摘要: 本文通过几年的实例表明雷电打击严重地影响着我国城市轨道交通的安全运行，因此城市轨道交通的发展需要在防雷击方面做出相应的举措。本文列举了一些关于城市轨道交通高架车站防雷接地的分析，包括供电系统过电压保护、接地网的建设、直击雷防护、弱电系统加装电涌保护装置等。
关键词：城市轨道交通； 高架车站；防雷
1前言
随着城镇化的进展，越来越多的人口进入大城市中，让城市交通面临前所未有的压力，为了解决外来人口大量进去城市带来的交通堵塞以及环境污染等问题，城市轨道交通渐渐出现在人们的视野当中。而城市轨道交通也因其环保、高效和廉价等原因迅速占据了市场。接触网通电和接触轨通电是我国城市轨道交通的两种主要供电方式，其中接触轨供电因其具有故障率低、结构简便、投资维护费用低、抗自然灾害能力强等特点而得到广泛的应用。但是轨道交通也有一定的问题，如高架车站高度高，引雷面广，受到雷击的可能性增加，雷击产生的过电压有可能直接导致轨道交通通信设备、绝缘支架毁坏，从而间接导致轨道交通的停运，更严重可能造成行车事故。因此需要根据雷击对接触轨影响因素进行分析，从而达到对高架车站进行防雷的目的。
2城市轨道交通防雷的必要性
自我国城市轨道交通开通以来已经发生了许多雷击案例：2007年，南京城市轨道交通供电设备受雷击影响导致城市轨道交通中断运输近1小时；2008年，上海地铁虹桥路站到漕溪路站遭遇雷电打击，导致供电中断；2010年，南京城市轨道交通高架路段受雷击影响导致地铁停运近三小时；2011年，北京十号线沿线信号系统遭受雷击，导致出入该区段的信号需要人为来控制。以上实例都证明了雷电对城市轨道交通的危害，为了保护城市轨道交通免收雷电的危害，需要采取必要的措施。
3 城市轨道交通系统的构成
城市轨道交通由许多部分组成，如供电系统、线路区间、通信系统、控制中心等，各系统分别行使各自的职能，同时也相互协作，保障各系统的安全运行是重中之重。但各部分的组成有明显的差异，因此，要想做好城市轨道交通的防雷工作，也要根据各部分自身的特点做好防雷措施。
4城市轨道交通高架车站防雷接地保护措施
3.1城市轨道交通高架车站的接地系统
电子信息设备信号电路接地、防雷接地等接地系统在城市轨道交通高架车站十分常见。一般来说下电气、电子信息设备的电磁兼容性接地、功能性接地以及保护性接地所采用的接地系统与城市轨道交通高架车站的防雷接地一样。车站弱电设备的接地电阻按要求小于等于0.5欧姆这是按照按照接入设备中的最小值来确定，当然有一些地方用工艺无法实现则可以放宽到1.0欧姆。
3.2城市轨道交通高架车站供电系统过电压保护
供电系统的过电压会使得绝缘设备被破坏，从而引发事故。而有可能引起供电系统过电压的因素包括雷电过电压、操作过电压以及暂态过电压。为了控制电压需要安装过电压保护装置使其在正常的水平下运转，保护城市轨道交通的重要设备，使其正常运行。过电压保护需要安排在供电系统中的每一环节中，不可出现疏漏。降压变电是供电系统重要组成部分理所应当需采取适当的过电压保护措施：例如在变电站为提供110 KV专门线路，在主变电所需设置主变压器和所用电变压器各两台。变电所110 KV进线、35 KV母线以及牵引降压变电所设置避雷器。为了防止雷电波进去隧道中对隧道里的电器设备造成影响，城市轨道交通地下和地面的交界处应按要求设置避雷器。牵引变电所设置避雷器防止操作过电压。
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3.3城市轨道交通高架车站直击雷防护
城市轨道交通高架车站的屋面设计分别全部采用全金属屋面以及以金属为构架和以玻璃为屋面的组合两种。第一种利用金属屋面作为全金属高架车站的接雷器，将整个金属屋面焊接成避雷网络，在防雷引下线与主体钢筋相连，所用自然接地体钢筋结构都是贯通的。而以金属为构架和以玻璃为屋面的高架车站需要在高出屋面的处设置不锈钢避雷带作为接雷器，在玻璃表面四周的边沿铺设不锈钢避雷带。
3.4城市轨道交通高架车站接地网分析
国外的城市轨道交通主体结构钢筋利用作为接地体与接地网相连，国内按以往的标准是要求主体结构钢筋与接地装置进行绝缘处理，但实际上并不绝缘。除此之外，城市轨道交通的线路对于杂散电流是利用道床钢筋进行收集，当出现杂散电流泄露是可以及时通过道床钢筋来排出，而非利用主体结构作为收集网。城市轨道交通车站之间通过主体结构的自然接地体链接强弱电综合接地网络，接地网上端和金属屋面以及沿线设置的避雷带相连。在每个城市轨道交通高架车站设置一个综合性的接地网，接地电阻通常小于等于0.5欧姆，原则上不超过1.0欧姆，但是需要满足弱电系统接地要求以及接触电压和跨步电压的需求。城市轨道交通线路接地网通过轨道接地扁铜、车站接地网、电缆金属铠装连接形成一个强弱电一体、高低压兼容的综合接地体系。城市轨道交通高架车站会存在杂散电流的情况，要求铠装电缆只能外端接地。各设备需要独自从接地排连接接地线进行接地保护。接地网的间距也应该相应缩小，而上行接地和下行接地需要交错布置，增加雷电的疏流通道。可以通过使用不同电位连接方式的接地系统来消除各接触点的电位差。
3.5城市轨道交通高架车站弱电系统加装电涌保护措施
包括通信系统、防灾报警系统、信号系统、门禁系统在内的许多弱电系统是城市轨道交通高架车站里重要组成。对于这些弱电系统，其电子设备的工作接地、安全保护接地等都是使用相同的接地系统。按要求在各个弱电系统电源线中的进线部分按要求安装电涌保护器，有些可能需要安装多级的电涌保护器以求逐步削弱雷电打击产生的瞬间过电压以及系统内暂态过电压，直到达到保护设备安全和抗扰度的级别。
3.6接地网设计的要求
城市轨道交通高架车站设计综合接地装置时应在保证人身、设备安全及运行可靠的基础上减少投资，在此基础上也要尽量注重杂散电流对设备腐蚀防护。接地安全设计优于杂散电流对设备腐蚀防护当出现接地安全设计与设备腐蚀防护发生矛盾时。轨道交通主体钢筋与铜排以及铜排与铜镀钢棒垂直接地极之间都需要采用放热焊接的方式连接。为了方便电缆接线，引出线的出线点位置应选择合适的地方，同时因考虑到接地引出线从地下车站出线的防水安排。接地网的铺设需要根据工程进度来进行适当调整，在阶段性施工结束后，需要对完工部分接地网进行接地电阻测量，目的是推算出整体电阻值。如估算结果不满足要求电阻值，则需要在剩下部分接地网铺设中采取必要的补救措施。对于高电阻率区间，可选择采用增大地网面积 、添加降阻剂、深打接地极等方式降低接地电阻。若个别车站的土壤电阻率实测值太高，必要时可以采取换土方案。如果使用降阻剂，其施工应严格遵守产品使用说明，以免影响降阻剂的效果。
4结语
综上所述，相比于城市轨道交通地下车站而言，高架车站更容易遭受雷电的侵袭，阻碍城市轨道交通的正常运行，本文围绕城市轨道交通高架车站的各个方面展开说明，并对每个方面提出相对应的防雷措施。
参考文献
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[2]周红军.浅谈地铁车站的防雷接地保护措施[J].中国高新技术企业,2013(05):62-64.
[3]韩虎. 地铁高架桥段雷击特性及防护技术研究[D].西南交通大学,2016.
论文作者:曾维孟
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
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