武广高铁防雷系统改造方案浅析

王紫东

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 地区气象资料

广东、湖南省是雷暴高发区，雷电活动比较剧烈，雷暴活动主要集中于4-9月份。广东省年平均雷暴日数74.3d/a，湖南省年平均雷暴日数48.5d/a。武广客专广铁集团管段各地区年平均雷暴日数如表1所示。

表1 武广客专广铁集团管段雷暴日数表

2 既有防雷系统体系

武广客运专线广铁集团管段各车站、所（14个车站、46个中继站、2个线路所、1个动车所）均设计了铁路综合防雷系统。防雷技术体系如图1所示。

图1 综合防雷系统图

2.1 外部雷电防护

外部雷电防护措施为抵御直击雷所设置，同时也是一个具有初级电磁屏蔽功能的法拉第笼屏蔽网。

2.2 内部雷电防护

内部雷电防护措施是为防护雷电流产生的电磁伤害效应所设置的装置。

信号计算机房采用法拉第笼作为内层电磁屏蔽。引入室内的电缆，在进户入口处进行屏蔽层接地处理。

室内安全的保护地线、电源防雷地线、分线盘防雷地线、电缆屏蔽地线、电子设备机房屏蔽地线分别引出接到环形接地装置上。所有功能性接地汇集线都与环形接地装置连接，实现共地不共线。

根据雷电瞬间电位升高的侵袭通道，按照分区分级的原则，分别在分界处，多级设置各型防雷单元形成等电位系统。

2.3 室外设备防雷及接地

室外信号设备的金属壳接地，进出箱、盒的电源线、信号线采用屏蔽电缆，屏蔽电缆的金属屏蔽层或钢管接地。

3 应用现状及存在的主要问题

3.1 防雷模块

（1）电源屏防雷元件无劣化指示窗，不利于日常巡检。

（2）25Hz轨道电路室外隔离盒应采用纵横向保护模式，既有为压敏电阻横向保护模式。压敏电阻劣化失效后，可能导致轨道电路继电器掉下，轨道电路闪红。隔离盒（WGL-T）防雷元件无劣化指示窗且未配置自动脱离装置。

（3）道岔缺口监测设备通道未安装防雷模块。

（4）防灾异物监控设备通道未安装防雷模块。

3.2 防雷接地

（1）中继站箱体接地点的数量较少，雷电流泄漏不及时，电缆芯线易产生雷电感应高电压。

（2）室内无接地电阻监测装置。

（3）部分新增设备机柜未实施等电位连接。

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闪红光带，站内照明电瞬间断电，雷电产生感应电高压入侵设备造成室内南非开关跳闸产生信号设备雷害故障，故障延时12分钟。该故障属于雷电产生感应电高压侵入设备上导致室内南非开关跳闸的雷害故障。

（2）中继站49。2014年5月23日“中继站49”雷害故障，造成21911AG发送端调谐匹配单元端子E1/E2与电路板间烧断，FX13至FX11之间干线电缆1000米16芯备用4芯的1、2号芯线烧断，FX11至调谐匹配单元支线电缆12米4芯备用2芯的2号芯线烧断。该故障属于直击雷产生的强电流烧毁信号设备的故障。

（3）现场雷害原因分析。雷害以直击雷或感应雷的形式侵害信号设备，造成信号设备的损坏，影响运输安全。因此防雷模块是否选型正确、安装到位；室内设备等电位是否正确连接；地网接地点是否合理布置；现场备件是否充足等因素直接影响雷害事故的发生以及事故的处理。

4 防雷系统改造方案

4.1 防雷模块

（1）电源屏防雷单元改为带劣化指示窗的防雷原件。

（2）电码化室外隔离盒Ⅱ1、Ⅱ2处并联安装CRCC认证防雷模块，采用横向保护方式，内含压敏串放电管的防护电路，具有自动脱扣装置和劣化指示功能。25Hz轨道电路室外隔离盒（WGL-T）防雷元件改为带劣化指示窗型的防雷元件。

（3）道岔缺口监测安装二级信号避雷器，实现设备信号线上的等电位连接。在设备的电路板入口端增装避雷器。同时对道岔地线可靠连接。

（4）异物侵限预警子系统设备的信号传输通道上安装防雷模块。

4.2 防雷接地

（1）改善中继站接地系统。在机房地网两个拐角每处设置一个变能组合式防雷接地装置，并适当增加垂直接地体，如图2所示。

（2）増加信号综合地网电阻监测装置。在信号机械室内安装接地电阻监测仪，在信号楼外距离综合地网5米以上设置定点接地电阻测试标桩（测试地极，材料采用铜包钢、镀锌角钢）两支，两支标桩相距20米，利用6mm2的铜导线作为测试导线，连接测试桩、地网及接地电阻监测箱。通过设定电阻监测箱里面的测试仪的预警值，可以实现对综合地网的接地电阻进行实时监控，并采用声光警报。

图2 增加外设局部接地装置

（3）新增设备机柜应做进行电位连接。

（4）部分车站电缆金属屏蔽接地与分线柜通道防雷接地共用接地汇集线，增加一处室内电缆屏蔽接地汇集线，并将电缆屏蔽接地线单独接电缆屏蔽接地汇集线。