铁路新建机房建筑物雷电防护措施[论文]

铁路新建机房建筑物雷电防护措施探讨

【摘要】铁路新建机房建筑物雷电防护措施与既有线机房建筑物的防护措施在设计与施工方面存在着不同,本文着重从接闪器、引下线、接地系统及等电位连接、机房屏蔽等不同方面对铁路新建机房建筑物雷电防护措施进行探讨。

【关键词】铁路雷电防护接地

1 铁路新建机房建筑物雷电防护措施

1.1 接闪器设置

接闪器是位于建筑物顶部,包括避雷针、避雷线、避雷网和避雷带等的防雷装置。其作用是利用其突出建筑物部位把雷电引向自身,承接直击雷放电。根据gb 50057-2010、tb/t3074-2003及铁运〔2006〕26号等标准要求,铁路新建机房建筑物应采取防直击雷措施, 但“信号机房建筑物屋顶不允许设置避雷针”,因为高高耸立在建筑物屋顶的避雷针,会增加落雷的概率,造成对新建机房建筑

物更为严重的感应雷击。

因此铁路新建机房建筑物接闪器采用避雷网与避雷带相结合方式。即在新建机房建筑物上铺设避雷网和避雷带。避雷网一般采用40mm×4mm的热镀锌扁钢交叉焊接明敷构成不大于3m×3m的方形网格,每隔3m与避雷带焊接连通。避雷带设置在处屋脊、房檐等到建筑物顶的突出边缘部分,沿建筑物定周边或女儿墙使用不小于φ

8mm热镀锌圆钢设置一圈,用热镀锌圆钢均匀设置避雷带支撑柱,距墙体高度0.15m,支撑柱间距不大于1m。

1.2 引下线设置

引下线是用来连接接闪器与接地装置的导体,其作用是将雷电流从接闪器传导至接地装置。

新建机房建筑物的引下线应利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋或

钢结构柱。优先利用建筑物外廓极易受雷击的几个角上的柱子主钢筋,这样的设计与施工不仅实现了钢材的节约,更重要的是相对于

既有线建筑物引下线明敷方式要更加安全。

当利用新建建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为引下线时,其上部屋顶上应与接闪器焊接,下部与接地系统相连。建筑物主筋(加强钢筋)使用直径为16mm及以上的钢筋时,应利用两根钢筋绑扎或焊接作为一组引下线;使用直径为10mm及以上钢筋时,应利用四根钢筋绑扎或焊接作为一组引下线。利用建筑物的钢筋作为引下线时,引下线的数量不做具体规定。引下线间距应满足《建筑物防雷设计规范》gb 50057-2010要求。建筑物施工时,应在建筑物四周室内、室外距地面0.3m处预留接地端子板各4块,与混凝土框架内主筋连接。1.3 接地系统

接地系统是为了实现各种电气设备的零电位点与大地作良性电

气连接,由金属接地体引至各种电气设备零电位部位的一切装置的总称。

新建机房建筑物接地系统,在设计时应考虑将建筑物混凝土基础的钢筋焊接成基础接地网,网格宽度不大于3m。

但实际设计和施工中不能只利用钢筋混凝土基础的钢筋作接地

系统,一则因为雷电流从钢筋透过混凝土进入大地,极有可能使混凝土产生裂纹遭到损坏,影响基础强度和使用寿命。二则混凝土的接地电阻随土壤的干、湿情况是不同的,在干时遭受雷击,由于接地电阻较高而不利于雷电流的泄放,影响防雷效果。所以使用新建建筑物基础钢筋作基础接地系统时,应在建筑物四周1m外敷设环行接地装置。基础接地网和环行接地装置在地下每间隔3m～5m焊接方式连通一次,且不少于4处。环形接地装置可以是与贯通地线材质相同的环形地线,也可以是由垂直接地体和水平接地体组成的装置。

1.4 等电位连接

等电位连接就是将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上,防止设备间、系统间的电位差,确保操作人员和设备的安全。

新建机房建筑物内所有的大型金属件应和建筑物地网做等电位连接。根据铁运〔2006〕26号标准新建建筑物在施工时,应在控制台室、继电器室、防雷分线室(或分线盘)、机房和电源室(电源引入处)室内距地面0.3m处预留4块接地端子板,与混凝土框架内主筋连接。所有进入车站信号设备机房建筑物的外来导电物体,都应在建筑物界面和建筑物做等电位连接。电力线、信号传输线的金属护套直接用截面积大于16mm2的多股绝缘铜线与接地端子板直接连接。电力线、信号传输线的芯线与接地端子板连接可通过防雷保安器连接来实现。机房内所有设备的不带电裸露金属与接地端子板连

接采用截面积大于16mm2的多股铜线直接连接。信号设备应尽量设置在机房中间部位,距离建筑物有一定安全距离的空间,不应靠近有混凝土钢筋格栅的墙体。

机房屏蔽

处于lpz2区放置电子设备的机房建筑物,对雷电电磁脉冲非常敏感,机房内的联锁、通信设备及信息化设备等一旦遭到雷电的破坏,将造成行车事故或车站业务的中断,严重时将造成安全事故。比如2011年7月23日甬温线特别重大铁路交通事故就是在多次雷击浪涌电压和直流电流共同作用下,列控设备发生故障后造成的重大交通事故。因此根据标准要求安装电子设备的机房要进行更完善的室内法拉第笼屏蔽。

安装电子设备机房室内法拉第笼屏蔽设计与施工时,可在墙体内用钢筋网敷设屏蔽层。钢筋网应采用不小于φ8mm的圆钢焊接成不大于600mm×600mm网格,并与主筋焊接连通,窗户设有防盗网的还应与防盗网钢筋焊接。门窗屏蔽应采用截面积不小于3mm2飞铝合金网,网孔小于80mm×80mm,并通过规格不小于16mm2的软铜线与屏蔽层或地网进行连接。

机房地面宜采用防静电地板;防静电地板的金属支架间应进行互相可靠连接。防静电地板的金属支架底部采用铜箔带铺设成不大于600mm×600mm网格,铜箔带交叉地方采用锡焊方式连接。同时互相连接的金属支架或网格铜箔带采用10 mm2的铜带或扁平铜网编织带与屏蔽层不少于4处连接,,铜带一端加线鼻后与地网或屏蔽层栓

接,另一端用锡焊方式连接。

2 结语

铁路新建机房建筑物雷电综合防护还包括浪涌保护器的设置、合理布线等其他防护措施,但因和既有线机房等建筑物雷电防护措施设置区别不大,此处不再做讨论。

铁路新建机房等建筑物雷电防护措施虽然在gb 50057-2010、

tb/t3074-2003及铁运〔2006〕26号等标准有相关规定,但实际工程设计施工中,仍有新建建筑物在设计或建筑初期未综合考虑设置雷电防护措施,在建筑物主体结构完工后按既有线建筑物要求加装防雷装置的现象,增大了投资,浪费了资源。本文从节省投资和合理利用资源角度,阐述了铁路新建机房等建筑物部分雷电防护措施,以求共同学习及探讨。

参考文献:

[1]gb 50057-2010,建筑物防雷设计规范.中华人民共和国住房和城乡建设部,2011.

[2]tb/t3074-2003,铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件.中华人民共和国铁道部,2003.

[3]铁运〔2006〕26号,铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见.中华人民共和国铁道部,2006.