城市軌道交通電源系統的防雷保護配置

　　城市軌道交通通信系統的傳輸設備、程控交換機、專用通信設備、無線通信設備和UPS電源等都是傳輸和處理數據信息的核心設備，這些設備對外的連接線路存在著絕緣強度低，過電壓和過電流耐受能力差，對電磁干擾敏感等弱點。一旦建筑物受直擊雷或附近區域發生雷擊雷電過電壓和雷擊電磁脈沖會通過供電線路、通信線路、接收天線、空間電磁感應等途徑侵入建筑物內，將威脅到城市交通通信系統的正常工作和安全運行。本文就此談談城市軌道交通電源系統的防雷保護配置。

　　在我國，地鐵是城市公共交通的重點發展方向，大量的微電子設備在地鐵行業中得到應用，大規模集成電路的采用使系統技術得到了極大提高，但集成電路本身有著在防雷性能的不如以前使用的機電制設備，一般來講集成度越高，其設備的耐用能力也越低，設備大都處于室內，也容易遭受雷擊，其原因大多是雷電電磁脈沖過電壓沿傳輸線侵入室內設備造成的。雷擊、閃電會在輸入/輸出電源線上產生瞬間高壓、大電流，影響用戶網絡系統、服務器、計算機、信號繼電聯鎖、計算機聯鎖、區間自動閉塞等鐵路信號智能化供電設備及精密設備的穩定運行，嚴重時會造成設備損壞。近幾年來，防雷、接地系統的設計理念不斷更新，有關新材料、新工藝也得到很大發展。

　　一、低壓供電系統的防護

　　低壓供電系統的接地和防雷是一項系統工程，根據相關國際、國內及行業標準的要求，在電力線引入UPS機房前的交流電力變壓器的高壓側和低壓側均應采取相應的防雷措施，對引入UPS機房的低壓電力電纜的長度和接地方式、機房的避雷、機房的屏蔽及機房的防雷地線等均有嚴格要求。

　　城市軌道交通通信系統的傳輸設備、程控交換機、專用通信設備、無線通信設備和UPS電源等都是傳輸和處理數據信息的核心設備，這些設備都是通過網絡與各地連接著，但對外的連接線路存在著絕緣強度低，過電壓和過電流耐受能力差，對電磁干擾敏感等弱點。一旦建筑物受直擊雷或附近區域發生雷擊雷電過電壓和雷擊電磁脈沖會通過供電線路、通信線路、接收天線、空間電磁感應等途徑侵入建筑物內，威脅城市交通通信系統的正常工作和安全運行。且電路的閉合、斷開的轉換操作，感性和容性負載的開關操作，短路電流的阻斷均可產生開關浪涌對各種電子設備產生損壞。

　　對通信各子系統包括傳輸系統、公務通信系統、專用通信系統、專用無線通信系統、公安無線通信系統、消防無線通信系統、電視監視系統、廣播系統、時鐘系統、電源系統、區間光纜、電纜、漏泄同軸電纜、射頻電纜均采取不同措施進行防雷處理，因此整個地鐵系統的防護是一項復雜的系統工程，本文僅針對雷電波入侵的防護的第Ⅰ級防護作簡要介紹：

　　二、低壓配電系統雷電防護配置

　　依據GB50343-2004要求，城市軌道交通屬于A級雷電防護等級，其SPD配置將嚴格按照A級防護等級來進行配置：

　　外電網引入機房建筑物應采用多級雷電防護。第Ⅰ級設在戶外交流電源饋線引入處配電盤或第Ⅰ級設在電力開關箱后；第Ⅱ級設在電源屏電源引入側；第Ⅲ級設在微電子設備指計算機終端電源穩壓器或UPS電源前。

　　第一級防雷的目的：防止直接的傳導雷進入LPZ1區，將上萬至數十萬付的浪涌電壓限制到2500-3000伏。

　　第二級防雷的目的：進一步將通過第一級防雷器的殘余浪涌電壓或限制到1500-2000伏，對LPZ1-LPZ2實施等電位連接。

　　第三級防雷的目的：最終保護設備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000伏以內，使浪涌的能量不致損壞設備。

　　三級防雷是因為能量需要逐級泄放，傳輸線路會感應LEMP雷擊電磁脈沖輻射，對于擁有信息系統的建筑物，三級防雷是成本較低，保護較為充分的選擇。

　　由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過分級泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。第一級防雷器可以對于直接雷擊電流進行泄放，或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導的巨大能量進行泄放對于有可能發生直接雷擊可能的地方，必須要進行CLASS-I的防雷。第二級防雷器是針對前級防雷器的殘余電壓以及區內感應雷擊的防護設備，對于前級發生較大雷擊能量吸收時，會有一部分對設備或第三級防雷器而言仍然是相當巨大的能量會傳導過來，需要第二級防雷器進一步吸收。同時，經過了第一級防雷器的傳輸線路也會感應雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當線路足夠長時超過15米感應雷的能量就變的足夠大，需要第二級防雷器進一步對雷擊能量實施泄放。

　　同樣，經過了第二級防雷器的傳輸線路也會感應雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當線路足夠長時感應雷的能量就變的足夠大，第三級防雷器是對LEMP和通過第二級防雷器的殘余雷擊能量進行保護。

　　三、多級防護的技術參數

　　BP8系列矩陣式雷電電涌保護器是中達電通股份有限公司按照IEC、UL、GB以及YD等相關標準精心設計、采用全新技術精工制造的新一代B級電源一體化電源防雷箱。產品的核心器件熱熔斷體與日本內橋工業株式會社合作開發并原裝進口，內部采用多元件陣列的多級冗余設計結構，抵御強雷擊能量沖擊；配合整體沖裁的匯流銅排實現均流和限壓，可以將沖擊電流平均分配到MOV元件陣列，延長了產品使用壽命，并且能夠有效降低殘壓；由于群組中的每一單片MOV器件都工作在V-A特性的最佳點，避免了MOV工作在大電流區域，所以通過MOV器件的雷電流相對要小，殘壓會更低；每一片MOV均串聯了熔絲，具有過溫、過流脫扣保護功能，無需外置保護空開。

　　產品適用于精密電子設備的雷電浪涌防護。特別適用于軌道交通、無線通信基站、電訊機房、銀行機房、證券機房、網絡交換機房、廣播電視機房和石化控制機房等的電源Ⅰ級雷電防護。

　　BP8系列產品其技術優越性在于：

　　1.矩陣模式：多元矩陣式MOV布控，具有高速的響應時間，有效抑制雷電場的入侵。由于工藝上采用了加強型銅匯流排將雷電浪涌平均分配到特定模式上的多元矩陣式MOV陣列，而且抑制元件因雷電沖擊電流發生的自身損耗很小，甚至不損耗。所有MOV陣列都在產線上就嚴格測試，自動分檔配對，使高品質電涌保護器的使用壽命可達5年以上。

　　2.熱熔斷體：產品設計中采用日本進口特規熱熔斷體科學匹配MOV，具有過溫度保護、過電流保護、過雷電脈沖保護，使保護器非常安全地抵御雷電浪涌入侵電網。

　　3.均流技術：自主研發的加強型銅匯流排將雷電浪涌平均分配到特定模式上的多元矩陣式MOV陣列的均流技術。

　　4.強化結構：銅板一體化沖裁結構載流，可以抵抗強雷擊，10/350μs波形可以達到30kA，8/20μs波形可以達到150kA。

　　5.劣化指示：產品設計中，對與每一相MOV的狀態都實時進行檢測，當檢測到部分MOV損壞時，系統會發出劣化告警指示。

　　6.失效指示：產品任何一相的MOV模塊損壞失效時，系統都會進行實時100%的檢測并發出告警指示，同時給出遙信輸出。

　　7.遠程告警：產品設計有故障失效遠程繼電器接點輸出，輸出有常開、常閉狀態，用戶可以按照要求任意選用。

　　8.雷擊計數：產品設計有自動雷擊計數器，該計數器為液晶顯示，為防止雷擊干擾，計數器配有電磁屏蔽防護金屬罩。

　　9.啟動電壓：產品設計中采用了特規制造的MOV器件，1mA壓敏電壓為600V，可以安全地用于220V/380V交流供電系統。

　　10.凱文接線：產品設計中采用了凱文接線連體雙端子，雙端子分別可以連接35mm2的多股銅線，滿足特高型避雷器的要求，同時方便用戶現場施工。

　　1.防雷器與接地點的接地線建議使用不小于25mm2的多股銅芯導線，其它引線建議使用不小于16mm2的多股銅芯導線，并盡可能短，連線長度不宜超過0.5米，當連接線長度超過0.5米時，應加大連接線的截面積，連接線敷設應短而直，連接線應擰緊保證連接可靠；

　　2.防雷器正常工作的條件必須滿足，電網供電電壓應不超出其最大運行電壓，防雷器的工作環境應符合產品技術參數表中的要求；

　　3.防雷器安裝時應合理走線，避免二次感應現象產生；

　　4.所有連接線露銅部分須加絕緣套管。

　　第Ⅱ級設在電源屏電源引入側，一般的電源柜都有標配。第Ⅱ級采用MP1-40/3+NPE標稱放電電流40kA，最大放電電流80kA的SPD。

　　第Ⅲ級設在電源屏電源引入側，一般的電源柜都有標配。第Ⅲ級采用MP2-20/3+NPE標稱放電電流20kA，最大放電電流40kA的SPD。

來源：慧聰網

　　版權及免責聲明：凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。

延伸閱讀