秒至毫秒之间的尖峰冲击电压

7、，即瞬态过电压。它可以通过电源线、通讯线和信号线把感应浪涌电压波引入设备内部，分别损坏电源模板、通讯模板、I/0模板，致使设备产生误动作、暂时瘫痪或立即烧毁元器件。如2006、2007年夏季城铁望京站遭受雷电袭击，瞬态过电压致使FAS系统通讯接口、BAS系统通讯模块、PLC接口、UPS的保险、工控机的端口和电源以及电话线路均遭损坏。城铁望京站消防泵站（位于车站主体建筑外的独立建筑）自控系统防雷措施：现有的雷电防护体系已不能满足当前自动化系统的安全要求，应从单纯的无源防护转为针对防直击雷、防静电感应、防雷电电磁感应、

8、防地电位反击、防感应雷电波侵入以及操作瞬态过电压影响等的有源与无源防护相结合的防护体系。我们应从消防泵站自动化系统的整个配电系统、信号系统、通讯系统、微机网络等几个方面入手，采用接闪、分流、均压、屏蔽与接地等手段，进行全方位的防雷防过电压保护。自控配电系统的防雷：当雷击发生在输电线路或在输电线路附近时，都将在输电线路上形成雷电冲击波，雷电冲击波容易与工频回路