淺談地鐵通信系統防雷接地相關應用

劉禹

摘 要 接地系統是通信系統的重要組成部分，不僅直接影響到通信的質量、通信電源的正常運行，還起到保護人身安全和設備安全的作用。接地系統簡單地說就是在規定區域內由所有相互連接的多個接地網（體）組成的體統，各種通信設備的接地通過強弱電接地排，最終匯入到大地。

關鍵詞 綜合接地裝置;總弱電接地端子排;等電位連接;過電壓防護;浪涌保護器spd

1地鐵概述

地鐵車站主體結構大多采用鋼筋混凝土支撐和鋼管支撐，鋼結構屋蓋由樁及地梁支承的鋼柱以及框架橫梁懸臂端支承的鋼柱支撐。地鐵站附屬建筑，如OCC控制中心、車輛段、停車場，均為框架結構，基礎采用樁基。

2通信系統防雷設計原則

2.1 防雷電侵入種類

（1）直擊雷

大氣中帶有電荷的雷云對地電壓高達幾億伏，雷云與地面之間的電場強度達到空氣的擊穿強度時，產生的放電現象稱為直擊雷，直擊雷破壞力極強，能直接破壞線纜的絕緣層和設備內部的元器件，從而引起燃燒、爆炸，導致人員傷亡、設備毀壞等。

（2）感應雷

感應雷主要因為雷電放電時，由于強磁場的迅速變化，引起各種導體感應出很高的電動勢，如不及時將這部分高電動勢導入地下或隔離，可能會產生放電火花，損壞設備。

2.2 防雷技術標準

《城市軌道交通防雷技術規范》（DB62/T 2414-2013）[1]、《鐵路通信設備雷電綜合防護實施指導意見》（鐵運[2011]144號）[5]、《鐵路信號設備用浪涌保護器》（TB/T2311-2008）[2]。

2.3 通信系統防雷原則

安裝通信設備的建筑物本體具備相對完善的防雷措施。各建筑物本體均采用共用接地方式，接地電阻不大于1Ω。

通信防雷一般來說有三級防雷：

第一級：建筑物本身的避雷系統，如避雷針、引下線（扁鐵、銅鋼等）、地網、外部屏蔽層。在建筑物400V以內的低壓配電電路處，采用防雷箱（器）建立等電位連接。

第二級：根據國際IEC61312和國內相關規范要求，在各樓層或單體樓層或房間的總開關處配備防雷組件。

第三級：各用電設備的控制開關處（含供電設備），配置防雷器。

3接地系統的類型、綜合接地網及強、弱電接地系統的設置

3.1 保護性接地

（1）保護接地

保護接地又稱為防電擊接地，當交流設備的絕緣隔離層破損時，導致金屬外殼帶電，從而危害到設備和人身安全

（2）防雷接地

防止通信設備受到直擊雷、感應雷引起的設備損壞，第一時間內將雷電泄入地網。

（3）防靜電接地

將靜電荷引入地網，防止設備的元器件被損壞。

3.2 工作接地

在交流設備電力系統中，需要電位為0的電勢體作為交流工作地，采取以大地電位為工作地。

與普通建筑不同的是，地鐵因其牽引供電系統產生雜散電流，決定了地鐵車站的接地裝置必須與車站內的金屬物絕緣，因此接地裝置選用人工接地網，強電系統、弱電系統和接觸網接地分別獨立接入地網，這三個獨立的接地系統各自設置總的接地排，并遵循就近接地的原則。

4通信系統具體的防雷與接地技術措施

地鐵通信系統包括：傳輸系統、專用無線系統、公務電話系統、專用電話系統、視頻監控（CCTV）系統、廣播系統、時鐘系統、電源及集中告警等子系統。

4.1 傳輸子系統及光電纜

地鐵傳輸系統是地鐵通信系統的紐帶，其他子系統依托傳輸系統進行信號的傳遞，一旦傳輸系統癱瘓，帶來的損失不言而喻。

傳輸系統通過安裝在車站通信設備房內的數據同步設備，經由相鄰區間光纜連接，將信號匯總至控制中心統一調度。因此在地鐵上下行線路上敷設的光纜要做好防雷措施;在同路由上，還有其他子系統以及區間設備的光電纜也要做好防雷措施。主要預防感應雷。

建議光纜加強芯采用非金屬材質，進入通信機房后，其鎧裝層進行絕緣處理，如加裝光纜絕緣節，然后進ODF盤上成端。

光纜絕緣節宜安裝在通號電纜引入室，方便后期維護。

4.2 專用/公務電話子系統

電話子系統系統是地鐵運營調度的主要系統，在通信系統癱瘓時，可以利用站間有線備用回路進行站間通話。因此要對其交換設備及電話電纜做好防雷措施。主要預防感應雷。

控制中心、車輛段、停車場以及各車站的電話電纜上成端時，均需插入安保器[3]。

4.3 專用無線系統

專用無線系統是調度人員與列車司機發布調度命令的重要手段，當專用電話系統故障時，無線系統也可實現站間通話，提供故障救援和處理的溝通橋梁。因此要對無線子系統做好防雷保護措施。預防直接雷與感應雷。

當專用無線系統的天線安裝在鐵塔頂端時，要對直擊雷做好防護措施，同時鐵塔上的饋線以及設置在地面區間的漏纜、同軸電纜也需進行防雷保護。

（1）直擊雷保護

當無線系統的天線放置在露天時，如車輛段、停車場、控制中心及高架站時，由于鐵塔超過一定高度后，受雷擊的機會將會顯著增多，因此要做完善的防直接雷及二次感應雷的防護。

首先天線應在避雷針的保護范圍內，避雷針頂部為尖狀，其高度要保證天線在避雷針的45度保護角范圍內，多雷雨地區其保護角為30度。避雷針引下線為兩條熱鍍鋅扁鋼，盡量減少中間連接，焊接處應做好防腐處理。盡量利用建筑體自身的防雷網，如建筑物內的鋼筋。

（2）感應雷保護

1）鐵塔上的同軸電纜金屬外護層，應在上部、下部和經走線架進機房入口處就近接地，當同軸電纜長度大于50m時，同軸電纜的金屬外護層還應在鐵塔中間增加一處接地。室外走線架始末兩端均應做接地連接。

2）地面線路或區間段的漏纜，在進入車站建筑或通信設備室前需安裝漏纜接地件（直流隔斷器）。

4.4 CCTV子系統

CCTV子系統是地鐵安保、防災指揮及事故分析的重要組成部分，其安裝在露天的設備和終端，如車輛段，停車場、控制中心及高架車時，在露天的設備和終端均需進行防雷保護。預防直擊雷和感應雷。

（1）直接雷保護

安放在露天的終端攝像頭采用立桿式安裝時，應在攝像機桿頂部安裝避雷針，并在桿底部基礎內設置接地裝置。

（2）感應雷保護

在攝像頭電源電纜的兩側，也就是機房側和終端側分別加裝防雷器件。電源線在機房側一般采用在機柜內的空開旁加裝防雷組件，或采用一體式的防雷PDU。在終端側的防雷組件一般裝在立桿上的電源箱內（注意電源箱的尺寸）。

目前地鐵CCTV系統多用光纜傳輸信號，室外光纜的鎧裝層應接地。

4.5 廣播子系統

廣播子系統的設備及終端安裝在露天區域，如車輛段，停車場、控制中心及高架車時，廣播線纜需進行防雷保護。主要預防感應雷。

廣播線纜宜采用鎧裝電纜或帶屏蔽層的電纜，金屬層就近連接在貫通地網的金屬鐵件上。

4.6 時鐘子系統

時鐘系統在露天區域，如車輛段、停車場設置的時鐘設備及在室外敷設廣播線纜的地區需進行防雷保護。主要預防感應雷。

這部分區域的時鐘設備電源線宜采用鎧裝或帶屏蔽層的電纜，金屬層就近連接在與地網貫通的鐵件上，時鐘信號線一般采用屏蔽網線，屏蔽層就近與時鐘終端的地線貫通。或在時鐘系統子鐘信號線兩端加裝控制線保護器、供電電源線兩端采用電涌保護器，避免時鐘遭受雷擊感應的危害。防雷保護器地線接至機房的接地端子排[4]。

4.7 電源子系統

電源系統被稱為通信設備的心臟，是整個通信系統的重要組成部分，因此需對地面及高架站、車輛段、停車場以及控制中心的電源設備進行防雷保護。主要預防感應雷。

在電源配電設備的防雷措施屬于二級防雷，輸入端、輸出端均應配置防雷保護裝置，目前地鐵所使用的電源設備均自帶了兩級防雷保護裝置，在安裝時，需向廠家了解安裝細節。

4.8 集中告警子系統

集中告警系統設備一般安放在控制中心的網管機房，無須特別考慮防雷措施，但相應的設備地線需連接好。

5地鐵通信系統防雷接地有關問題探討

當獨立設置各種接地裝置時，為了避免在土壤中擊穿和干擾，所有的防雷接地裝置在匯入大地時，應在土壤中間隔較大距離，這是防雷接地一個共識，因此地鐵區間的托架等鐵件接地應就近尋求地網連接點進行貫通。但是，某些城市的地鐵區間托架等鐵件接地舍近求遠，利用接地電纜引至機房綜合地排上，違背了就近接地的原則，十分值得推敲。

參考文獻

[1] 城市軌道交通防雷技術規范：DB62/T 2414-2013[S].北京：中國標準出版社，2013.

[2] 鐵路信號設備用浪涌保護器：TB/T2311-2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3] 市話通信系統過壓電流防護技術要求：YD/T695-93[S].北京：中國標準出版社，1993.

[4] 電信終端設備防雷技術要求及試驗方法：YD/T993-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[5] 鐵路通信設備雷電綜合防護實施指導意見：鐵運[2011]144號[S].北京：中國標準出版社，2011.