地鐵地面車站智能建筑防雷措施淺析

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1、國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定智能樓宇管理師論文（國(guó)家職業(yè)資格二級(jí)）論文題目：城鐵車站自動(dòng)控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)姓名：劉慶身份證號(hào)：110108196902216417準(zhǔn)考證號(hào)：0804190100100300002所在單位：北京地鐵機(jī)電公司撰寫(xiě)日期：二零零八年三月二十日-7-城鐵車站自動(dòng)控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)劉慶北京地鐵機(jī)電公司摘要：介紹城鐵地面車站自動(dòng)控制（BAS）系統(tǒng)防雷技術(shù)的具體防護(hù)方法。包括電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、終端設(shè)備電源、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、局域網(wǎng)線路的防護(hù)以及接地保護(hù)系統(tǒng)。關(guān)鍵字：地面車站自控系統(tǒng)防雷保護(hù)論文正文：

2、雷電是一種常見(jiàn)的大氣放電現(xiàn)象。在夏天，當(dāng)?shù)孛婧羝目諝馐軣岵粩嗟厣仙礁呖眨纬煞e雨云，在上升的過(guò)程，由于氣流的摩擦以及地球磁場(chǎng)的影響，云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會(huì)帶上與云底相反極性的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把空氣擊穿，打開(kāi)一條狹窄的通道強(qiáng)行放電，發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是閃電，而閃電通道道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈的沖擊波活動(dòng)形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大，它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高溫、猛烈的

3、沖擊波、劇變的靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來(lái)了多種危害。當(dāng)今人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入了高度信息化的發(fā)展階段，它給人類帶來(lái)了前所未有的方便和快捷，在地鐵建設(shè)表現(xiàn)為近年來(lái)大量新建的車站均已實(shí)現(xiàn)智能化。尤其是電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的測(cè)量、控制、電信和計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品正日益廣泛的應(yīng)用于其中，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展相互結(jié)合，電子器件的集成化和超大規(guī)模集成化及新型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展都為信息時(shí)代的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)和促進(jìn)作用；但另一方面，這些微電子儀器設(shè)備普遍存在著絕緣強(qiáng)度低，過(guò)電壓耐受能力差等致命

4、弱點(diǎn)，一旦遭受雷擊、浪涌過(guò)電壓的沖擊，輕則造成這些電子系統(tǒng)的運(yùn)行中斷，設(shè)備永久性損壞，重則造成其它相關(guān)系統(tǒng)的中斷癱瘓，-7-釀成不可估量的直接與間接的巨大經(jīng)濟(jì)損失和深遠(yuǎn)影響。對(duì)于地鐵安全運(yùn)營(yíng)尤其是這樣，而且地面線路和車站遭雷擊侵害發(fā)生的次數(shù)也越來(lái)越頻繁，直接影響城鐵的安全運(yùn)營(yíng)。為此加強(qiáng)地鐵地面線路對(duì)雷電的防護(hù)，不但是必要的，而且是必須的。1.雷電的危害途徑有5種：一是直擊雷：雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹(shù)木等物體上，由于熱電效應(yīng)等混合力作用直接對(duì)物體造成傷害；二是雷云下的靜電感應(yīng)：一般針對(duì)線路而言，在一定強(qiáng)度的雷云下

5、在高壓架空線路上可以感應(yīng)出300—400kV的過(guò)電壓、在低壓架空線路上可以感應(yīng)出100kV的過(guò)電壓、在電信線路上也可感應(yīng)出40—60kV的過(guò)電壓；三是雷電的電磁感應(yīng)：雷電流經(jīng)引下線入地時(shí)，在引下線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)、引下線周圍的各種金屬管線上經(jīng)感應(yīng)產(chǎn)生瞬間過(guò)電壓；四是地電位反擊：直擊雷經(jīng)接閃器如避雷針、避雷網(wǎng)等而直放入地，導(dǎo)致地網(wǎng)地電位上升，高電壓經(jīng)設(shè)備接地線引入電子設(shè)備造成反擊（望京站多次遭雷擊就是這種現(xiàn)象，城鐵無(wú)線通訊天線鐵塔有幾十米高，離車站建筑只有3米遠(yuǎn)）；五是雷電波侵入：電源線和通信線遭受直擊雷或感應(yīng)雷加載了過(guò)

6、電壓及雷電流以感應(yīng)的方式耦合到線路上，進(jìn)而入侵設(shè)備；2.系統(tǒng)防雷技術(shù)理念直接雷擊危害：雷電直接打在各種電力線數(shù)據(jù)線上，由此直接將雷電高壓引入機(jī)房，直接破壞設(shè)備。瞬態(tài)過(guò)電壓對(duì)自控設(shè)備的危害：通常在車站的設(shè)計(jì)建設(shè)中對(duì)于直擊雷的防護(hù)已經(jīng)有比較完善的措施。自控系統(tǒng)大部分置于車站筑物之中，網(wǎng)絡(luò)線、電源線鋪設(shè)于電纜溝中，-7-因而遭受直接雷擊的可能性不大。根據(jù)雷電電磁脈沖(LEMP)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：電子計(jì)算機(jī)及其它自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備損壞的主要原因是雷電感應(yīng)浪涌電壓造成的。雷電感應(yīng)浪涌電壓是一種產(chǎn)生在微秒至毫秒之間的尖峰沖擊電壓

7、，即瞬態(tài)過(guò)電壓。它可以通過(guò)電源線、通訊線和信號(hào)線把感應(yīng)浪涌電壓波引入設(shè)備內(nèi)部，分別損壞電源模板、通訊模板、I/0模板，致使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作、暫時(shí)癱瘓或立即燒毀元器件。如2006、2007年夏季城鐵望京站遭受雷電襲擊，瞬態(tài)過(guò)電壓致使FAS系統(tǒng)通訊接口、BAS系統(tǒng)通訊模塊、PLC接口、UPS的保險(xiǎn)、工控機(jī)的端口和電源以及電話線路均遭損壞。城鐵望京站消防泵站（位于車站主體建筑外的獨(dú)立建筑）自控系統(tǒng)防雷措施：現(xiàn)有的雷電防護(hù)體系已不能滿足當(dāng)前自動(dòng)化系統(tǒng)的安全要求，應(yīng)從單純的無(wú)源防護(hù)轉(zhuǎn)為針對(duì)防直擊雷、防靜電感應(yīng)、防雷電電磁感應(yīng)、

8、防地電位反擊、防感應(yīng)雷電波侵入以及操作瞬態(tài)過(guò)電壓影響等的有源與無(wú)源防護(hù)相結(jié)合的防護(hù)體系。我們應(yīng)從消防泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的整個(gè)配電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)等幾個(gè)方面入手，采用接閃、分流、均壓、屏蔽與接地等手段，進(jìn)行全方位的防雷防過(guò)電壓保護(hù)。自控配電系統(tǒng)的防雷：當(dāng)雷擊發(fā)生在輸電線路或在輸電線路附近時(shí)，都將在輸電線路上形成雷電沖擊波，雷電沖擊波容易與工頻回路