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鐵道部最新防雷標準TB3074-2003
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鐵道最新防雷標準TB3074-2003
T B
中華人民共和國鐵道行業標準
TB/T 3074——2003
鐵道信號設備雷電
電磁脈衝防護技術條件
Technical specification for protection against lightning
electromagnetic impulse on railway signaling equipments
2003-03-12 發布 2003-09-01 實施
中華人民共和國鐵道部 發布
目 次
前言
l 範 圍
2 規範性引用文件
3 術語和定義
4 雷電電磁脈衝侵人信號設備的途徑
5 雷電電磁脈衝安全防護原則
6 雷電電磁脈衝防護區的劃分
7 信號設備雷電電磁環境的改善
8 防雷保安器的設置
9 信號設備雷電電磁脈衝防護水平的測試
10 接地要求及技術參數
附錄A(資料性附錄)雷電防護區的劃分和做符合要求的等電位連接的圖示
附錄B(規範性附錄)有關電線電纜敷設的要求
前 言
本標準采用了ITU(國際電信聯盟)建議ITU-T?Kll(1990)《過電壓和過電流防護原則》,ITU-T?K20(1991)《電信交換設備耐過電壓和過電流能力》,ITU-T?K21(1996)《用戶終端設備耐過電壓和過電流能力》,ITU-T?K36(1996)《防護設備的選擇》,IEEE(美國電氣與電子工程師協會)製定的美國國家標準 IEEE C62.41—1991《低壓交流電力線路上的浪湧電壓》,UL(美國保險商試驗所)製定的美國國家安全認證標準 UL 1449—1992,澳大利亞和新西蘭標準 AS 1768—1991、NZS 1768—1991《雷電防護》以及IEC 61312-1(1995)《 電電磁脈衝的防護》第一部分“總則”等國外先進標準中符合我國雷電電磁環境情況的內容,采用了我國鐵道部各部門長期對信號設備雷電電磁脈衝防護的多項科研成果。
本標準附錄A是資料性附錄,附錄B是規範性附錄。
本標準由北京全路通信信號研究設計院提出並歸口。
本標準由鐵道科學研究院通信信號研究所負責起草。
本標準主要起草人:邱傳睿、安乾棟、魏建國、李永毅。
鐵道信號設備雷電電磁脈衝防護技術條件
1 範 圍
本標準規定了鐵路信號電子設備對雷電電磁脈衝誘發的過電壓和過電流安全防護的基本原則和防護技術要求,不考慮鐵路信設備所處場地建築物對直接雷擊的防護。
2 規範性引用文件
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨後所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂均不適用於本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件, 其最新版本適用於本標準。
GB/T 17626.5-1999,電磁兼容的試驗和測量技術——浪湧(衝擊)抗擾度試驗
TB/T 2311-2002,鐵路電子設備用防雷保安器
中華人民共和國鐵路技術管理規程 第9版
3 術語和定義
下列術語和定義適用於本標準。
3.1
雷電電磁脈衝 Lightning lectromagnetic impulse
雷擊放電在空間產生的電磁場效應,以脈衝形式出現在導體或電氣、電子設備上。
3.2
過電壓和過電流 Overvoltages and overcurrents
出現在電子和電氣設備上,超過設備本身正常工作電壓和電流的外來電壓和電流。
3.3
直擊雷 Direct lightning strike
直接擊在建築物、構築物、地麵突出物或大地並產生電效應、熱效應和機械力的雷電放電。
3.4
感應雷 Lightning induction
雷電放電的強大電磁場作用在鄰近的導線或電子、電氣設備係統內產生的靜電感應過電壓和過電流以及電磁感應過電壓和過電流。
注:雷電感應對設備的損害可能不會立即發現,但在感應雷電電磁脈衝發生後經過一段時間,可根據被影響信號設備內功能不正常的元器件來確定這種損害。這種類型的損害還可能具有間歇的性質。
3.5
浪湧 surge
沿線路傳送電流、電壓或功率的存在時間特別短的瞬態波。其特性是快速上升後緩慢
下降。
3.6
浪湧保護器 surge Protective device
用來限製瞬態過電壓及泄放相應的瞬態過電流的裝置。它至少應含有一個非線性元件,簡 稱SPD。
3.7
防雷保安器 Lightning protector
防止感應雷過電壓和過電流破壞電子或電氣設備係統的保安裝置,簡稱防雷器,是浪湧保護器SPD的一種。它可分為電源線防雷保安器(簡稱電源防雷保安器)和信號傳輸線防雷保安器(簡稱通道防雷保安器)兩大類。
3.8
地 ground/earth
導電性的土壤,具有等電位,且任意點的電位可以看成零電位;導電體,如土壤或鋼船的外殼,作為電路的返回通道,或作為零電位參考點;電路中相對於地具有零電位的位置或部分。
3、9
接地 grounding/earthing
用導線或長導體將不帶電金屬和電氣設備某部分與接地體在電氣上連接為一體。
3.10
接地體 grounding electrode/earthing electrode
為達到與地連接的目的,一根或一組與土壤片(大地)密切接觸並提供與土壤(大地)之間的電氣連接的導體。
3.11
接地線 grouding conductor/earthing conductor
指構成地的導線,該導線將設備、裝置、布線係統或中性線與接地體連接。
3.12
接地裝置 grounding connection
用來構成地的連接。由接地線、接地體和圍繞接地體的大地(土壤)組成。
3.13
接地網 ground grid
由埋在地下的互相連接的裸導體構成的接地體群,用以為電氣、電子設備和金屬結構提供共同的地。3.14
保護接地(PE) protective earthing(PE)
對人身或電氣、電子設備進行保護所需的一種與地連接的方式。它用來對外露的導電部件、外來的導電部件、主接地端子、接地體、電源的接地點或人工中性點進行電氣連接。在電源電路發生接地或人易事故時傳導電流,在出現雷過電壓和過電流時從防雷保安器中接受電流。
3.15
接地係統 grounding system/earthing system
在規定區域內由互相連接的多個接地裝置組成的係統。
3.16
按地電阻 ground resistance
接地體和具有零電阻的遠方接地體之間的歐姆電阻。
3.17
接地匯集線 bonding bus
電子設備機房和配電室內用以完成等電位連接的金屬帶,也稱公共接地母線。可以敷成環形或條
形,所有接地線均由接地匯集線上引出。
3.18
年平均雷暴日 mean annual number of days with thunderstorms
某地區一年當中發生的人耳能聽到的雷鳴日數的多年統計平均值。
3.19
雷電防護區〔LPZ)lightning protection zones(LPZ)
雷電電磁環境需要限定和控製的計算機機房周邊空間。
3.20
抗擾度immunity
裝置、設備或係統麵臨電磁騷擾不降低運行能力的能力。
4 雷電電磁脈衝侵入信號設備的途徑
4.1 雷電直擊裝置有信號設備的建築物及裝置有信號設備的場所附件的構築物、地麵突出物或大地時,雷電電磁脈衝將在信號係統內產生過電壓和過電流。該現象亦稱空間電磁感應。
4.2 與信號係統設備相連的信號傳輸線路、鋼軌等設施上遭受直接雷擊時產生的電磁脈衝,或與信號
係統設備相連的信號傳輸線路附近遭受直接雷擊時,感應在信號傳輸線上的電磁脈衝,經線路傳導侵入
信號係統內的過電壓和過電流。
4.3 向信號設備供電的電源係統上遭受直接雷擊產生的電磁脈衝,或電源饋線附近遭受直接雷擊時感
應在電源線上的雷電電磁脈衝,經電源饋線傳導,在信號係統電源設備上產生的過電壓和過電流。
4.4 雷擊信號設備場地建築物的避雷針(或避雷帶、避雷網)時,雷電流沿避雷針(或避雷帶、避雷網)引下線進入接地裝置引起地電位升高,這時,在信號係統接地導體和其他導體間產生的反擊雷過電壓。
5 雷電電磁脈衝安全防護原則
5.1 鐵路信號設備應符合《中華人民共和國鐵路技術管理規程》第9版第56條規定。
5.2 鐵路信號設備本身應當有符合規定的抗過電壓和過電流的性能,設在有雷電活動地區的鐵路信號設備應采取雷電電磁脈衝安全防護措施。
5.3 鐵路信號係統在進行雷電電磁脈衝安全防護規劃設計時,應根據信號設備的種類及重要程度,在完成直接、間接損失評估和建設、維護投資預測後認真調查、分析信號設備係統所處地理、地質、環境等條件和雷電活動規律,以及信號設備所處建築物防直接雷擊措施的設計情況、信號係統結構,信號設備的抗過電壓能力,綜合考慮。
5.4 鐵路信號設備雷電電磁脈衝安全防護應當采取等電位連接、屏蔽、共用接地、合理布線、改善信號設備環境條件和設置防雷保安器等措施,進行綜合防護。
鐵路信號設備雷電電磁脈衝安全防護應首先按設備所處地區的雷電活動分區、信號設備放置的不同位置和係統對雷電電磁脈衝的抗擾度,設置不同的防雷保安器或防雷變壓器等防雷設備,實行分級防護。
6 雷電電磁脈衝防護區的劃分
6.1 根據年平均雷暴日,雷電活動地區分為少雷區、中雷區、多雷區、強雷區。
a)少雷區:年平均雷暴日數不超過15的地區。
b)中雷區:年平均雷暴日數為15—40的地區。
C)多雷區:年平均雷暴日數為40—90的地區。
d)強雷區:年平均雷暴日數超過 90的地區。
6.2 信號設備處於建築物內空間的不同位置,其雷電電磁場強度有很大差異,根據這一差異,將被防護
空間按下列原則劃分為若幹防護區:
a) LPZ0A區:本區為建築物(構築物)直擊雷防護裝置保護範圍之外的區域,即直擊雷不設防區本區內各類物體都可能遭到直接雷擊,區內電磁場強度沒有衰減。
b) LPZOB區:本區為建築物直擊雷防護裝置保護範圍之內建築物界麵以外的區域,即直擊雷防護區。本區內各類物體不可能遭直接雷擊,但區內電磁場強度沒有衰減。
C) LPZ1區:該區為信號設備本身所處建築物內,靠近建築物界麵。該區內各物體不可能遭直接雷擊,區內的感應電磁場強度根據機房屏蔽程度有不同的衰減。
d) 後續防雷區LPZ2:必須進一步減少雷電電磁脈衝感應產生的雷電流或電磁場強度時,可設置後續防雷區,以保護敏感度水平高的設備。
設在不同雷電活動地區的信號設備應分別采取不同的防護措施。
附錄A是劃分雷電電磁脈衝防護區的示意圖。
7 信號設備雷電電磁環境的改善
7.1 信號設備機房應當有良好的雷電電磁環境。改善信號設備機房的雷電電磁環境,可減少雷電電磁場對機房內信號設備的感應影響。
7.1.1 新建或改建信號設備機房,為減少電磁幹擾的感應影響,應根據5.4實行綜合防護。新建機房內所有和建築物組合在一起的大型金屬件,應和建築物地網做等電位連接。建築物或房間的屏蔽可以利用建築鋼筋網。進出機房的電力線路和信號傳輸線應采用屏蔽電纜,或采用非屏蔽電纜穿鋼管敷設。電纜屏蔽層或鋼管至少應在兩端接地,並在建築物界麵做等電位連接。原則上,電纜屏蔽層或鋼管應兩端接地,但電氣化區段或接地係統有較大幹擾的場合,可以一端接地。接地點宜選在機房界麵。信號設備應安裝在距離建築物有一定安全距離的空間,盡量設置在機房中間部位,不應靠近有混凝土鋼筋格柵的牆體。
7.1.2 新建信號設備機房建築物,本身應采用共用接地係統,接地裝置應采用地網,即基礎接地體,並在建築物四周設環行接地裝置,基礎接地體和環行接地裝置在地下每間隔3m~5m相互焊接連通一次。同時在機房內設置與基礎接地體單點相連的接地匯集線.或稱等電位接地排,將各種接地的接地線分別接到接地匯集線上p接地匯集線采用住麵積大於501lllll-一的銅材,也可采用相同電阻值的鍍鋅扁鋼。接地匯集線可製成環形或排形,可設在地槽內、牆麵適宜位置或走線架上。改建的信號設備機房,若為無條件設置地網的磚混結構建築物,宜在建築物四周設環行接地裝置。環行接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成,垂直接地體至少應在建築物四周做4~6處,並且和水平接地體相互焊接連通。
7.1.3 若建築物本身需要考慮防直擊雷時,防直擊雷的接閃裝置應采用避雷網、避雷帶,不應采用可以招引雷電的避雷針和其他非常規避雷針等裝置。避雷網在屋頂的網格尺寸應不大於3m×3m,並且與屋頂避雷帶多處焊接連通。避雷網、避雷帶的引下線應與建築物和房間屏蔽的鋼筋連接後和地網連為一體。磚混結同的建築物,避雷網、避雷帶應至少有4~6處引下線和建築物四周的環行接地裝置焊接相連。
7.1.4 改建信號設備機房的建築物若無采用共用接地係統條件的應另設地線作為保護地,並與既有設備工作地、電源保護地連接成為一個整體。但不得與既有的避雷針、避雷帶、避雷網的引下線及其接地體連接。在室內應設置與保護地線接地體相連的環形接地導體,或等電位接地排。
7.1.6 新建車站信號設備機房的建築物應盡量遠離站內高大建築物和構築物。受地形限製,信號設備房建築物不能避開上述高大建築物、構築物時,應保證信號設備的保護地線接地體和引接線與高大建築物、構築物的避雷針接地體和引接線或金屬構築物的地下部分的直線距離大於20 m;當地下引接線達不到上述要求時,引接線應采用絕緣線引入室內。
7.1.6 信號設備機房的供電係統宜采用三相五線(TN-S)製,引人信號機房建築物的低壓電力線路,宜用電纜由地下引人機房,長度不應小於 15 m,外護套金屬應與保護地線連接。
7.1.7 所有進入車站信號設備機房建築物的外來導電物體,都應在建築物界麵做等電位連接。電力線、信號傳輸線的金屬護套與等電位接地排直接用截麵積大於16mm2的多股絕緣銅線直接連接。電力線、信號傳輸線的芯線通過防雷保安器與等電位接地排連接。機房內所有設備的不帶電裸露金屬都應用截麵積大於16mm2的多股銅線與等電位接地排直接連接。
7.1.8 信號設備機房內的信號傳輸線路的經路排列,應遠離建築物外牆。任何場合,信號傳輸線路不得與電力線路靠近、並排敷設。電力線路和信號傳輸線路的間距應按附錄B。條件不許可時應采用屏蔽電纜布放,電纜護套和電纜屏蔽層應作接地處理。和信號設備相連的信號傳輸線路和低壓電力線路的走線應盡可能采用最短的直線方式。
7.2 裝在LPZ0A區含電子信號設備的金屬箱、盒應當接地。進人金屬箱、盒的電源線和通信線,宜采用屏蔽電纜埋地敷設,屏蔽電纜的金屬屏蔽層應接地。無法采用屏蔽電纜時,應將非屏蔽纜線穿鋼管敷設,鋼管一端和地線連接。嚴禁用鋼軌代替保護地線。
8 防雷保安器的設置
8.1 鐵路信號設備專用防雷保安器的設置
8.1.1 與外線或與鋼軌連接的含電子器件的信號設備均應進行雷電防護。所有進人室內的電源線和信號傳輸線應當裝設鐵路信號設備專用防雷保安器,並與保護地線連接以防止雷電過電壓和過電流波侵人信號係統設備。在中雷區、多雷區、強雷區,若信號設備所在建築物周圍有高大建築物和構築物,同時室內電源線、室內信號傳輸線水平敷設長度大於10m,宜采或加強信號設備所在建築物屏蔽和裝設合適的防雷保安器等防雷措施。若無易於引雷的構築物時,可根據信號設備的耐過電壓能力加裝合適的防雷保安器。
8.1.2 室內信號設備的電源饋線宜在室內外分界處,即LPZ0區和LPZ1區的界麵設置一級電源保護,
即粗防護;在靠近被保護設備處.即LPZ1區或LPZ2區,另設一級電源保護,即細保護。信號設備電源
饋線、信號傳輸線防雷保安器的安裝引線應盡量短。
8.1.3 防雷保安器的安裝應牢固可靠。並聯型防雷保安器應是可插拔結構,以便於測試和維修。信號傳輸線防雷保安器視現場情況,為安裝和維修方便宜集中設置。
8.1.4 防雷保安器的地線端與保護地線應可靠連接,一般,單相電源防雷保安器接地端子與保護地線間的連接線應采用截麵積不小於4mm2的銅芯導線。三相電源防雷保安器接地端子與保護地線間的連接線應采用截麵積不小於6mm2的銅芯導線。通信傳輸線防雷保安器接地端子與保護地線間的連接線應采用截麵積 1.5 mm2~4mm的銅芯導線。
8.2 鐵路信號設備專用防雷保安器的選用
8.2.1 鐵路信號係統雷電電磁脈衝安全防護應采用符合TB/T2311-2002標準要求的產品。
8.2.2 鐵路信號設備專用防雷保安器必須符合被保護信號設備的特定要求。並與被保護信號設備的絕緣耐壓匹配。防雷保安器接入信號係統後,不允許改變原信號係統的性能,不允許影響被防護設備的工作;受雷電電磁脈衝幹擾時,應保證信號設備不出現危機行車安全的後果。
8.2.3 鐵路信號設備的雷電防護設備應做到在信號設備受雷電電磁脈衝幹擾時不間斷使用。信號電源設備專用防雷保安器,不允許采用可導致續流、短路的空氣間隙、氣體放電管等元件與電源線井聯,也不宜單獨采用易於劣化的壓敏電阻器與電源線並聯。用三相電源供電的機房,電源防雷保安器宜采用相線——相線(L-L)間、相線——保護地線(L-PE)間和中性線——保護地線(N-PE)間的全模保護。
8.3 室內信號設備雷電安全防護設備的選取
8.3.1 電源饋線防護設備
信號設備機房的電源防雷保安器按表1選取衝擊通流容量和限製電壓。表中衝擊通流容量用波形為8/20uS的電流波試驗,限製電壓用幅值為3KA、波形為8/20us的電流波試驗,測試均在相線與保護地間進行。當低壓配電設備與用電設備處於同一樓層或室內電源饋線長度小於 50 m時,可省略供電設備前的交流電源防雷保安器(即表1中的II)。
表1 信號設備機房的電源防雷保安器衝擊通而容量和限製電壓的選取
防護區 交流電源防雷保安器 直流電源防雷保安器
戶外交流電源饋線引入(引出)處(Ⅰ) 供電設備前(Ⅱ) 信號設備電源接口前(Ⅲ)
衝擊通流容量KA 限製電壓V 衝擊通流容量KA 限製電壓V 衝擊通流容量KA 限製電壓V 衝擊通流容量KA 限製電壓V
少雷區 ≥10 ≤1500 ≥5 ≤1000 ≥5 ≤500 ≥5 ≤200
中雷區 ≥10 ≤1500 ≥10 ≤1000 ≥10 ≤500 ≥5 ≤200
多雷區 ≥20 ≤1500 ≥10 ≤1000 ≥10 ≤500 ≥10 ≤200
強雷區 ≥40 ≤1500 ≥20 ≤1000 ≥10 ≤500 ≥10 ≤200
信號設備電源接口前安裝的交流電源防雷器,若並聯型電源防雷器限製電壓達不到要求時,應采用帶濾波器的串聯型電源防雷器,電源白費力氣的功率應大於被保護設備總用電量的1.2倍。
注:“戶外交流電源饋線引入(引出)處”,一般指線路跨越LPZ0防護區進入LPZ1防護區後的信號設備機 房所在建築物的總電源配電櫃(架)與外線接口。“供電設備前”一般指線路進入LPZ1防護區,信號係統設備機房低壓配電櫃(架)後,穩壓器或UPS(不間斷電源)設備前。“信號設備電源接口前”一般指線路進入LPZ1防護區,在信號設備或計算機終端電源插頭前。
8.3.2 信號傳輸線防護設備
8.3.2.1 與室外信號傳輸線相連的信號設備專用防雷保安器按表2、表3的原則選取衝擊通流容量和限製電壓。表 2中衝擊通流容量用波形為8/20μs的電流波試驗;表3中限製電壓用幅值為 1kV,波形為10/700μs的衝擊波試驗(以下表4、者5、表6同)。
表2 與室外信號傳輸線相連的信號設備專用防雷保安器衝擊通流容量的選取
防護區 信號傳輸線防雷保安器
衝擊通流容量KA
少雷區 ≥5
中雷區 ≥5
多雷區 ≥10
強雷區 ≥10
表3 與室外信號傳輸線相連的信號設備專用防雷保安器限製電壓的選取
信號設備名稱 信號傳輸線防雷保安器
限製電壓V
1 軌道電路發送或接受端 ≤190、330、500、700
2 信號點燈、道岔表示、道岔啟動(220V時) ≤700
3 道岔啟動(380V時) ≤1000
4 220V交直流回路 ≤700
5 110V交直流回路 ≤500
6 60V交直流回路 ≤330
表3(續)
信號設備名稱 信號傳輸線防雷保安器
限製電壓V
7 36V以下交直流回路 ≤190
8 駝峰測量設備、調度集中、調度監測 ≤60
9 駝峰機車遙控設備 ≤190
限製電壓的選取可用以下經驗公式:
限製電壓(V)=4.8*工作電壓
8.3.2.2 室內采集、驅動信號傳輸線防雷保安器按表4的原則選取衝擊通流容量和限製電壓。
表4 室內采集、驅動信號傳輸線防雷保安器衝擊通流容量和限製電壓的選取
防護區 信號傳輸線防雷保安器
衝擊通流容量KA 限製電壓V
少雷區 - -
中雷區 ≥1.5 ≤60
多雷區 ≥1.5 ≤60
強雷區 ≥1.5 ≤60
8.3.2.3 室內視頻信號傳輸線防雷保安器按表5的原則選取衝擊通流容量和限製電壓。
表5 室內視頻信號傳輸線防雷保安器衝擊通流容量和限製電壓的選取
防護區 信號傳輸線防雷保安器
衝擊通流容量KA 限製電壓V
少雷區 - -
中雷區 ≥1.5 ≤10
多雷區 ≥1.5 ≤10
強雷區 ≥1.5 ≤10
表中少雷區是否設通道防雷保安器,可根據下列因素酌情考慮,並按中雷區加以防護:
a) 信號設備所在建築物曾遭受雷擊,信號設備曾有雷害;
b) 信號設備所在建築物附近有曾遭雷擊的高大建築物或構築物;
c) 與外界相連的信號傳輸線架空引入,或用無接地外護套的電纜引入;
d) 信號設備受站內吊車等大用電設備的間歇影響,以及交流電氣化鐵路係統的牽引電流影響。
8.3.2.4 計算機數據通信接口信號傳輸線防雷保安器按表6的原則選取衝擊通流容量和限製電壓。
8.3.2.5 在中雷區以上的機房內的信號傳輸線若水平距離大於50m小於100m時,應在一端設備接口處安裝信號傳輸線防雷保安器;若信號傳輸線水平距離大於100m時,應在兩端設備接口處安裝信號傳輸線防雷保安器。曆史上雷害較集中的機房內,即使信號傳輸線水平距離小於50 m,也應考慮在傳輸線一端加設防雷器。若機房屏蔽較好.室內信號設備安裝的傳輸線防雷保安器衝擊道流容量(波形8/20us)應大於 IkA。機房無屏蔽、機房處於強雷區、機房臨近有易於引雷的高大建築物和構築物時,室內信號設備安裝的信號傳輸線防雷保安器衝擊通流容量(波形8/2ous)應大於3KA。機房處於強雷區且機房附近有含避雷針建築物、構築物或機房曾多次受感應雷電電磁脈衝危害,室內的信號傳輸線防雷保安器其衝擊通流容量(波形8/20us)應大於5kA。所有信號傳輸線防雷保安器的限製電壓都應小於40V。
表6 室內計算機數據通信接口信號傳輸線防雷保安器衝擊通流容量和限製電壓的選取
防護區 信號傳輸線防雷保安器
衝擊通流容量KA 限製電壓V
少雷區 - -
中雷區 ≥1.5 ≤40
多雷區 ≥1.5 ≤40
強雷區 ≥1.5 ≤40
表中少雷區是否設通道防雷保安器,可根據下列因素酌情考慮,並按中雷區加以防護:
a) 號設備所在建築物曾遭受雷擊,信號設備曾有雷害;
b) 信號設備所在建築物附近有曾遭雷擊的高大建築物或構築物;
c) 與外界相連的信號傳輸線架空引入,或用無接地外護套的電纜引入;
d) 信號設備受站內吊車等大用電設備的間歇影響,以及交流電氣化鐵路係統的牽引電流影響。
8.4 室外信號設備雷電安全防護設備的選取
8.4.1 室外設備供電電源饋線防護設備
室外信號設備電源的防雷保安器衝擊通流容量和限製電壓按表7選取。表中衝擊通流容量用波形為8/20us的電流波試驗;限製電壓用幅值為3KA,波形為8/20us的電流波試驗;測試均在相線和保護地間進行。
表7 室外信號設備專用交流電源防雷保安器衝擊通流容且和限製電壓的選取
防護區 供電設備前的交流電源防雷保安器
衝擊通流容量KA 限製電壓V
少雷區 ≥10 ≤1000
中雷區 ≥10 ≤1000
多雷區 ≥20 ≤1000
強雷區 ≥20 ≤1000
8.4.2 室外信號傳輸線防護設備
室外信號設備的信號傳輸線防雷保安器的衝擊通流容量和限製電壓按表8、表9選取。表8中衝
擊通流容量用波形為8/20us的電流波試驗,表9中限製電壓用幅值為1kV波形為10/700us的衝擊波
試驗。
表8 室外信號設備的信號傳輸線防雷保安器衝擊通流容量的選取
防護區 信號傳輸線防雷保安器
衝擊通流容量KA
少雷區 ≥10
中雷區 ≥10
多雷區 ≥20
強雷區 ≥20
表9 室外信號設備的防雷保安器限製電壓的選取
信號設備名稱 信號傳輸線防雷保安器
限製電壓V
1 軌道電路發送或接受端 ≤190、330、500、700
2 信號點燈、道岔表示、道岔啟動(220V時) ≤700
3 道岔啟動(380V時) ≤1000
4 220V交直流回路 ≤700
5 110V交直流回路 ≤500
6 60V交直流回路 ≤330
7 36V以下交直流回路 ≤190
8 駝峰測量設備、調度集中、調度監測 ≤60
9 駝峰機車遙控設備 ≤190
限製電壓的選取可用以下經驗公式:
限製電壓(V)=4.8*工作電壓
9 信號設備雷電電磁脈衝防護水平的測試
9.1 測試範圍
9.1.1 所有上道的信號設備應當用 GB/T 17626.5-1999規定的室內動態模擬試驗來測試其對雷電電磁脈衝的抗擾度。所有信號設備在外部未加任何防雷設備時應通過表10的第1級試驗。
9.1.2 設計的信號設備整體防護方案應當用GB/T 17626.5—1999規定的室內動態模擬試驗來驗證。
9.2 性能判據
動態模擬試驗的性能判據分為A、B兩種:判據A為受試設備經試驗後,在本設備技術規範內性能正常;判據B為受試設備經試驗後,在本設備技術規範內功能或性能暫時降低或喪失,但能自行恢複。
安全備的性能判據采用A,非安全設備的性能判據采用B。
受試設備經動態模擬試驗後用上述判據判別,雷電電磁脈衝的抗擾度不合格者應加強雷電防護措施。
9.3 試驗等級選擇
信號設備動態模擬試驗的試驗等級應根據信號設備的安裝情況來選,信號設備的安裝類別可能有下列幾種:
a) 室內電纜隔離良好,甚至短線路也有隔離良好的電氣環境。
b) 電源電纜和信號電纜在室內相互並行的電氣環境。
c) I/O線、信號傳輸線為戶外電纜,進人室內後沿給信號設備供電的電源電纜敷設的電氣環境。
d) 在非人口密集地區,室內信號設備與戶外信號傳輸電纜和架空電力線路相聯的電氣環境。
e) 信號設備與鋼軌連接的電氣環境。
信號設備動態模擬試驗的試驗等級如表10所示:室內信號設備動態模擬試驗選試驗等級1~4級;室外信號設備動態模擬試驗選試驗等級4級或試驗等級X級。
9.4 試驗方法
9.4.1 與電源饋線連接的設備,用4/300uS波形,電壓幅值根據表10選擇,進行正、負極性各5次,間隔為1min的線——地和線——線衝擊試驗。
9.4.2 與信號傳輸線連接的設備,用波形10/700us, 按表10試驗等級進行正、負極性各5次,間隔為1min的線——地和線——線衝擊試驗。
9.4.3 與鋼軌連接的設備,用電壓幅值10kV,波形10/200us進行正、負極性各5次,間隔為lmin的縱向和橫向衝擊試驗。
9.4.4 對雷擊大地使地電位上升易被反擊的設備,應進行直擊雷反擊模擬試驗,以電壓幅值 10 kV,波形l.2/50us進行正、負極性各5次,間隔為lmin的線——地和線——線衝擊試驗。
表10 試驗等級的選擇
安裝類別 試驗等級 試驗電壓 ±10%
KV
電源 不平衡線路/長距離總線 平衡線路
線——地 線——線 線——地 線——線 線——地 線——線
A 1 1 0.5 1 0.5 1 -
B 2 2 1 2 1 2 -
C 3 4 2 4 2 2 -
D 4 a a 4 2 4 -
E X 特定 特定 特定 特定 特定 特定
注:試驗X位試驗最嚴酷的等級,由設備安裝地點決定。
a 由當地電力係統等級決定:電力係統為架空電力線路時,線——地試驗電壓為20KV,線——線試驗電壓為10KV;電力係統為埋地電纜線路時,線——地試驗電壓為10KV,線——線試驗電壓為5KV;試驗1~3的設備連線都是室內設備間的連線,與室外無關,試驗4的設備與戶外線路相連。
10 接地要求及技術參數
10.1 為保證信號係統設備的整體防護效果,要求信號設備機房有良好的保護地線PE。
10.2 采用共用接地係統的信號設備機房,其接地電阻值應小於4歐姆。單獨設置防雷保護地時,其接地電阻值應小於10歐姆;信號係統設備含計算機設備時,其接地電阻值應小於4歐姆。
10.3 采用共用接地係統的信號設備機房,應將電氣和電子設備的金屬外殼、機櫃、機架、信號設備工作地、防靜電接地、金屬屏蔽電纜外層、保護地及防備保安器接地端子等以最短的距離分別就近接到等電位接地排上。
10.4 單獨設置避雷針的信號設備機房建築物,避雷針引下線在地網上的引接點和等電位接地排與地網之間的連線引接點,應相距10m~15m,條件不允許時也不應小於5m。該接地引入線長度不宜超過30 m.采用40 mmX4mm鍍鋅扁鋼或不小於95mm2的多股銅線。接地引入線應作防腐、絕緣處理,井不允許接近地下金屬管線和水溝。裸露在地麵上的部分,應有防止機械損傷的措施。
10.5 采用共用接地係統的機房,有可能因避雷針、避雷帶遭雷擊使地電位上升,同時使與地網相連的工作地電位上升,並在其與信號傳輸線、電源線間出現瞬態過電壓,因此應在可能出現瞬態過電壓的線路上設置防雷保安器,不允許漏防。
10.6 未采用共用地接地係統的信號設備機房,為防止地電位反擊,保護地線不應與建築物避雷針、避雷帶接地共用同一接地體,並要求信號設備保護地線PE的接地體與避雷針、避雷帶的接地體之間距離大於20m;不能滿足20m時,要采用絕緣電線引人。在室內任何地方,保護地線不得與電力係統的中性線連接。
10.7 信號設備機房需要另設保護地線PE時,接地材料的選擇,要充分考慮其導電性、熱穩定性、耐腐蝕性和承受電流的能力。一般宜采用熱鍍鋅鋼材、銅材及其他新型材料。采用熱鍍鋅鋼材時規格要求如下:
鋼管50mm,壁厚應不小於35mm;
角鋼 應不小於50 mm x 50 mm x 5 mm;
扁鋼 應不小於 40 mm X 4 mm。
嚴禁用裸鋁線作接地材料。
垂直接地體長度一般為1.5m~2.5m;接地體之間距離一般為接地體長度的1.5~2倍。當垂直接地體埋設有困難時,可設多根環形水平接地體,其彼此間隔可為 1m~1.5 m.且應每隔 3 m相互焊接連通一次。接地體埋深為上端距地麵不小於0.7m;在寒冷地區,接地體應埋設在凍土層以下。
10.8 機房內環形接地排宜采用銅材做成排狀,銅排長度由出線數決定,厚度不小於4mm,寬度不小於25 mm,在距地麵0.3m處牆上明裝。機房環形接地排與接地體間的接引線,應采用有絕緣外護套的銅導線,其截麵積應不小於 40mm2。機房環形接地排接至電源防雷保安器的接地線,應采用有絕緣外護套的銅導線,其截麵積應不小於4mm2。接至通道防雷保安器的接地線,其截麵積應不小於 1.5 mm2。接地體與接地線連接應用電焊或氣焊,焊接處應塗瀝青防腐。
10. 9 接地電阻值難以達到要求時,可采取換土、添加降阻劑、外引等方式加以改善,但外引長度不應超過30m。外引材料為鍍鋅扁鋼時,其截麵積應不小於40mmX 4mm。
附 錄A
(資料性附錄)
雷電防護區的劃分和做符合要求的等電位連接的圖示
注。圖中所示的電力電纜和通信電纜的屏蔽層或金屬外護套與地網等電位接地排直接連接,電力電纜和通信電纜
金屬芯線通過防雷保安器與地網等電位接地排間接連接。
附 錄B
(規範性附錄)
有關電線電纜敷設的要求
B.1 在牆上敷設的電線、電纜、光纜及管線和其他管線間的間距應符合表B.1的規定。
表B.1 牆上敷設的電線、電纜、光纜及管線和其他管線間的間距表
其他管線 最小平行淨距
mm 最小交叉淨距
mm
電纜、光纜及管線 電纜、光纜及管線
直擊雷防護裝置引下線 1000 300
保護地線 50 20
給水管 150 20
熱力管(不包封) 500 500
熱力管(包封) 300 300
如牆上敷設的電線、電纜長度超過6000mm時,與直擊雷防護裝置引下線的最小交叉淨距應按下式計算:
S≥0.05L
式中:
S——交叉淨距,單位為毫米(mm);
L——交叉處直擊雷防護裝置引下線距地麵的高度,單位為毫米(mm)。
B.2 通信信號電纜和電力電纜的間距應符合表B.2的規定。
表B.2通信信號電纜和電力電纜的間距表
類別 與通信信號電纜接近的情況 最小淨距
mm
380V電力電纜
<2kV?A 與線纜平行敷設 130
有一方在接地的金屬線槽或鋼管中 70
雙方都在各自的接地的金屬線槽或鋼管中 10
380V電力電纜
2KV?A~5KV?A 與線纜平行敷設 300
有一方在接地的金屬線槽或鋼管中 150
雙方都在各自的接地的金屬線槽或鋼管中 80
380V電力電纜
>5KV?A 與線纜平行敷設 600
有一方在接地的金屬線槽或鋼管中 300
雙方都在各自的接地的金屬線槽或鋼管中 150
B.3 通信信號電纜與附近可能產生高電平電磁於擾的電力電纜等電氣設備之間應保持必要的間距,
應符合表B.3的規定。
表B.3 通信信號電纜與其他幹擾源的間距
其他幹擾源 與通信信號電纜接近的情況 最小間距m
配電箱 與配線設備接近 ≥1.00
電梯、變電室 盡量遠離 ≥2.00
 
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