客运专线信号雷电防护和电磁兼容初探

国际标准IEC 62305-4《雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统》的2008年修订版认为，限压型SPD的Up/f=UP+ΔU。SPD流过雷电流时，若连接导线的长度≤1m，每米长度的导线电感为1μH，对于电源SPD，当流过雷电流时，1m线路上的ΔU可以达到1kV，对于智能电源屏，1kV ΔU加上1kV以上的UP可能是灾难性的。只有在充分满足Up/f≤UW，即SPD与设备间的导线长度可以忽略时，内部系统才得到保护。因此，除了在电源线进入建筑物处安装第1级电源SPD外，在智能电源屏内尽量靠近被保护单元或器件还要设置一级UP极低的SPD，连接线应当极短。

二、集装箱中继站的防雷考虑

在客运专线，信号系统大量的采用了集装箱中继站。集装箱中继站为铁质，由于铁磁物质对磁场的良好衰耗，铁质集装箱成了一个较好的磁屏蔽体。集装箱内的信号设备处于良好的雷电电磁环境中，集装箱的雷电防护主要防止直击雷对集装箱的机械损坏和传导雷对箱内信号设备的损害。

为了防止雷电直击集装箱中继站，条件许可时，应尽量将集装箱安置不易遭受直击雷的位置，如高架桥下，安置在空旷地带的集装箱应当在箱体上设置避雷带和在箱体顶面设置小短避雷针，以避免雷击箱面时造成机械损坏。一般采用滚球法计算小短避雷针的设置位置和高度。小短避雷针的高度应满足集装箱中继站的运输条件。

进入箱体的电源线应当设置符合能量配合要求的SPD，由于客运专线电源线都为地下电缆引入，根据国家标准“GB/T 21714.1—2008雷电防护1部分：总则”的描述，建筑物附近雷击在电源线上的感应电流或雷电传导进入建筑物内电源线的电流期望最大值为5kA(8/20μs波形)，因此，集装箱中继站的第1级电源防雷设备可选用8/20μs波形测试时标称电流为10kA的SPD，在雷害严重地区最多选用8/20μs波形测试时标称电流为20kA的SPD。由于集装箱面积狭小，电源系统不适于多位置安装防雷设备，因此选用Up低的SPD至为关键。信号线进入集装箱时的分线柜，应当采用防雷型分线柜，同样的理由，防雷型分线柜的SPD不宜选用标称电流大的SPD，而特别要注意按照电子设备的雷电耐受能力UW选用信号设备用SPD的Up。

集装箱应安置在有良好地网台墩上，集装箱四角必须地网连接，集装箱地网应当与综合接地系统在地下连接。集装箱内应当设备供SPD接地的接地汇流排，进入箱内的第1级电源防护SPD接地，应当单独设置接地汇流排。集装箱内的信号机柜可以直接固定在集装箱箱体上。

三、综合接地系统

铁路设备及设施的接地系统工程十分复杂，过去普速铁路都是各专业地线分别设置。而客运专线牵引电流高，车流密度大，其高牵引电流要有一定的连续性。因此在客运专线，将沿线一定范围内的牵引供电系统、电力供电系统、信号系统、通信系统及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障等设备的接地系统，通过贯通地线连成一体化的接地系统，即综合接地系统。由于客运专线的综合接地系统是一个整体，它提高了接地系统的标准，接地性能好，能够满足各系统设备防雷、电磁兼容、人身保护、计算机逻辑等电位连接等要求。目前，欧洲铁路普遍采用综合接地系统。

将各子系统连为一体的贯通地线的敷设，应便于设备、设施就近接入和工程实施，并根据不同区段回流的分布情况综合考虑贯通地线截面积，正常情况下应满足流过贯通地线最大牵引回流需要和接触网短路(短路时间按不大于100ms计)时通过瞬间大电流热稳定的要求。贯通地线应有良好的导电性和可靠性，耐腐蚀并符合环保要求。

四、结束语

客运专线的综合防雷和普速铁路比较，信号设备系统的耐雷电能力更弱，考虑的防护重点也有差异，有一定的特殊性。因此应当有一套客运专线的电磁兼容和综合防雷的规范(目前已有防雷箱和防雷分线柜标准)相信我们在实践中不断总结经验，一定能将客运专线的电磁兼容和综合防雷做的更好，确保客运专线的安全运行。