武廣高鐵防雷系統改造方案淺析

王紫東

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 地區氣象資料

廣東、湖南省是雷暴高發區，雷電活動比較劇烈，雷暴活動主要集中于4-9月份。廣東省年平均雷暴日數74.3d/a，湖南省年平均雷暴日數48.5d/a。武廣客專廣鐵集團管段各地區年平均雷暴日數如表1所示。

表1 武廣客專廣鐵集團管段雷暴日數表

2 既有防雷系統體系

武廣客運專線廣鐵集團管段各車站、所（14個車站、46個中繼站、2個線路所、1個動車所）均設計了鐵路綜合防雷系統。防雷技術體系如圖1所示。

圖1 綜合防雷系統圖

2.1 外部雷電防護

外部雷電防護措施為抵御直擊雷所設置，同時也是一個具有初級電磁屏蔽功能的法拉第籠屏蔽網。

2.2 內部雷電防護

內部雷電防護措施是為防護雷電流產生的電磁傷害效應所設置的裝置。

信號計算機房采用法拉第籠作為內層電磁屏蔽。引入室內的電纜，在進戶入口處進行屏蔽層接地處理。

室內安全的保護地線、電源防雷地線、分線盤防雷地線、電纜屏蔽地線、電子設備機房屏蔽地線分別引出接到環形接地裝置上。所有功能性接地匯集線都與環形接地裝置連接，實現共地不共線。

根據雷電瞬間電位升高的侵襲通道，按照分區分級的原則，分別在分界處，多級設置各型防雷單元形成等電位系統。

2.3 室外設備防雷及接地

室外信號設備的金屬殼接地，進出箱、盒的電源線、信號線采用屏蔽電纜，屏蔽電纜的金屬屏蔽層或鋼管接地。

3 應用現狀及存在的主要問題

3.1 防雷模塊

（1）電源屏防雷元件無劣化指示窗，不利于日常巡檢。

（2）25Hz軌道電路室外隔離盒應采用縱橫向保護模式，既有為壓敏電阻橫向保護模式。壓敏電阻劣化失效后，可能導致軌道電路繼電器掉下，軌道電路閃紅。隔離盒（WGL-T）防雷元件無劣化指示窗且未配置自動脫離裝置。

（3）道岔缺口監測設備通道未安裝防雷模塊。

（4）防災異物監控設備通道未安裝防雷模塊。

3.2 防雷接地

（1）中繼站箱體接地點的數量較少，雷電流泄漏不及時，電纜芯線易產生雷電感應高電壓。

（2）室內無接地電阻監測裝置。

（3）部分新增設備機柜未實施等電位連接。

3.3 故典型案例分析

（1）英德西站2013年5月16日雷害故障。7DG、3DG、5DG、1DG閃紅光帶，站內照明電瞬間斷電，雷電產生感應電高壓入侵設備造成室內南非開關跳閘產生信號設備雷害故障，故障延時12分鐘。該故障屬于雷電產生感應電高壓侵入設備上導致室內南非開關跳閘的雷害故障。

（2）中繼站49。2014年5月23日“中繼站49”雷害故障，造成21911AG發送端調諧匹配單元端子E1/E2與電路板間燒斷，FX13至FX11之間干線電纜1000米16芯備用4芯的1、2號芯線燒斷，FX11至調諧匹配單元支線電纜12米4芯備用2芯的2號芯線燒斷。該故障屬于直擊雷產生的強電流燒毀信號設備的故障。

（3）現場雷害原因分析。雷害以直擊雷或感應雷的形式侵害信號設備，造成信號設備的損壞，影響運輸安全。因此防雷模塊是否選型正確、安裝到位；室內設備等電位是否正確連接；地網接地點是否合理布置；現場備件是否充足等因素直接影響雷害事故的發生以及事故的處理。

4 防雷系統改造方案

4.1 防雷模塊

（1）電源屏防雷單元改為帶劣化指示窗的防雷原件。

（2）電碼化室外隔離盒Ⅱ1、Ⅱ2處并聯安裝CRCC認證防雷模塊，采用橫向保護方式，內含壓敏串放電管的防護電路，具有自動脫扣裝置和劣化指示功能。25Hz軌道電路室外隔離盒（WGL-T）防雷元件改為帶劣化指示窗型的防雷元件。

（3）道岔缺口監測安裝二級信號避雷器，實現設備信號線上的等電位連接。在設備的電路板入口端增裝避雷器。同時對道岔地線可靠連接。

（4）異物侵限預警子系統設備的信號傳輸通道上安裝防雷模塊。

4.2 防雷接地

（1）改善中繼站接地系統。在機房地網兩個拐角每處設置一個變能組合式防雷接地裝置，并適當增加垂直接地體，如圖2所示。

（2）増加信號綜合地網電阻監測裝置。在信號機械室內安裝接地電阻監測儀，在信號樓外距離綜合地網5米以上設置定點接地電阻測試標樁（測試地極，材料采用銅包鋼、鍍鋅角鋼）兩支，兩支標樁相距20米，利用6mm2的銅導線作為測試導線，連接測試樁、地網及接地電阻監測箱。通過設定電阻監測箱里面的測試儀的預警值，可以實現對綜合地網的接地電阻進行實時監控，并采用聲光警報。

圖2 增加外設局部接地裝置

（3）新增設備機柜應做進行電位連接。

（4）部分車站電纜金屬屏蔽接地與分線柜通道防雷接地共用接地匯集線，增加一處室內電纜屏蔽接地匯集線，并將電纜屏蔽接地線單獨接電纜屏蔽接地匯集線。