車站綜合防雷系統對人身安全的影響分析

史奮強

摘 要：雷電對電務設備的危害性極大，一旦發生雷擊，將嚴重威脅電務設備和維護人員的人身安全。本文通過細致分析車站綜合防雷系統設備對人身安全的影響，總結防范人身安全的措施，保證人身的絕對安全。

關鍵詞：雷電；防雷系統；人身安全；分析；措施

0 引言

為保證電務設備安全可靠運用，提高電務設備抗擊電磁干擾能力，防止或減少雷電的危害，原鐵道部相繼制定了信號、通信雷電實施指導意見。通過加裝車站綜合防雷系統，大大減少了雷害事故的發生，但綜合防雷系統本身對維護作業人員的人身安全構成一定的威脅。太原電務段管內車站大都是計算機聯鎖車站，計算機聯鎖系統抗擊雷電能力差，一旦發生設備雷擊損壞的情況，不但造成較大的經濟損失，還嚴重威脅信號樓機房設備和維護人員的人身安全，目前該段管內車站都加裝了綜合防雷系統。防雷分為外部防雷和內部防雷。外部防雷就是防直擊雷，內部防雷包括防雷電感應、防反擊、防雷電波侵入和防生命危險。

1 對直擊雷的防護

車站綜合防雷系統的外部防雷措施是：①在車站信號樓樓頂設置避雷帶和避雷網；②在車站信號樓四周均勻布置4-6根引下線；③圍繞車站信號樓建立一個不大于1歐姆的綜合地網。

當雷云電場在信號樓上方形成后，處于位置高處的避雷帶和避雷網感應出異號電荷，隨著場強的增強，當雷云中電荷密集處的電場強度達到空氣擊穿場強時，即在雷云——避雷網（帶）——引下線——環行地網之間形成一個雷電流泄放通道。雷云中大量雷電荷通過此通道向大地釋放“中和”，即形成強大雷電流注入大地。

由避雷網（帶）、引下線以及環行綜合地網構成一個防直擊雷的保護區域，將直擊雷隔離在信號樓外，能夠確保樓內人員、設備等不受到直擊雷的襲擊。

2 對跨步電壓的防護

在工程上，常將人跨一步的步長取為0.7m，并把這一距離兩端的電位差稱為跨步電壓。跨步電壓的大小直接關系到地面上行走人員的安全，是防雷與接地設計中必須要考慮的一個重要安全指標。在土壤電阻率小的地方，接地體周圍的暫態電位分布曲線比較平滑，跨步電壓較小；而在土壤電阻率大的地方，電位分布曲線則比較陡峭，跨步電壓比較大。越靠近接地體的地方，跨步電壓越大，當跨步電壓超過允許值時，就會造成人員傷亡。打雷時嚴禁作業人員在信號樓綜合地網附近停留走動。

跨步電壓的形成是雷電流在擴散過程中，在雷電流經過的地面中有電位梯度。此時若有人站在此處，由于兩腿位置不同，會在人的步長間產生跨步電勢。車站綜合防雷系統能流過大電流的通路有引下線、電源防雷箱的地線和防雷柜內SPD的地線。其中引下線是圍繞信號樓布置的，雷電流直接從引下線入地不會串入室內。而電源防雷箱地線和防雷柜SPD的地線是通過50mm2帶絕緣護套的多股銅纜直接引入環行地網。與室內地板是絕緣隔離的，因此，在室內地板上是沒有雷電流泄放散流的，故而不會形成跨步電壓，保證人身安全。

3 對接觸電壓的防護

當人觸摸與防雷裝置相連的金屬體時，從觸摸的最高點到人站立點之間存在著一個暫態電位差，使人體承受電壓，這一電位差稱為接觸電壓。

人體接觸有雷電流泄放的引下線時，會在人體上產生接觸電勢，人站在地面觸摸的位置越高，作用在人體上的接觸電勢越大。一般觸摸位置距地面的高度取1.8m。下圖是綜合防雷引下線泄流時電位分布及與反擊電壓關系示意圖。

[引下線泄流時電位分布及反擊電壓示意圖]

根據《建筑物防雷設計規范》的雷電流參量規定，信號樓為三類建筑物，分別取I=100kA，波頭時間T1=10υs，L=1.55Υh/m，則di/dt=10kA/υs，公式變為：△V=15.5h。按照接觸高度1.8m則接觸電壓為27.9kV。此值超過了允許的最大接觸電勢27kV。因此，在雷雨時應禁止接觸引下線，引下線下部應采用超過2m的絕緣管防護，引下線旁邊應設置明顯的禁止觸摸標志。

4 對高電壓反擊的防護

在建筑物遭受雷擊時，雷電流流過防雷裝置中各分支導體和接地體時，將會在分支導體的電感、電阻和接地電阻上產生壓降，使防雷裝置中各個部分的對地電位都有不同程度的升高。由于雷電流持續時間很短，這種電位升高現象所持續的時間也很短，所以稱為暫態電位升高。

由直接雷擊在建筑物防雷裝置中各個部位上產生的暫態電位升高現象，對于建筑物內的設備與人員頗具危害性。暫態高電位能夠產生很大的暫態電位差，造成對設備的間接雷擊；它也能夠產生過大的跨步電壓和接觸電壓，對人身安全構成威脅。

將各種金屬物用金屬導體連接，以保證等電位，消除電位差。等電位連接是防雷措施中極為關鍵的一項，可以消除因地電位驟然升高而產生的“反擊”。由于車站信號樓安裝了綜合防雷系統，機房內各設備通過接地匯集線做了等電位連接，形成一個等電位連接網絡，各設備之間和人與設備之間形成均壓等電位，不存在電位差，故能確保人身安全。維護人員進入綜合防雷系統防護的機房， 嚴禁同時直接接觸墻體（含屏蔽層、金屬門窗、水暖管線等）與信號設備。需要接觸信號設備時，必須（特別是在雷擊正在發生時）采取穿絕緣膠鞋或在地面鋪墊絕緣膠等絕緣措施。

5 結束語

車站綜合防雷系統是關鍵的電務設備，是防止雷擊損壞設備的最有效途徑，同時也是強大雷電流泄流的通道。發生雷擊時也大大影響到電務、行車等作業人員的人身安全，一定要做好各種人身安全的防范措施，確保作業人員人身的絕對安全。

參考文獻：

[1]鐵運[2006]26號 鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見[S].

[2]運基信號[2007]535號 鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護舉例設計[S].