摘要：近两年来，铁路站房的新、扩建项目大量涌现，特别是通信、信号专业对雷电防护措施的要求越来越严格，防雷接地系统的设计越来越受到关注和重视。为了保证人员、设备和运输生产的安全，必须做好站房的直击雷和雷击电磁脉冲防护，本文对以商丘站站房的防雷接地进行系统研究，指出设计中的关键点。
关键词：铁路站房；防雷接地；设计分析
1、前言
铁路站房是广大旅客候车与集散的空间，属于人员密集场所．相比一般建筑物其重要性更高一些，而且属于一个地区的标志性建筑．其安全性必须予以重视。为了防止直击雷电危害，保证旅客的人身及财产的安全；防止雷击电磁脉冲引发的电气和电子信息系统的损坏，铁路综合站房需要构建有效的雷电防护系统。
2、铁路站房接地设计
2.1防直击雷措施
由于建筑物大部分屋面及屋檐为金属板，板厚为30mm，故利用该金属板作为接闪器，非金属屋面部分屋顶采用金属屋面结合40X4热镀锌扁钢作接闪器，并与金属屋面可靠联结。混凝土屋顶避雷连接线网格不大于10mx10m或12mx8m凡突出屋面的所有金属构件，等均应与避雷带可靠焊接。铁路信息、信号、通信机房防雷按照各专业相关要求实施。利用建筑物钢柱及钢筋混凝土柱子内两根Φ16以上主钢筋通长焊接做避雷引下线，引下线间距不大于18m，利用基础内钢筋做接地体。雨篷金属屋面与雨棚柱连接，并引下接至地下接地装置。铁路信息、信号、通信机房按照各专业相关要求实施，避雷网由不大于3mx3m的方形网格构成，每隔3米与避雷带焊接连通。网格由40mmx4mm的热镀锌扁钢交叉焊接构成。
2.2防雷电感应措施
（1）建筑物内的设备、管道、构架等金属物，应就近接至防雷接地装置或电气设备的保护接地装置。
（2）平行敷设的管道、构架等长金属物在其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点间距小于30m；交叉净距小于100mm处亦应跨接。
2.3防雷电波侵入措施
所有进出缆线均为埋地敷设，其金属护套和金属保护管以及其它进出建筑物的各种金属管道均与防雷接地装置可靠连接
2.4防雷电电磁脉冲措施
所有区域级配电箱(柜)以及有电子设备的终端配电箱(柜)内均设置浪涌保护装置；建筑物内线缆敷设采用金属桥架或金属线槽或金属管；本节中前三项兼有防雷电电磁脉冲的作用。
2.5电磁屏蔽
信号生产房屋的防雷要求按照铁运（2006）26号《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》及铁建设[2007]39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》综合考虑。根据“铁建设[2012]29号铁路建设标准局部修订条文”要求，“铁建设[2007]39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》”4.4.3条修改为“计算机房应根据需要采用电磁屏蔽和防静电措施，信号设备用房（含电源室、机械室、计算机房）应采用电磁屏蔽和防静电措施。上述信号用房均应安装法拉第笼。法拉第笼由土建专业实施。通信机房的防雷要求按照铁运（2011）144号《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》铁建设[2007]39号《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》综合考虑。
3、铁路站房接地设计
本工程接地系统采用TN-S接地型式。所有电气装置及装置外露可导电部分均应通过PE线可靠接地。本工程防雷接地、安全接地和功能接地采用联合接地，其接地电阻不大于1欧姆。站房靠站台侧利用防雷引下线引出的钢筋与站台钢筋及路基下方的贯通地线可靠连接，完成站房的接地。
3.1等电位联结
在站房内必须进行等电位联结，一方面是人身安全防护需要，减少跨步电位差(接触电压差)；另一方面，也是强弱电设备雷击电磁脉冲防护的需要，减少电气和电子系统中产生暂态电位差；由于10kV小电阻接地系统引入站房，为了避免10kV单相接地故障电流大，影响人身安全，亦应强调设置等电位联结。即在整个站房特别是10kV远动间内设置铜接地线的等电位联结。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.1等电位的理念
等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结之分。总等电位联结是将建筑物内的导电部分汇接到进线配电箱(变电所)近旁的接地母排(总接地端子板)上而互相联结。局部等电位联结是在建筑物内的局部范围内按总等电位联结的要求再做一次等电位联结。辅助等电位联结则是在伸臂范围内有可能出现危险电位差的可同时接触的电气设备之间或电气设备与装置外可导电部分(如金属管道、金属结构件)之间直接用导体作联结。
3.1.2等电位联结作用
（1）降低预期接触电压
由于在总等电位联结范围内，电气装置外露可导电部分和装置外可导电部分都和接地母排相连通，其电位基本处于同一电位上，人体接触这些导电部分时，没有接触不同电位，不存在电击危险。
（2）消除自建筑物外沿PE线或PEN线窜入的危险故障电压
TN系统内因绝缘损坏发生接地故障，即使PE线或PEN线上存在危险故障电压，但由于PEN线或PE线在建筑物内均已等电位联结，在等电位联结范围内人体同时可触及的电气装置内、外露可导电部分基本上处于同一电位，火灾及人身电击自然不会产生。
3.2接地电阻
供配电系统、防雷接地、信息系统共用接地装置，构成综合接地。站房的接地电阻有三个概念。工频接地电阻用于变配电系统，冲击接地电阻用于防雷系统，高频低阻抗用于电子信息设备系统。
3.2.1冲击接地电阻与工频接地电阻的区别
10／0．4kV变电所要求的系统接地电阻为4Ω，即工频接地电阻。用接地电阻仪表所测得的电阻是工频接地电阻。对于防雷来说，应该采用闪电的冲击电流或雷电流通过导体流向大地，此时接地体显示的电阻称为冲击接地电阻。《建筑物防雷接地设计规范》(GB50057--2010)中所说的电阻即是冲击接地电阻。一般来说，接地体的工频接地电阻随土壤电阻率的增加呈线性增加；冲击接地电阻随土壤电阻率非线性增加，即土壤电阻率较小时，冲击接地电阻随土壤电阻率的增加而加速增加，当土壤电阻率较大时，增加的速度减小。基于上述原因，同一接地装置具有不同的冲击接地电阻和工频接地电阻，两者比值称为冲击系数。冲击系数通常靠实验确定。
根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057--2010)附录C可知，敷设在小于等于100Q•m的土壤中的接地体，其工频接地电阻与冲击接地电阻相等；接地体敷设于砂砾、碎石、多岩山地环境时(高电阻率)，其工频接地电阻是冲击接地电阻的2—3倍。
GB50057--2010规范中，二、三类防雷建筑物已取消冲击接地电阻值的要求。采用根据土壤电阻率的不同，设置不同包围面积的环形接地体，辅以不同长度的垂直接地体和水平接地体，共同构成接地装置释放雷电流。
从上述分析可知，面对工频接地电阻和冲击接地电阻的要求，不必一味追求1Ω的接地电阻，盲目要求增加人工接地极或采用降阻剂达到小电阻的目的。
3.2.2电子信息系统的接地电阻
电子信息系统设备工作频率远高于变配电设备的频率，也高于雷电等效频率，因此在讨论接地电阻时不能忽视电感的作用。每台电子信息设备均有两个接地要求，一个是为保证人身安全，将金属外壳与PE线联结的保护性接地；另一个是电子信息设备需要的高频信号接地，这是设备正常工作必须的。属于功能性接地。它要求在高频条件下的接地阻抗尽可能的小，以求各个电子信息设备问有一个均衡稳定的参考电位。
在TN—S系统中，由于已实现总等电位联结，电子信息系统的保护接地是有保证的。至于电子信息系统的高频信号，要求在高频条件下接地阻抗越小越好，以此均衡各电子信息系统的参考电位。通常做法是在电子信息系统的机房内实施等电位联结，以代替大地电位作为参考电位。这样做的原因是由于大地的接地系统高频阻抗太大，无法作为信号接地的参考电位。
4、结语
电涌保护器等防雷措施一定要合理并有效。拥有良好的接地系统才是电网安全稳定运行和人民安全的重要保证。接地防雷需要采用多种方法从不同角度进行综合保护，针对具体工程，需要仔细分析．只有做好最基本的防护措施——总等电位联结，再结合先进的防雷电子产品．才能将雷害减少到最低限度。
参考文献：
[1]GB50054-2011《低压配电设计规范》[S].
[2]GB344U3I-2010《防雷系统设计规范》[S].
[3]铁路综合接地和信号设备防雷系统工程设计指南[M].北京.中国铁道出版社，2009.
论文作者:万卫亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/24
标签：电位论文; 电阻论文; 防雷论文; 建筑物论文; 雷电论文; 电阻率论文; 铁路论文; 《基层建设》2017年第11期论文;